NK 细胞来源的外泌体，糖尿病治疗的新希望

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导语 / Introduction

糖尿病是现代社会典型的“富贵病”之一，二型糖尿病（T2D）是成年人最常见的代谢性糖尿病形式，其特征包括高血糖和胰岛素抵抗。患者的常见症状包括烦渴、频尿、原因不明的体重减轻，还可能有多食、疲倦等症状。
T2D 患者始终伴有亚临床全身性低度炎症反应以及脂肪组织，肝脏，胰岛，下丘脑，心脏组织和其他组织的功能障碍，最终可能发展为慢性并发症。而随着高糖高油食品种类增多，肥胖人数逐年上升，这类与肥胖以及不健康饮食有关的病症越来越受到人们关注。

一、2型糖尿病与胰岛素抵抗

笔者就是个体重达180斤的胖子来着，对这类疾病的得病机制自然非常非常上心。从今天起，跟随笔者在未来几篇推文里，一步步深入了解二型糖尿病的发病机理及治疗方案吧。
当前最新的研究正在关注NK细胞外泌体与二型糖尿病的关系，实验对象是我们熟悉的小白鼠。
遵循高脂肪饮食的个体特别容易肥胖，这显然是胰岛素抵抗的最常见原因。在细胞水平上，胰岛素抵抗的症状包括脂肪细胞、肌肉细胞和肝细胞对胰岛素的敏感性降低，以及胰岛素信号传导失调和葡萄糖、脂肪和蛋白质的代谢紊乱。这些症状叠加起来，可能成为人患上二型糖尿病的重要原因。
研究人员使用高脂肪饮食（HFD）联合低剂量链脲佐菌素（STZ）建立了T2D小鼠模型，对照组小鼠喂食正常周饮食（NCD）一段时间后，HFD小鼠的体重显著增加。对比HFD肥胖小鼠与正常小鼠的医学指标，HFD肥胖小鼠的空腹血糖，葡萄糖耐量（OGTT），凝血酶时间（ITT）和HOMA-IR指数（用于评价胰岛素敏感性的指标）随着培养时间的延长与对照组的差距越来越大，可以判断通过HFD饮食能够使小鼠产生胰岛素抵抗。

a:喂食后NCD和HFD小鼠的空腹血糖

b-d OGTT（b) 

ITT（c）和HOMA-IR指数（d）

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二、NK细胞对胰岛素抵抗的作用

人体的各种免疫细胞，如T细胞，B细胞，巨噬细胞和NK细胞，都在T2D的形成与调节中起着至关重要的作用。作为肥胖诱导的炎症之一，二型糖尿病在细胞层面同样具有巨噬细胞浸润增加，并且与巨噬细胞群体从抗炎M2转变为促炎性M1巨噬细胞的特征。这一过程在很大程度上是导致肥胖诱导的胰岛素抵抗的主要原因。
有研究人员报告说，NK细胞和巨噬细胞可以合作调节炎症，而脂肪细胞上调肥胖中NK细胞激活受体（NCR1）的配体，也能够引发NK细胞的增殖。因此，NK细胞在肥胖诱导的炎症和胰岛素抵抗中起着关键作用。
外泌体是直径约为30-150nm的囊泡样体，是由细胞内体膜向内萌芽形成的多囊泡，并通过与细胞膜融合释放到细胞外环境中。外泌体可以由各种类型的细胞产生，并通过运输信息载体（例如蛋白质，脂质和RNA（miRNA，mRNA，lncRNA和circRNA）作为细胞间通信的介质。
此外，外泌体可以通过胰岛β细胞，干细胞和胰岛素敏感组织分泌，然后转移到代谢器官，免疫细胞和内皮细胞以维持葡萄糖稳态或通过免疫反应，氧化应激和血管生成加重胰岛素抵抗。而脾NK细胞来源的外泌体能够参与T2D的发生和发展。
研究人员为进一步研究脾NK细胞对胰岛素抵抗的具体作用，首先通过流式细胞分选法从脾淋巴细胞中分离了NK细胞，而后使用超速离心的方法从NK细胞的条件培养基中分离和纯化外泌体。电子显微镜（图e）和NanoSight（图f）分析显示，从NK细胞的条件介质中分离出的颗粒含有丰富的外泌体，直径为30-150nm。
此外，外泌体标志物HSP70、CD63、TSG101、CD9的检测（图g）以及内质网蛋白GRP94的缺失进一步证实，分离出的颗粒主要是外泌体，表明NK细胞也可以分泌外泌体。

