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这篇综述聚焦放射性肠损伤（RIII），介绍了间充质干细胞（MSCs）及其来源外泌体的特性。阐述了 MSCs 多能性、免疫调节作用，分析外泌体治疗 RIII 的机制，如调节炎症、促进修复等，还探讨了工程化外泌体应用及面临的挑战，极具科研参考价值。
引言
恶性肿瘤发病率和死亡率高，严重威胁公众健康。放疗是肿瘤重要治疗手段，约 70% 癌症患者需接受放疗，但放疗会对正常组织产生毒副作用，放射性肠损伤（RIII）是腹部、腹膜后和盆腔肿瘤放疗常见并发症。急性 RIII 常出现在治疗中或治疗后数天至数周，慢性 RIII 可能在治疗数月甚至数年后出现，目前 RIII 缺乏有效特异性治疗方法。
间充质干细胞（MSCs）是具有多向分化潜能的成体干细胞，因其自我更新、多向分化、抗炎和免疫调节特性，在再生医学中备受关注。MSCs 主要通过旁分泌信号机制发挥治疗作用，外泌体是其主要介导者之一。外泌体是纳米级囊泡，相比细胞疗法，具有免疫原性低、安全性高、稳定性和可储存性好等优势，在 RIII 治疗中展现出巨大潜力。随着对外泌体生物学特性深入了解，工程化修饰外泌体以增强功能成为研究热点。
2. 放射性肠损伤的概述、机制和治疗方法
RIII 指肿瘤放疗时辐射对正常肠道组织产生的毒副作用，常见于宫颈癌、前列腺癌和直肠癌等腹部和盆腔恶性肿瘤放疗中。急性 RIII 表现为肠道上皮细胞损伤、炎症和肠壁水肿，引发恶心、呕吐、腹痛和腹泻等症状；慢性 RIII 则以血管损伤、肠壁纤维化和肠道功能受损为特征，可能导致持续性腹痛、腹泻、肠梗阻、吸收不良甚至肠穿孔。
RIII 的发生机制主要涉及上皮细胞凋亡、氧化应激、炎症反应和肠道微环境改变。辐射损伤肠道细胞 DNA，激活 p53 导致上皮细胞凋亡，破坏肠道屏障。同时，辐射产生过多活性氧（ROS），引发 DNA 损伤、蛋白质功能障碍和脂质过氧化，导致肠道上皮细胞死亡。辐射还会激活肠道免疫细胞，释放促炎细胞因子，如肿瘤坏死因子 -α（TNF-α）、白细胞介素 - 6（IL-6）和白细胞介素 - 1β（IL-1β），加剧炎症和组织损伤。在慢性期，持续炎症促使巨噬细胞浸润，分泌转化生长因子 -β1（TGF-β1），导致组织纤维化和肠道功能恶化。此外，辐射破坏肠道上皮细胞，影响绒毛 - 隐窝结构完整性，破坏黏膜屏障，增加病原体入侵风险，还会引起肠道微生物群失调，加重肠道损伤。
RIII 的治疗方法多样，包括药物治疗、手术干预和新兴生物治疗。药物治疗常用抗氧化剂、糖皮质激素、非甾体抗炎药和肠道黏膜保护剂等；严重慢性 RIII 可能需要手术切除受损肠道段。新兴生物治疗如干细胞、外泌体和基于微生物群的治疗，在缓解辐射损伤和促进组织修复方面展现出潜力。
3. 间充质干细胞（MSCs）
3.1 间充质干细胞的多能性和免疫调节特性
MSCs 作为多能干细胞，具有显著的分化和自我更新潜力，可分化为脂肪细胞、软骨细胞和骨细胞等，为受损组织修复提供细胞来源。MSCs 通过细胞周期调节、转录因子、DNA 甲基化和组蛋白修饰等表观遗传修饰实现自我更新。同时，MSCs 具有强大的免疫调节和抗炎特性，能迁移到受损肠道区域，通过分泌细胞因子（如 TGF-β 和 IL-10）和细胞外囊泡（如外泌体），调节巨噬细胞、自然杀伤（NK）细胞和树突状细胞（DCs）的激活，抑制促炎因子释放，诱导调节性 T 细胞（Tregs）生成，在炎症微环境中发挥关键作用，减轻炎症并促进组织修复。
3.2 不同组织来源的间充质干细胞
不同组织来源的 MSCs 在增殖速率、分泌谱和免疫调节效果上存在差异，适用于不同治疗需求。
