综述:外泌体促进骨再生

【字体: 时间:2025年07月18日 来源:Regenerative Therapy 3.4

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  这篇综述系统阐述了外泌体(Exosomes)在骨修复中的多重作用机制,重点解析了其通过携带miRNA(如miR-126、miR-19b-3p)、调控Wnt/β-catenin和PI3K/Akt等信号通路,促进成骨细胞(Osteoblasts)分化、血管生成(Angiogenesis)及免疫调节的分子机制,为骨折延迟愈合、骨质疏松等疾病的治疗提供了新型无细胞治疗策略。

  

外泌体与骨再生的分子机制

外泌体与miRNA

外泌体作为细胞间通讯的关键载体,通过转运miRNA调控骨修复。例如,miR-126通过激活VEGFR2通路促进血管生成,而miR-19b-3p通过抑制PTEN增强成骨分化。研究发现,骨折愈合过程中miR-181a-5p和miR-140-3p等miRNA通过靶向NCOA1和IL1A基因调控炎症反应,而miR-92a-3p通过PI3K/AKT通路加速成骨细胞分化。

外泌体与破骨细胞

破骨细胞(Osteoclasts)的分化受外泌体双向调控。前列腺癌细胞来源的外泌体通过下调miR-148a抑制破骨细胞分化,而红细胞膜修饰的外泌体递送miR-214可逆转骨丢失。此外,环状RNA Circ_0008542通过m6A甲基化修饰促进破骨细胞分化,揭示外泌体在骨代谢平衡中的精密调控。

外泌体与成骨细胞

骨髓间充质干细胞(BMSCs)来源的外泌体通过MAPK通路激活成骨标志物RUNX2和ALP的表达。锌离子刺激的巨噬细胞外泌体显著提升成骨细胞活性,而痛风患者中性粒细胞外泌体中的miR-1246则通过抑制BMP通路阻碍骨形成。

外泌体与血管内皮细胞

内皮细胞外泌体通过PD-L1抑制T细胞活性,促进骨折早期炎症阶段的组织修复。视网膜母细胞瘤来源的外泌体可上调IL-6和VCAM1等基因,增强血管通透性和新生血管形成,印证了“血管-成骨耦联”机制在骨再生中的核心地位。

外泌体在骨重塑中的应用

间充质干细胞外泌体(MSCs-exos)

低氧预处理的MSCs-exos通过HIF-1α/miR-126轴激活Raf/ERK通路,加速骨折愈合。人脐带MSCs外泌体(uMSC-Exos)通过Wnt通路上调COL1和OPN表达,而hiPSC-MSC-Exos联合磷酸三钙(TCP)支架可显著增强骨缺损修复。

巨噬细胞外泌体(M-exos)

M2型巨噬细胞外泌体携带的miR-5106通过抑制SIK2/SIK3促进BMSCs成骨分化。钛纳米管植入物表面修饰BMP2/M-exos后,通过激活自噬通路显著提升骨整合效率。

内皮祖细胞外泌体(EPC-exos)

EPC-exos通过miR-126/SPRED1轴促进血管新生,而工程化PD-L1+外泌体可调节免疫微环境,加速骨痂形成。

软骨细胞与成骨细胞外泌体

软骨细胞外泌体(CC-exos)通过抑制血管侵入促进软骨再生,而成骨细胞外泌体(OC-exos)中的miR-378通过靶向CASP3激活PI3K/Akt通路,双向调控骨代谢。

外泌体在骨折治疗中的前景

针对暴力骨折、糖尿病性骨不连等复杂病例,外泌体疗法展现出独特优势。例如,M2D-Exos水凝胶通过协同SDF-1α促进血管化和抗感染,而血清外泌体miR-19b-3p可逆转老年骨质疏松性骨折的成骨障碍。尽管外泌体的大规模制备和靶向递送仍是挑战,其“无细胞治疗”特性为骨再生医学开辟了新范式。

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