对NK细胞的条件培养基中分离和纯化外泌体的检测结果

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接下来，为了深入研究NK细胞外泌体对小鼠胰岛素敏感性的影响，分别用来自NCD小鼠（NCD-Exos）的NK衍生外泌体或来自HFD小鼠的NK衍生外泌体（HFD-Exos）通过尾静脉注射入小鼠体内，而后检查小鼠的血液指标。
在用NCD-Exos治疗的HFD小鼠中，研究人员观察到小鼠全身胰岛素敏感性显著增加，空腹血糖，OGTT，ITT和HOMA-IR的指标对比HFD小鼠都有明显下降。

通过尾静脉注射空白脂质体、NCD-Exos和HFD-Exos后的NCD或HFD小鼠的空腹血糖，OGTT，ITT和HOMA-IR。

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为了观察NK衍生的外泌体的体内分布，用通过尾静脉用红色荧光PKH26染色的NCD-Exos处理小鼠。结果表明，NK来源的外泌体主要集中在内脏脂肪组织（VATs），皮下脂肪组织（SAT），胰岛和肝脏中，但在肌肉组织中要低得多。此外，NCD-Exos显著缓解了HFD小鼠中VAT的重量和肝脏甘油三酯水平增加，促炎因子基因的表达也有显著下调。
然而，HFD小鼠的SAT和胰岛中的促炎因子本身的表达没有变化。这些结果可以证明，NCD-Exos在HFD小鼠的VAT和肝脏中被NCD-Exos激活，Akt（可诱导葡萄糖转运），PPARγ（可增加胰岛素敏感性）和GLUT4（可促进葡萄糖转运）的磷酸化增加。
总的来说，这些结果表明，来自NCD小鼠的NK衍生外泌体可减弱肥胖引起的VATs和肝脏中的胰岛素抵抗和炎症。
鉴于NCD-Exos在体内的突出作用和分布，我们接下来研究了NCD-Exos在脂肪细胞和肝细胞中的体外功能。可以看出，NCD-Exos升高了3T3-L1脂肪细胞中胰岛素刺激的葡萄糖摄取，并降低了AML12细胞中的葡萄糖输出。
此外，p-Akt和PPARγ在3T3-L1脂肪细胞和AML12细胞中具有NCD-Exos的表达增加，以及3T3-L1脂肪细胞中GLUT4表达的一致上调（图2c-i）。

通过尾静脉注射空白脂质体、NCD-Exos和HFD-Exos后的NCD或HFD小鼠的空腹血糖，OGTT，ITT和HOMA-IR

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以上机制研究表明，NK衍生的外泌体miR-1249-3p通过靶向SKOR1缓解胰岛素抵抗和炎症，SKOR1与SMAD6相互作用，并通过抑制TLR4 / NF-κB信号通路促进葡萄糖稳态。详细地说，miR-1249-3p在瘦小鼠的NK衍生外泌体中过表达，并且负调节脂肪细胞和肝细胞中SKOR1的表达。
此外，MYD88和SKOR1与SMAD6竞争性地结合在一起。由于SKOR1被miR-1249-3p下调，更多的MYD88与SMAD6和SMURF1结合形成三元复合物，通过抑制TLR4 / NF-κB信号通路来抑制促炎细胞因子的释放。
因此，NK衍生的外泌体miR-1249-3p减弱胰岛素抵抗和炎症，以促进T2D小鼠模型中的葡萄糖稳态。NK衍生的外泌体miR-1249-3p通过SKOR1-SMAD6-TLR4-NF-κB轴减弱胰岛素抵抗和炎症，并在T2D中提供了一系列潜在的治疗靶点。未来的研究需要确定miR-1249-3p和SKOR1阻滞剂在T2D小鼠和临床试验中的治疗效果。

作者随笔

确实有些好奇，这些动物实验的研究结果什么时候能够进入医疗市场，细胞外泌体看上去挺安全无害的。不过，最好还是自己注意饮食注意锻炼吧，新技术的落地可能还早着呢。

参考资料

[1]Wang, Y., Li, M., Chen, L. et al. Natural killer cell-derived exosomal miR-1249-3p attenuates insulin resistance and inflammation in mouse models of type 2 diabetes. Sig Transduct Target Ther 6, 409 (2021). https://doi.org/10.1038/s41392-021-00805-y

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作者：李雯婧

审校：咏彤

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