- 3.2.1 骨髓来源的间充质干细胞（BM-MSCs）：BM-MSCs 是研究最早、应用最广泛的 MSCs 类型，具有强分化潜能和免疫调节特性。在炎症性肠病动物模型中，BM-MSCs 可显著抑制 TNF-α、IL-1β 和 COX-2 等炎症介质的 mRNA 表达，减少促炎细胞因子产生，分泌 IL-10 和 TGF-β 等抗炎因子，减轻炎症，降低肠道炎症细胞活性，减少黏膜损伤。BM-MSCs 还能调节 T 细胞亚群，维持肠道免疫平衡，抑制 NF-κB 信号通路，降低肠道组织氧化应激标记物水平，调节紧密连接蛋白，恢复肠道黏膜通透性，促进血管生成和上皮细胞再生，加速辐射损伤肠道的恢复。此外，BM-MSCs 分泌的肝细胞生长因子（HGF）和肿瘤坏死因子刺激基因 - 6 蛋白（TSG-6）可调节细胞外基质（ECM）代谢，减轻辐射诱导的结肠纤维化。
- 3.2.2 脂肪来源的间充质干细胞（AD-MSCs）：AD-MSCs 因来源丰富、易于提取和体外扩增，在 MSCs 研究和应用中备受关注。AD-MSCs 具有强抗炎特性，可抑制炎症环境中 TNF-α、IL-6 和 IFN-γ 等促炎细胞因子表达，增加 IL-10 和 TGF-β 等抗炎细胞因子水平，调节巨噬细胞极化，促进中性粒细胞向衰老表型转化，降低 NK 细胞细胞毒性，减轻炎症反应。在辐射诱导的肠损伤中，AD-MSCs 可分泌超氧化物歧化酶（SOD2）和谷胱甘肽过氧化物酶（GPX），中和 ROS，减少氧化损伤，还能分化为上皮细胞，分泌 VEGF、HGF 和 FGF2 等因子，促进肠道上皮再生和紧密连接修复，恢复肠道屏障功能。与 BM-MSCs 相比，AD-MSCs 在慢性炎症模型中表现更优，在促进血管生成和抑制纤维化方面具有优势。
- 3.2.3 其他来源的间充质干细胞：脐带（UC-MSCs）、羊水（AF-MSCs）和胎盘（PD-MSCs）来源的 MSCs 具有较高增殖潜能、免疫调节活性和分化为三个胚层细胞的能力，且提取方法无创，伦理问题较少。UC-MSCs 可释放 IL-10 和 TGF-β 等抗炎细胞因子，抑制活化 T 细胞和 B 细胞增殖，促进 Tregs 生成，减少氧化应激相关因子产生，抑制单核细胞趋化蛋白 - 1（MCP-1）和高迁移率族蛋白 B1（HMGB-1）表达，减少促炎细胞招募。在 DSS 诱导的 IBD 小鼠模型中，UC-MSCs 可抑制 ERK 信号通路激活，减少中性粒细胞浸润，促进其向 N2 表型极化，改善结肠炎症状。PD-MSCs 在大鼠辐射诱导的直肠炎模型中，可减少胶原沉积，激活 MMP-2 和 MMP-9，抑制纤维化，促进直肠黏膜细胞再生。UC-MSCs 还可通过调节肠道微生物群 - 短链脂肪酸（SCFA）- 免疫轴改善结肠炎炎症。与 BM-MSCs 相比，UC-MSCs 增殖能力更强，在促进血管生成方面具有优势，但对 B 细胞、NK 细胞和 T 细胞的抑制作用较弱。
- 3.2.4 不同组织来源外泌体的特性和临床价值：MSCs 分泌的外泌体携带多种生物分子，可调节受体细胞功能，在疾病治疗中具有巨大潜力。不同组织来源的 MSCs 外泌体具有独特特性，BM-MSC 外泌体免疫调节能力强，在炎症性疾病治疗中效果显著；AD-MSC 外泌体增殖快、数量多，富含抗炎细胞因子和生长因子，在伤口愈合中表现出色；UC-MSC 外泌体产量高、免疫原性低，在神经退行性疾病治疗中具有优势；AF-MSC 外泌体富含促进组织再生的蛋白质和 RNA，在产前治疗和先天性疾病模型中潜力巨大。与直接移植 MSCs 相比，MSCs 分泌的细胞外囊泡作为无细胞治疗方法，具有免疫原性低、安全性高和易于储存等优势，成为辐射诱导肠损伤治疗的研究热点。
4. 间充质干细胞来源外泌体的特性和治疗潜力
4.1 外泌体的结构、组成和分泌机制
