The Innovation Life | 外泌体和自噬的细胞内与细胞间交互作用

现有的研究揭示了外泌体与自噬的细胞内和细胞间联系,聚焦“自噬依赖性分泌如何调节自噬”这一主线思路,立足于两者的稳态组织文章,同时也希望研究人员更加关注细胞器层面的基于选择性自噬而形成的自噬体与多囊泡体的相互关系及其分泌后如何去调节细胞器自噬的闭环研究新思路。


导  读

细胞内与细胞间的交互对于维持细胞稳态尤为重要,其同样适用于理解外泌体与自噬之间的稳态和平衡。在细胞内,两者的交互主要取决于多囊泡体和自噬体的命运走向以及自噬相关蛋白的囊泡转运功能;在细胞间,供体细胞分泌的外泌体被靶细胞内化后,通过其内容物miRNA和蛋白激活或抑制自噬相关信号,进而影响疾病的发生与发展。


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图1 图文摘要


外泌体与自噬的细胞内交互

外泌体的生物合成包括经典和非经典途径(图2)。经典途径以质膜的双重内陷及形成多囊泡体为特征,而非经典途径则通过细胞器及核膜的膜出芽方式触发。


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图2 经典和非经典的外泌体合成


自噬过程依据底物递送至溶酶体的方式可分为三类:微自噬、巨自噬和分子伴侣介导的自噬(图3)。由于微自噬和分子伴侣介导的自噬不依赖自噬体的形成,因此本文重点探讨巨自噬途径中自噬体的动态变化(后文自噬均指巨自噬)。


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图3 三种自噬类型


近年研究表明,外泌体的生物发生与自噬过程密切相关,这种关联通过细胞内共同的分子机制或细胞器实现,提示我们应关注细胞内多囊泡体和自噬体命运决定机制及自噬相关蛋白的囊泡转运功能(图4)。


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图4 外泌体和自噬的胞内交互


外泌体和自噬的细胞间联系

外泌体携带的miRNA、蛋白质及代谢物等组分可特异性反映供体细胞的特征。分泌至胞外后,其通过配受体结合、内吞和膜融合等三种主要方式被靶细胞内化,以确保有效的细胞间通讯。


正如前文所述的核心自噬机制,该过程涉及一系列复杂分子和蛋白质的精密调控。多种信号是调节自噬活动的关键因子(图5)。


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图5 自噬相关信号


原生外泌体通常提取自生理或病理状态下的细胞上清液。外泌体被多种组织内化的现象表明特定信号可能通过外泌体途径传递至关键代谢组织。既往综述主要聚焦于生理或病理条件下外泌体miRNA和蛋白的功能,这在外泌体内容物调控自噬的应用方面也受到同等关注。因此,我们系统性总结了原生外泌体miRNA和蛋白质参与多种病理过程的最新研究进展(图6)。


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图6 外泌体内容物调控自噬相关疾病


总结与展望

外泌体与自噬的细胞内稳态平衡主要取决于多囊泡体与自噬体的命运走向以及自噬相关蛋白的囊泡运输功能。然而,在细胞器水平上,由选择性自噬形成的自噬体如何影响多囊泡体的命运抉择,仍是亟待阐明的科学问题。在跨细胞层面,外泌体通过递送miRNA/蛋白质调控靶细胞自噬的作用已较为明晰,但自噬状态的改变是否反向调节外泌体的分泌与内化,尚缺乏系统研究,需要更多的研究来深入解析外泌体-自噬双向调控网络的时空动态特征。


责任编辑


马仙珏    西湖大学

秦   庚    中国科学院长春应用化学研究所



原文链接:https://www.the-innovation.org/article/doi/10.59717/j.xinn-life.2025.100132

本文内容来自The Innovation 合作期刊The Innovation Life 第3卷第2期发表的Review文章“Intracellular and intercellular crosstalk between exosomes and autophagy”(投稿: 2024-12-10;接收: 2025-04-21;在线刊出:2025-04-25)。


DOI:10.59717/j.xinn-life.2025.100132


引用格式:Li Q., Chen S., Yin Y., et al. (2025). Intracellular and intercellular crosstalk between exosomes and autophagy. The Innovation Life 3: 100132.


作者简介

李凤娜   研究员、博士研究生导师,现任中国科学院亚热带农业生态研究所畜禽健康养殖与农牧复合生态研究中心主任,兼任中国畜牧兽医学会动物营养学分会理事和猪营养专委会副主任、中国高科技产业化研究会饲料分会常务理事和副秘书长、湖南省畜牧兽医学会常务理事。入选湖南省“湖湘青年英才支持计划”、中国科学院青年创新促进会优秀会员,获湖南省“杰青”资助以及中国科学院广州分院“优秀青年科学家”、湖南省“科技创新领军人才”荣誉称号。主要从事猪肉品质形成与调控以及饲料资源高效利用等方面的研究。主持国家自然科学基金创新发展联合基金重点项目、“十三五”和“十四五”国家重点研发计划课题、中国科学院先导专项(B类)项目以及湖南省重点研发计划项目等国家与省部级各类项目17项,完成湖南省成果鉴定2项,获中华农业科技奖2项。近5年以第一或通讯作者在国内外重要学术期刊发表SCI论文24篇,副主编著作2部,获国家发明专利和软件著作权8项,制定国家或地方标准2项。


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期刊简介


The Innovation是一本由青年科学家与Cell Press于2020年共同创办的综合性英文学术期刊:向科学界展示鼓舞人心的跨学科发现,鼓励研究人员专注于科学的本质和自由探索的初心。作者来自全球59个国家;已被151个国家作者引用;每期1/5-1/3通讯作者来自海外。目前有200位编委会成员,来自22个国家;50%编委来自海外(含39位各国院士);领域覆盖全部自然科学。The Innovation已被DOAJ,ADS,Scopus,PubMed,ESCI,INSPEC,EI,中科院分区表(1区TOP)等收录。2023年影响因子为33.2,2023年CiteScore为38.3。2023年6月25-28日,四本姊妹刊(The Innovation Life、The Innovation Geoscience、The Innovation Materials、The Innovation Medicine)联袂创刊;2024年2月26日,第五本姊妹刊The Innovation Energy出版创刊号。秉承“好文章,多宣传”理念,The Innovation刊群在海内外各平台推广作者文章。


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