《Molecular and Cellular Probes》：Exosomes in Celiac Disease: From Pathogenesis to Diagnostic and Therapeutic Potential
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乳糜泻（Celiac disease，CD）是麸质诱导性肠病的典型例子，其特征是黏膜耐受性的严重破坏。然而，跨上皮-固有层屏障的细胞间通讯的空间过程仍然知之甚少。外泌体已演变为这种自身炎症级联反应的有用协调者。与它们作为被动代谢副产物的角色相反，肠道来源的外泌
乳糜泻（Celiac disease，CD）是麸质诱导性肠病的典型例子，其特征是黏膜耐受性的严重破坏。然而，跨上皮-固有层屏障的细胞间通讯的空间过程仍然知之甚少。外泌体已演变为这种自身炎症级联反应的有用协调者。与它们作为被动代谢副产物的角色相反，肠道来源的外泌体功能性地介导了脱酰胺麦胶蛋白肽和疾病相关HLA-DQ复合物的非经典呈递，这些复合物直接启动致病性CD4+ T细胞，独立于传统的细胞突触相互作用。同时，失调的外泌体微RNA（microRNA，miRNA）特征破坏了紧密连接完整性，并在全身范围内促进促炎信号环路，为肠外症状提供了可能的机制联系。在这篇综述中，研究人员将批判性地讨论外泌体作为致病传播载体和实时液体活检在乳糜泻中的双重作用。
1. Introduction：乳糜泻（Celiac disease，CD）是一种慢性自身免疫性小肠疾病，以疲劳、体重减轻、贫血等为症状，病理包括绒毛萎缩、隐窝增生和炎细胞浸润。其由麸质摄入引发，遗传易感性（HLA II类基因）起关键作用，流行病学显示患病率上升。目前唯一疗法是无麸质饮食（gluten-free diet，GFD），但需更有效方案。外泌体是由多数细胞释放的囊泡（30-150nm），携带蛋白质、脂质和核酸，能穿透循环和组织。由于CD有明确饮食抗原，它成为研究囊泡动力学的理想模型。肠道来源的外泌体作为活性非经典抗原呈递单元，可绕过受损上皮屏障、运输完整免疫原性复合物并保护miRNA免受酶解。本综述旨在填补空白，聚焦肠道外泌体的特定货物动力学、作为非侵入性液体活检的实时效用，以及工程化外泌体用于靶向无细胞黏膜免疫治疗的生物工程障碍。
2. Pathophysiology of celiac disease：CD发病机制涉及环境、遗传和免疫因素。环境主因为麸质暴露，其富含脯氨酸的肽段不易消化，穿过肠屏障进入固有层后，组织转谷氨酰胺酶2（tissue transglutaminase 2，TG2）脱酰胺麦胶蛋白肽，增强与HLA-DQ2/DQ8的结合，激活麸质特异性CD4
+ T细胞，分泌白细胞介素-21（interleukin-21，IL-21）和干扰素-γ（interferon-gamma，IFN-γ）。白细胞介素-15（IL-15）升高导致CD8
+上皮内淋巴细胞（intraepithelial lymphocytes，IELs）攻击上皮，引起绒毛萎缩。B细胞被激活产生自身抗体如抗组织转谷氨酰胺酶IgA（anti-tissue transglutaminase IgA，TGA-IgA）、抗肌内膜抗体IgA（antiendomysium IgA，EMA-IgA）和抗脱酰胺麦胶蛋白肽IgG（anti-deamidated forms of gliadin peptides IgG，DGP-IgG）。慢性炎症可增加癌症风险。病毒和真菌感染可能触发抗麸质反应，肠道微生物如铜绿假单胞菌产生的弹性蛋白酶可降解麸质为免疫原性肽。遗传上，HLA-DQ2/DQ8关键但非充分，全基因组关联研究揭示超过40个非HLA风险位点，多位于非编码区，影响基因表达。环境、免疫和遗传因素相互交织。
3. Exosomal immunomodulation：
3.1 Regulation of mucosal immune response：在肠道相关淋巴组织（gut-associated lymphoid tissue，GALT）中，外泌体精细调节口服耐受与致病免疫原性。稳态时，肠上皮细胞（intestinal epithelial cells，IECs）释放富含转化生长因子-β（transforming growth factor β，TGF-β）和白细胞介素-10（IL-10）的外泌体，诱导幼稚CD4
+ T细胞分化为叉头框P3
+（FoxP3