外泌体是大小通常在 40 - 160nm 的细胞外小囊泡，具有典型的双层脂质膜结构，参与细胞间物质和信息交换。外泌体的生物发生始于细胞膜内陷形成早期内体，进而成熟为多囊泡体（MVBs），MVBs 与细胞膜融合释放腔内囊泡形成外泌体。外泌体的组成包括脂质、蛋白质、核酸和小分子代谢物。其膜富含磷脂酰丝氨酸（PS）、鞘脂和胆固醇，对维持囊泡结构稳定和调节细胞识别、膜融合起重要作用。膜蛋白包括四跨膜蛋白（如 CD9、CD63、CD81）、热休克蛋白（如 Hsp70、Hsp90）、整合素和凝集素等，参与外泌体的生物合成、运输、靶向、识别和膜融合过程。细胞质蛋白如 TSG101 和 Alix 参与外泌体形成和分泌，信号蛋白如 Wnt 和 Notch 调节细胞间信号传导。外泌体富含核酸，尤其是 miRNA 和 mRNA，可调节靶细胞基因表达，参与细胞间信息传递。此外，外泌体还可携带小分子代谢物，调节受体细胞代谢活动或免疫反应。与 MSCs 相比，外泌体具有免疫原性低、无细胞异常增殖分化风险、物理稳定性高等优势，在辐射诱导肠损伤治疗中备受关注。
4.2 间充质干细胞来源外泌体在肠损伤中的作用和机制
MSC 来源的外泌体在治疗辐射诱导肠损伤中发挥重要作用，主要通过调节炎症反应、促进肠黏膜修复和伤口愈合、抗氧化应激和减少纤维化、调节肠道微生物平衡等机制。
- 4.2.1 调节炎症反应：外泌体中的蛋白质和 RNA 协同介导旁分泌效应，抑制促炎细胞因子释放，诱导抗炎细胞因子产生。例如，BM-MSC 来源的 miR-125a 和 miR-125b 可抑制 Th17 细胞分化，增加 Tregs 细胞数量，减轻小鼠肠道炎症；UC-MSC 来源的外泌体可通过 miR-378a-5p/NLRP3 轴调节巨噬细胞焦亡，减少促炎介质表达，增加抗炎细胞因子分泌；miR-142-5p、miR-146a 和 miR-21 等可抑制 NF-κB 信号通路，减少促炎细胞因子产生；外泌体还可调节巨噬细胞极化，促进 M2 巨噬细胞极化，减少炎症反应；此外，外泌体还可通过与免疫细胞通讯，增强 DCs 分泌抗炎细胞因子能力，促进 Tregs 细胞扩增，调节免疫平衡，减轻炎症。
- 4.2.2 促进肠黏膜修复和伤口愈合：辐射诱导肠损伤常导致肠上皮细胞凋亡和损伤，外泌体可通过多种机制发挥抗凋亡和组织修复作用。例如，外泌体可传递 miR-142-5p，增加肠细胞增殖标记物 Lgr5 和 Ki67 水平，减少肠上皮细胞凋亡，促进损伤区域修复和再生；MSC 来源的外泌体可通过 miR-195/Akt/β-Catenin 通路调节 Lgr5 + 肠上皮干细胞增殖和分化；外泌体可通过 MFGE8 蛋白与受损细胞膜上的 PS 结合，靶向辐射损伤肠道组织，激活 STAT3 信号通路，促进组织修复；外泌体还可携带 VEGF、HGF 和血小板衍生生长因子等生长因子，促进内皮细胞迁移和增殖，加速血管生成。
- 4.2.3 抗氧化应激和减少纤维化：辐射诱导肠损伤常伴随氧化应激和纤维化，外泌体可通过多种方式发挥抗氧化和抗纤维化作用。外泌体可增强抗氧化酶活性，如 SOD 和 GPX，中和 ROS，减轻氧化应激损伤；通过调节 Nrf2 通路，降低 ROS 产生和积累；抑制氧化应激相关基因表达，保护肠上皮细胞完整性和肠道屏障功能。在抗纤维化方面，外泌体可调节 T 细胞活性，诱导巨噬细胞代谢重编程和表型转换，抑制免疫细胞激活，减少促炎细胞因子分泌，抑制成纤维细胞激活、增殖和过度胶原沉积；特定 miRNA 如 miR-200b 可抑制上皮 - 间质转化（EMT）过程，减少结肠纤维化；AM-MSC 来源的外泌体携带 MFGE8 蛋白，可抑制 FAK/Akt 信号通路，减轻纤维化症状。
