综述:细胞外囊泡与DNA损伤应答的功能调控关系

【字体: 时间:2025年09月21日 来源:Mutation Research - Reviews in Mutation Research 6.4

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  本综述系统探讨了细胞外囊泡(EVs)与DNA损伤应答(DDR)之间的双向调控机制。文章揭示了DNA损伤如何促进EVs释放及其组分变化,同时EVs通过调控活性氧(ROS)等通路影响亲代与受体细胞的DDR过程,为肿瘤治疗提供了通过靶向DDR关键分子(如ATM、p53)增强放化疗敏感性的新策略。

  

Definition and classification of EVs

细胞外囊泡(EVs)是一类具有异质性的膜性囊泡,其命名和分类需根据尺寸、密度、分子构成或细胞来源等特征进行区分。国际细胞外囊泡协会(ISEV)推荐采用更精确的分类标准,相关数据可参考细胞外囊泡数据库(http://microvesicles.org/)。

DNA damage promotes EVs release

研究表明DNA损伤能显著促进EVs的释放。例如钯纳米颗粒通过诱发氧化应激和内质网应激诱导人白血病单核细胞增加外泌体的生物合成和释放。缺氧环境也能促使HeLa和SiHa细胞增加小EVs的分泌。酒精等常见环境致DNA损伤因子同样可刺激EVs释放,说明DNA损伤与EVs分泌存在正向关联。

EVs as a self-protective mechanism against DNA damage in parental cells

EVs不仅是DNA损伤的被动产物,更主动参与亲代细胞和受体细胞的DDR调控。亲代细胞通过释放EVs清除受损的核DNA(nDNA)和线粒体DNA(mtDNA),从而维持基因组稳定性。研究表明,ATM缺陷细胞通过外泌体排出胞质DNA片段,避免cGAS-STING通路激活引发的衰老效应。

Effects of EVs from various sources on DDR in recipient cells

不同来源的EVs对受体细胞DDR的影响存在显著差异。干细胞来源的外泌体通常通过传递SOD2、miR-21-5p等活性分子清除ROS,增强DNA修复能力。而肿瘤细胞来源的EVs可能传递促生存信号,如胶质瘤细胞外泌体携带EGFRvIII可激活受体细胞AKT通路导致放疗抵抗。值得注意的是,相同来源的EVs在不同应激状态下可能发挥截然相反的作用。

ROS

活性氧(ROS)是DNA损伤的核心介质。绝大多数基因毒应激(如电离辐射IR和化疗药物)都通过ROS介导。干细胞来源外泌体通过传递超氧化物歧化酶(SOD2)降低ROS水平;肿瘤细胞外泌体则可能通过miR-1246等分子抑制ROS清除蛋白表达,形成相反的调控效应。

EVs as indicators of DNA damage

EVs可作为DNA损伤的生物标志物。香烟提取物、多环芳烃(PAH)和乙醇处理都会增加EVs分泌,且这些EVs中DNA损伤相关蛋白和RNA表达上调。辐射大鼠血浆中外泌体携带的γ-H2AX水平显著升高,提示EVs组分分析可能成为监测DNA损伤的新型手段。

Summary and outlook

EVs与DDR存在密切的双向调控关系:DNA损伤促进EVs释放,而EVs通过调控ROS等通路影响亲代和受体细胞的命运。在肿瘤治疗领域,靶向EVs介导的DDR调控网络可能突破传统放化疗耐药瓶颈。未来需深入解析EVs载体的分子调控机制,推动其作为药物递送系统或治疗靶点的临床转化。

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