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为探究自闭症（ASD）治疗方法，研究人员研究间充质干细胞衍生的细胞外囊泡（MSC-EVs），发现其可缓解自闭症症状，意义重大。
《间充质干细胞衍生的细胞外囊泡：点亮自闭症治疗新希望》
在神经发育领域，自闭症谱系障碍（Autism spectrum disorder，ASD）一直是个棘手的难题。它是一种快速增长的神经发育疾病，有着高遗传性和临床异质性，给社会和家庭带来了沉重负担。患者往往存在社交障碍、重复行为和认知缺陷，但背后的发病机制却像一团迷雾，让科研人员难以捉摸。
目前，已知母源免疫激活（Maternal immune activation，MIA）是 ASD 的一个重要环境风险因素。孕期的 MIA 会引发一系列连锁反应，刺激产生促炎因子，这些因子能穿越胎盘屏障，在胎儿体内积累，损害胎儿大脑，影响神经发育，最终可能导致后代患上 ASD。而且，ASD 患者大脑中普遍存在神经炎症，异常激活的小胶质细胞在其中扮演着关键角色，它们的代谢方式从线粒体氧化磷酸化转变为糖酵解，不仅会快速产生三磷酸腺苷（ATP）增强免疫激活，还会生成大量乳酸，进一步释放促炎细胞因子，加速小胶质细胞功能障碍，这一系列变化都与 ASD 的发生发展密切相关。
同时，免疫检查点蛋白程序性死亡蛋白 1（Programmed cell death protein 1，PD-1）及其配体程序性死亡配体 1（Programmed death ligand 1，PD-L1）在免疫系统中有着重要作用，PD-1 广泛表达于免疫细胞，与 PD-L1 结合后能发挥免疫抑制功能。已有研究表明，PD-1/PD-L1 轴参与了中枢神经系统（Central nervous system，CNS）的多种生理和病理过程，但它在 ASD 中的免疫调节作用还不明确。另外，间充质干细胞衍生的细胞外囊泡（Mesenchymal stem cell-derived extracellular vesicles，MSC-EVs）具有强大的免疫调节特性，还能穿越血脑屏障，其表面高表达 PD-L1，这让科研人员看到了治疗 ASD 的新希望。
为了深入探究 ASD 的治疗方法，哈尔滨医科大学的研究人员开展了一项意义重大的研究。他们的研究成果发表在《Journal of Nanobiotechnology》上，为 ASD 的治疗提供了全新的思路和方向。
研究人员采用了多种关键技术方法来开展这项研究。在细胞和动物实验方面，他们培养了人脐带间充质干细胞（MSC）和小鼠原代小胶质细胞，构建了 MIA 小鼠模型，并对小鼠进行行为学测试，以评估其自闭症样行为。在分子生物学层面，运用了定量逆转录聚合酶链反应（qRT-PCR）、蛋白质免疫印迹（Western blot）、免疫荧光和酶联免疫吸附测定（ELISA）等技术，检测相关蛋白和基因的表达水平。还通过纳米颗粒跟踪分析（NanoSight analysis）、透射电子显微镜（TEM）和蛋白质免疫印迹分析对 MSC-EVs 进行提取和鉴定，利用慢病毒转染构建 PD-L1 缺陷的 MSC-EVs。此外，借助公共数据库中的单细胞测序数据和芯片数据，进行生物信息学分析。
研究结果如下：
- MIA 小鼠模型的构建与评估：给怀孕的 C57BL/6J 小鼠腹腔注射聚肌胞苷酸（Poly（I:C））构建 MIA 模型，结果发现 MIA 怀孕小鼠出现急性炎症反应，其后代小鼠在 8 周大时表现出典型的自闭症样行为，包括社交能力下降、社交偏好受损、焦虑水平升高、重复刻板行为增加以及认知能力下降，这表明 MIA 后代小鼠可作为可靠的 ASD 研究模型。
- MIA 后代小鼠的神经炎症与相关分子变化：检测发现 MIA 后代小鼠前额叶皮质（Prefrontal cortex，PFC）组织和血清中的炎症因子白细胞介素 6（IL-6）和肿瘤坏死因子 α（TNF-α）水平显著升高，小胶质细胞标记物 Iba-1 水平也升高，且通过生物信息学分析发现，ASD 患者 PFC 组织的基因表达谱显示炎症反应相关通路被激活，这表明 MIA 后代小鼠存在明显的神经炎症，且与 ASD 密切相关。
- MSC-EVs 的特性及对 MIA 后代小鼠的影响：研究发现 MSC-EVs 直径约 180nm，表面高表达 PD-L1。MIA 小鼠脑内和小胶质细胞中 PD-1 水平升高，提示 MSC-EVs 的 PD-L1 可能与 PD-1 结合发挥作用。给 MIA 后代小鼠鼻内注射 MSC-EVs 后，发现其自闭症样行为得到改善，神经炎症和小胶质细胞激活受到抑制，糖酵解水平降低。体外实验也表明，MSC-EVs 能被原代小胶质细胞内化，降低炎症因子表达，抑制糖酵解相关蛋白的表达。
- PD-L1/PD-1 通路在 MSC-EVs 发挥作用中的关键作用：通过给 MIA 后代小鼠注射 PD-1 抗体、利用病毒载体敲低小胶质细胞中 PD-1 的表达，以及构建 PD-L1 缺陷的 MSC-EVs 等实验，发现抑制 PD-L1/PD-1 通路会削弱 MSC-EVs 对神经炎症、糖酵解和自闭症样行为的改善作用，表明 MSC-EVs 通过激活 PD-L1/PD-1 轴发挥作用。
- ERK/HIF-1α 通路与糖酵解的调控关系：研究还发现 MIA 后代小鼠中 ERK/HIF-1α 通路和糖酵解的激活水平升高，抑制 ERK 通路能减少 HIF-1α 介导的糖酵解和神经炎症，而激活 ERK 通路则会加剧炎症反应，这说明 MSC-EVs 可能通过调节 ERK/HIF-1α 通路来抑制糖酵解和神经炎症。
研究结论和讨论部分指出，该研究揭示了神经炎症与过度激活的糖酵解之间的关键联系，这在体内和体外实验中均得到验证，突出了它们在 ASD 发病机制中的重要作用。MSC-EVs 通过 PD-L1/PD-1 轴抑制小胶质细胞过度激活和糖酵解，有效缓解了 MIA 诱导的后代小鼠的自闭症样行为。从机制上讲，MSC-EVs 通过 PD-1/ERK/HIF-1α 信号通路在 MIA 后代小鼠的糖代谢和神经炎症调节中发挥了关键作用。这一研究成果为 ASD 的治疗提供了新的潜在靶点和治疗策略，让我们对 ASD 的发病机制有了更深入的理解，有望推动未来 ASD 精准治疗的发展。