- 4.2.4 调节肠道微生物平衡：辐射诱导肠损伤会破坏肠道完整性，导致肠道微生物群组成和多样性改变，有益菌减少，有害菌增加，引发免疫细胞招募、激活和促炎细胞因子产生，加重肠道炎症和组织损伤，破坏肠道屏障功能。外泌体可调节肠道微生物群平衡和微环境，如口服外泌体可改善肠道 α 多样性，增加有益菌丰度，促进黏液分泌，优化肠道微生物群多样性，恢复肠道微生物群 - 免疫轴正常功能，促进肠道修复。
基于上述优势，科学家提出工程化外泌体概念，通过基因编辑和负载修饰，增强其靶向性和治疗效果，在治疗辐射诱导肠损伤方面展现出更好疗效，为精准医学和再生医学应用开辟新途径。
4.3 工程化外泌体在放射性肠损伤应用中的进展
- 4.3.1 外泌体工程化：外泌体工程化主要包括基因修饰、表面修饰和药物负载。基因修饰可使外泌体过表达特定 RNA 或蛋白质，增强对特定靶点的作用；表面修饰可增强外泌体靶向性和功能，结合生物材料可改善靶向能力，延长体内保留时间，形成稳定缓释系统；药物负载技术可将治疗药物、RNA、DNA 或基因编辑工具有效递送至特定部位进行靶向治疗。
- 4.3.2 工程化外泌体在肠损伤中的应用：工程化外泌体在药物递送和靶向治疗方面具有优势，在辐射诱导肠损伤治疗中展现出潜在价值。
- 4.3.2.1 靶向抗炎治疗：工程化外泌体可携带抗炎细胞因子或 miRNA，特异性靶向损伤肠道区域，抑制炎症。例如，基因修饰的诱导多能干细胞（iPSCs）来源外泌体携带抗炎因子或再生 miRNA，在小鼠模型中显示出显著抗炎和再生效果；增强 miR-142-5p 表达的外泌体可提高对辐射诱导结肠炎的保护作用，并增加对肠道的特异性；MSCs 来源过表达 miR-326 的外泌体在缓解炎症性肠病（IBD）方面效果更佳；修饰有肽序列（如 RGD 肽）的外泌体可增强对损伤区域的靶向和修复效果。
- 4.3.2.2 促进肠再生：工程化外泌体可携带表皮生长因子（EGF）等再生因子，促进受损区域上皮细胞再生，加速组织修复；过表达特定基因（如 EphB2）的外泌体可减少黏膜炎症，恢复受损结肠组织，改善肠道屏障完整性。
- 4.3.2.3 与生物材料结合增强修复：外泌体与生物材料结合形成复合材料，可延长在损伤部位的保留时间，实现活性成分更稳定、持久释放，增强再生和抗炎效果。例如，负载在外泌体的可生物降解支架可在体内实现持续释放；包裹在外泌体的生物材料可携带抗氧化剂或抗炎药物，减轻辐射诱导的氧化应激和炎症；生物修饰的外泌体可重塑肠道微环境，克服辐射诱导的结肠炎；修饰有 CeO2/Mn3O4纳米颗粒的外泌体可提高线粒体功能，保护肠道类器官免受辐射损伤；3D 模型培养的 MSC-EVs 在结肠炎模型中可减少炎症，促进组织修复，恢复 Th17/Treg 细胞平衡。
工程化外泌体具有靶向性强、活性成分持续释放和功能多样等优势，副作用低、适应性强、效果持久，将推动精准医学和再生医学在辐射诱导肠损伤治疗中的发展，未来有望实现临床转化，为肠道损伤提供更好治疗选择。
5. 外泌体应用的挑战和前景
5.1 外泌体递送
外泌体作为细胞间通讯载体，在治疗辐射诱导肠损伤方面潜力巨大，但高效精准递送至病变部位仍是挑战。常见递送途径各有利弊，静脉注射可使外泌体快速分布全身，但易被清除或分布到非靶器官，且可能与血浆蛋白结合影响稳定性和生物分布；局部注射能更精准递送，但受病变位置和注射技术限制；口服给药方便，但胃肠道酸性环境和消化酶会影响外泌体生物活性。为解决这些问题，研究人员探索多种策略，如将外泌体包裹在纳米材料中或修饰其表面，提高在胃肠道的稳定性和吸收效率；修饰外泌体携带特定配体或抗体，增强对靶细胞亲和力，提高递送精度；利用磁性纳米颗粒控制外泌体释放，克服传统递送方法缺点，有望实现更精准持久的治疗效果。
5.2 外泌体应用的临床挑战和前景
外泌体的安全性和生物相容性是临床应用的基础前提，但目前其在体内的分布、药代动力学和免疫原性尚未完全明确，需进一步体内