+）调节性T细胞（regulatory T cells，Treg）。屏障破坏时，抗原呈递细胞（antigen-presenting cells，APCs）如树突状细胞（dendritic cells，DCs）和B细胞释放含主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC）II类和共刺激分子（CD80/CD86）的外泌体，作为无细胞抗原呈递平台，远距离启动Th1和Th17通路。这些囊泡中封装的非编码RNA（miRNA和长链非编码RNA，long non-coding RNA，lncRNA）作为协调网络，通过下调细胞因子信号抑制因子（suppressors of cytokine signaling，SOCS）蛋白，降低自身反应性T细胞激活阈值。
3.2 Regulation of inflammation：病理肠道炎症通过囊泡介导的正反馈环路放大。暴露于脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）或促炎因子时，巨噬细胞和上皮细胞分泌富含肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-alpha，TNF-α）、IL-6和炎症小体成分的外泌体，被邻近细胞摄取后触发促炎激活，扩大组织损伤。这些外泌体含特定miRNA簇，沉默闭锁小带-1（zonula occludens-1，ZO-1）和occludin等紧密连接蛋白，导致“肠漏”。存在调节性回路，如M2巨噬细胞释放含miR-99a和miR-378a的外泌体抑制核因子-κB（NF-κB）信号并促进黏膜愈合，但持续环境触发破坏平衡，形成慢性炎症环境。
4. Pathophysiological roles of exosomes in celiac disease：外泌体在CD发病中通过不依赖直接细胞接触的方式介导免疫激活。单核细胞来源的树突状细胞释放富含HLA-DQ分子（特别是疾病相关DQA1和DQB1等位基因）的外泌体，直接与T细胞作用，导致活化和IL-2分泌，即使在无抗原呈递细胞时。这些外泌体HLA-DQ复合物损害CD25
+ CD127
-调节性T细胞的发育，破坏免疫耐受。慢性炎症中，外泌体分泌的细胞因子（IL-1Ra、IL-6、IL-10、TNF-α、IFN-γ）引起金属蛋白酶释放，导致绒毛萎缩和隐窝增生。研究显示外泌体中IL-1Ra水平随遗传易感性和病理状态变化，可作为炎症生物标志物。此外，自噬在CD病理中重要，自噬相关基因ATG7和BECN1表达下调，伴随miR-17和miR-30a水平改变。工程化含抗miR-17的外泌体可增加自噬体含量。血液中miR-17水平升高与CD相关，其可能被包装入外泌体排出，从而部分解释循环水平变化。
5. Exosomes as diagnostic biomarkers in celiac disease：外泌体含miRNA和蛋白质，可调控基因表达。miRNA稳定且组织特异，循环miRNA与高密度脂蛋白（HDL）和argonaute2（AGO2）结合抵抗降解。传统CD诊断依赖十二指肠活检，但外泌体提供非侵入性替代。研究鉴定出多种miRNA可作为早期检测标志物，如miR-449a下调NOTCH1和KLF4导致杯状细胞分化异常，miR-192-3p受麦胶蛋白肽影响。EV-miRNA分析显示CD患者中miR-197-3p降低，miR-374b-5p通过抑制claudin 14表达涉及肠道疾病。Lemos等人发现CD患者EV-miRNA谱改变与麸质超敏反应及伴随疾病（乳糖不耐受、甲状腺损伤、疱疹样皮炎）相关。此外，新诊断CD患者循环外泌体水平升高，包括EpCAM
+、内皮（CD31
+）、血小板（CD41a
+）和白细胞来源（CD45
+）外泌体，麸质去除后有所下降。这些发现提示外泌体可实时反映肠道状态，有助于识别持续黏膜损伤或难治性CD，尤其在血清学缓解后。
6. Future directions and research opportunities：
6.1 Next-Generation Exosome-Derived Biomarkers：未来诊断需从总循环囊泡转向细胞类型特异性外泌体亚群。最有前景的是肠道特异性上皮细胞黏附分子（EpCAM
+）和疾病相关HLA-DQ2/DQ8复合物富集的外泌体。测量其中特定货物如失调的miRNA（miR-192-3p和miR-17）可提供无创实时肠病评估，即使标准血清抗-tTG正常化时也能检测持续黏膜损伤。
6.2 Bioengineering Hurdles in Exosome-Based Therapeutics：利用工程化或间充质干细胞（mesenchymal stem cell，MSC）来源的外泌体递送无细胞免疫疗法是前沿方向。主要障碍是上消化道酶环境快速降解未保护囊泡膜。需采用仿生策略，如将抗炎外泌体封装于保护性水凝胶基质或表面修饰脂质涂层，确保治疗性货物（如保护性miRNA网络或IL-1Ra谱）通过胃部，被局部黏膜巨噬细胞和派尔结摄取，终止自身炎症并恢复口服耐受。
