骨靶向适配体修饰的运动源性小细胞外囊泡通过FNDC5/irisin-β-arrestin-2-p38MAPK/JNK通路缓解骨质疏松：运动替代疗法的潜在选择

本研究针对骨质疏松治疗中运动疗法的局限性，通过分离运动诱导的循环小细胞外囊泡(Exe-sEVs)，发现其携带的肌肉因子FNDC5/irisin能通过β-arrestin-2依赖的p38MAPK/JNK通路促进骨髓间充质干细胞(BM-MSCs)成骨分化。研究人员创新性构建骨靶向适配体修饰的FNDC5-sEVs(Apt-FNDC5-sEVs)，在卵巢切除(OVX)小鼠模型中显著改善骨微结构，为无法运动患者提供新型靶向治疗策略。论文发表于《Journal of Nanobiotechnology》。

　　

骨质疏松作为全球性健康难题，传统运动疗法虽能增强骨密度却受限于患者依从性。近年来，运动诱导的"器官对话"机制成为研究热点，其中肌肉分泌的肌因子（myokines）和细胞外囊泡（sEVs）如何远程调控骨代谢仍待阐明。尤其令人困惑的是，运动时肌肉释放的FNDC5/irisin（一种促进白色脂肪棕化的激素）是否通过sEVs传递至骨骼发挥作用？这一科学问题对开发替代运动的靶向疗法至关重要。

中南大学湘雅二医院代谢内分泌研究所的研究团队在《Journal of Nanobiotechnology》发表突破性成果。研究人员通过超速离心分离运动大鼠血清sEVs，结合AAV9介导的基因敲降、骨靶向适配体修饰和双荧光标记等技术，首次揭示运动诱导的循环sEVs通过递送FNDC5/irisin激活BM-MSCs中β-arrestin-2依赖的p38MAPK/JNK通路，从而协调成骨-脂肪分化平衡。

关键技术包括：1）建立OVX小鼠模型和8周跑台训练方案；2）差速离心结合纳米颗粒追踪分析（NTA）分离表征sEVs；3）构建AAV9-shFNDC5系统实现全身基因敲降；4）胆固醇修饰的骨靶向适配体（Apt）偶联sEVs；5）微型CT（μCT）量化骨微结构参数。

运动源性sEVs缓解骨丢失
通过GW4869抑制sEVs分泌可部分逆转运动对OVX小鼠骨保护作用（图1）。Exe-sEVs处理使BM-MSCs的Runx2表达提升2.1倍（图4F），ALP活性增加68%（图4G），且能特异性富集于骨组织（图2F）。

FNDC5/irisin的核心作用
ELISA检测显示Exe-sEVs中irisin含量较Sed-sEVs高3.7倍（图4B）。全身敲降FNDC5使运动小鼠的骨小梁数量（Tb.N）降低41%（图5E），而20 nM重组irisin可使BM-MSCs钙结节形成增加2.3倍（图6B）。

信号通路机制解析
磷酸化实验显示irisin激活p38MAPK（峰值5分钟）和JNK（峰值10分钟），而非ERK（图7A）。β-arrestin-2 siRNA可完全阻断irisin诱导的p-JNK上调（图8B），证实其作为支架蛋白的关键作用。

适配体修饰的靶向治疗
DiR标记显示Apt-sEVs在骨组织的滞留时间延长至12小时（图9B），使OVX小鼠股骨远端骨密度（BMD）提升29%（图9D），显著优于普通sEVs组。

该研究不仅阐明运动保护骨骼的新机制——肌肉通过sEVs递送irisin远程调控骨代谢，更开创性地开发出Apt-FNDC5-sEVs这一具备临床转化潜力的靶向递送系统。值得注意的是，过表达FNDC5的BM-MSCs植入裸鼠后同时促进成骨和软骨形成（图6I），提示其在骨关节疾病中的潜在应用价值。研究为行动受限的骨质疏松患者提供了"运动模拟疗法"的新思路，相关适配体修饰策略也可拓展至其他骨靶向药物递送领域。