单层膜囊泡

单膜囊泡（Single-Membrane Vesicles，SMVs）是细胞生物学（Cell Biology）中一类由单层磷脂双分子层（Phospholipid Bilayer）包裹形成的封闭式膜结构。它们是细胞内运输（Intracellular Transport）、细胞间通讯（Intercellular Communication）以及维持细胞稳态的关键载体。根据其生物来源、形成机制与功能的不同，单膜囊泡主要可分为以下几大类：

主要类型与形成机制

1. 外泌体（Exosomes）

   • 形成：起源于细胞内涵体（Endosomes）系统。早期内涵体（Early Endosomes）内陷形成多泡体（Multivesicular Bodies，MVBs），其内部包含许多腔内囊泡（Intraluminal Vesicles, ILVs）。当MVBs与质膜（Plasma Membrane）融合后，这些ILVs被释放到细胞外，即成为外泌体。

   • 大小：直径通常为30-150纳米。

   • 标志物：常携带四跨膜蛋白（Tetraspanins，如CD9、CD63、CD81）、热休克蛋白（HSP70、HSP90）及TSG101等蛋白质。

2. 微囊泡（Microvesicles，MVs），亦称脱落微囊泡（Shedding Microvesicles）

   • 形成：通过质膜直接向外“出芽”和脱落而形成，此过程依赖于细胞骨架的重排和磷脂不对称性（Phospholipid Asymmetry）的改变。

   • 大小：直径范围较大，通常为100-1000纳米。

   • 标志物：常富集来自质膜的蛋白质和磷脂，如整合素（Integrins）和选择素（Selectins）。

3. 凋亡小体（Apoptotic Bodies）

   • 形成：细胞发生程序性死亡（Programmed Cell Death，即凋亡）过程中，细胞膜出泡并碎裂产生。

   • 大小：直径通常为500-2000纳米，是体积最大的细胞外囊泡。

   • 内容物：可能包含细胞器片段、染色质片段等细胞残余成分。

生物功能与意义

单膜囊泡，尤其是细胞外囊泡，在生理与病理过程中扮演核心角色：

• 物质运输：作为载体，在细胞间转运蛋白质、脂质、信使RNA（mRNA）、微小RNA（microRNA）及代谢物等生物活性分子。

• 细胞通讯：通过将其携带的“货物”传递至受体细胞，影响受体细胞的信号通路、基因表达和功能状态，实现远距离与局部微环境的调控。

• 疾病诊断与治疗：在癌症（Cancer）、神经退行性疾病（Neurodegenerative Diseases）、心血管疾病（Cardiovascular Diseases）及感染性疾病（Infectious Diseases）中，其数量与内容物常发生特异性变化，可作为潜在的生物标志物（Biomarker）。同时，它们也被探索作为药物递送系统（Drug Delivery Systems）和疫苗平台（Vaccine Platform）。

研究技术

单膜囊泡的研究依赖于多种分离与鉴定技术：

• 分离技术：超速离心（Ultracentrifugation，特别是差速离心与密度梯度离心）、尺寸排阻色谱（Size-Exclusion Chromatography，SEC）、免疫亲和捕获（Immunoaffinity Capture）等。

• 鉴定与表征技术：透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy，TEM）、纳米颗粒跟踪分析（Nanoparticle Tracking Analysis，NTA）、动态光散射（Dynamic Light Scattering，DLS）、流式细胞术（Flow Cytometry）以及蛋白质印迹法（Western Blot）用于检测特定标志物。

参考文献

1. van Niel, G., D’Angelo, G., & Raposo, G. (2018). Shedding light on the cell biology of extracellular vesicles. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 19(4), 213–228.

2. Théry, C., Witwer, K. W., Aikawa, E., et al. (2018). Minimal information for studies of extracellular vesicles 2018 (MISEV2018): a position statement of the International Society for Extracellular Vesicles and update of the MISEV2014 guidelines. Journal of Extracellular Vesicles, 7(1), 1535750.

3. Yáñez-Mó, M., Siljander, P. R., Andreu, Z., et al. (2015). Biological properties of extracellular vesicles and their physiological functions. Journal of Extracellular Vesicles, 4, 27066.

4. Colombo, M., Raposo, G., & Théry, C. (2014). Biogenesis, secretion, and intercellular interactions of exosomes and other extracellular vesicles. Annual Review of Cell and Developmental Biology, 30, 255–289.

5. Hessvik, N. P., & Llorente, A. (2018). Current knowledge on exosome biogenesis and release. Cellular and Molecular Life Sciences, 75(2), 193–208.