综述：外泌体介导的脊髓损伤修复：细胞来源、作用机制及联合治疗策略

本综述系统阐述外泌体（Exos）在脊髓损伤（SCI）治疗中的最新进展，涵盖其细胞来源（如MSCs、NSCs）、多重作用机制（抑制炎症/凋亡、促进神经再生/血管生成）及联合策略（水凝胶支架、纳米材料）。Exos通过携带miRNA（如miR-21a-3p）、蛋白质（如BDNF）调控关键通路（PI3K/Akt、NF-κB），为SCI修复提供新方向。

　　

1 引言

脊髓损伤（SCI）是由外部创伤或疾病引起的脊髓功能障碍，常导致损伤水平以下的感觉和运动功能丧失，严重影响自主神经系统正常功能。现有治疗方法如手术减压、药物疗法和术后康复训练虽能缓解症状，但在神经功能恢复方面效果不佳。外泌体（Exosomes, Exos）作为细胞分泌的纳米级囊泡，携带脂质、蛋白质、核酸和细胞因子等生物活性物质，在免疫调节、细胞间通讯和组织修复中发挥关键作用，为SCI治疗提供了新策略。

2 外泌体

Exos是直径30-150 nm的膜囊泡，源于细胞内多泡体（MVBs）与质膜融合后释放。其包含蛋白质（如CD9、CD63、ALIX、TSG101）、脂质（胆固醇、鞘磷脂）和核酸（mRNA、miRNA、lncRNA、circRNA），可反映源细胞的生理病理状态。根据修饰程度，Exos可分为天然Exos和工程化Exos。来源细胞包括间充质干细胞（MSCs）、施万细胞（SC）、内皮细胞（EC）、巨噬细胞、小胶质细胞（MG）甚至肿瘤细胞。诱导多能干细胞（iPSC）来源的Exos因无限增殖和多向分化潜力成为研究热点，例如通过递送miR-199b-5p靶向肝细胞生长因子（HGF）促进M2巨噬细胞极化。缺氧预处理可增强MSC来源Exos的治疗效果，如携带miR-146a-5p的BMSC-HSEV通过抑制IRAK1/TRAF6/NF-κB通路调控巨噬细胞极化。

3 Exos治疗SCI的作用机制

3.1 促进神经保护

Exos富含神经营养因子（如BDNF、NGF、GDNF），可激活MAPK和PI3K/Akt等生存信号通路，抑制凋亡进程。抗凋亡蛋白（Bcl-2家族、HSPs）能稳定线粒体膜电位，阻断细胞色素C释放。人脂肪来源MSC-Exos通过miR-21a-3p/PI3K/Akt通路抑制神经元凋亡。Exos还可抑制铁死亡，如通过PINK1/Parkin通路激活线粒体自噬，或经Nrf2/GCH1/BH4通路减轻小胶质细胞铁死亡。

3.2 促进轴突再生和突触可塑性

Exos携带神经丝蛋白和微管相关蛋白（MAPs）促进轴突生长，并通过miRNA（如miR-26a、miR-199-5p）调控基因表达。CD271+CD56+ BMSC-Exos通过miR-431-3p促进功能恢复，BMSC-Exos还可经NF-κB通路诱导M2微极化，通过PTEN/PI3K/Akt/mTOR通路增强轴突生长。突触重塑中，MSC-Exos的支架蛋白SAPAP通过磷酸化调控突触后致密物（PSD）相分离，RVG-BDNF-Exos通过TrkB/ERK通路上调PSD95和Syn-1表达。NEDD4通过泛素化调控Robo受体内吞和降解，影响轴突导向和髓鞘形成。

3.3 抑制炎症和免疫调节

SCI后炎症介质（TNF-α、IL-1、IL-6）释放加剧神经损伤。Exos通过miR-23a-3p/PTEN/PI3K/Akt等通路调控巨噬细胞极化，促进M2型（抗炎）并抑制M1型（促炎）。EC-Exos通过SOCS3/JAK2/STAT3通路和miR-222-3p减少促炎巨噬细胞。Treg细胞来源Exos通过miR-2861靶向IRAK1或miR-709靶向NKAP减轻神经炎症。BTK抑制剂伊布替尼可抑制微胶质/星形胶质细胞激活，Exos与其联用提供新策略。

3.4 促进血管生成和维护BSCB完整性

Exos含血管生成因子（VEGF、FGF、PDGF）促进内皮细胞增殖和管腔形成。脑脊液来源Exos（CSF-Exos）激活PI3K/Akt通路促进血管再生，M2-Exos通过OTULIN蛋白激活Wnt/β-catenin通路。miR-210通过JAK1/STAT3通路增强BSCB完整性，CD146+CD271+ MSC-Exos通过miR-501-5p/MLCK通路上调紧密连接蛋白表达。

3.5 调节细胞外基质（ECM）

Exos调控胶原合成/降解和纤连蛋白水平，抑制炎症介质释放和胶质瘢痕形成。BMSC-Exos抑制A1神经毒性星形胶质细胞激活，人脐带MSC-Exos（HucMSC-EX）通过miRNA抑制CSPG合成基因并促进降解。Rab27a介导的EVs释放影响CSPG沉积，UTX缺失EC来源Exos通过miR-467b-3p/PI3K/Akt/mTOR通路促进M2极化减少ECM破坏。RGD修饰的CD163+巨噬细胞Exos递送TGF-β促进血管稳定。

4 联合治疗策略

4.1 Exos与生物材料结合

水凝胶作为支架材料可延长Exos滞留并控制释放，如与M2-Exos或MSC-Exos联用加速轴突再生。天然多糖、蛋白聚合物、自组装肽和PLA/PVA等生物支架与Exos结合增强活性，胶原支架搭载miR21-Exos实现持续释放。

4.2 Exos与纳米材料结合

Exos作为天然纳米载体可通过基因工程/化学修饰构建靶向给药系统（NDDS），携带miRNA、mRNA、蛋白质或小分子。工程化Exos与金属纳米颗粒、石墨烯等结合增强靶向性和生物利用度，如负载siRNA的Exos穿越血脑屏障（BBB）和BSCB改善运动功能，M2-Exos负载小檗碱治疗SCI。

5 临床研究现状

多项小规模临床试验表明MSC来源Exos短期治疗耐受良好，无严重不良反应。首项I期试验（IRCT20200502047277N1）显示人脐带MSC来源Exos皮内注射安全可行，为临床转化提供基础。

6 Exos治疗SCI的挑战与前景

6.1 面临的挑战

Exos来源与质量控制存在差异，大规模生产中的纯度、稳定性和生物活性保障是关键问题。储存运输中易聚集降解，治疗机制（信号通路、细胞互作）尚未完全阐明，靶向递送受BSCB和微环境阻碍，长期安全性和潜在风险（肿瘤形成、神经变性）需进一步评估。

6.2 前景

未来研究需优化Exos分离纯化方法，深入探索作用机制，开发靶向策略并推进大规模临床试验验证安全有效性。

7 结论

Exos通过递送特异性miRNA和生物活性分子，在神经再生、抗炎和血管生成方面展现巨大潜力。缺氧预处理和联合材料策略可增强疗效，但临床转化仍面临技术挑战。未来需优化Exos内容物（如miRNA与纳米材料组合），推动这一领域发展并为SCI患者提供新希望。