hUMSC-Exosomes通过HMGB1-TREM1-p38 MAPK轴重编程小胶质细胞功能促进缺血性脑卒中神经保护

本研究针对缺血性脑卒中后神经炎症加剧继发性脑损伤的临床难题，通过人脐带间充质干细胞外泌体(hUMSC-Exos)的鼻内递送，系统揭示了其通过HMGB1依赖性机制抑制TREM1-p38 MAPK信号通路、重编程小胶质细胞极化表型的关键作用。研究综合运用RNA测序、蛋白质组学和多组学分析，在tMCAO小鼠模型和体外细胞实验中证实hUMSC-Exos可显著改善神经功能预后，为开发无细胞疗法提供了新靶点。

　　

缺血性脑卒中作为全球致残致死的主要原因，其病理进程中过度激活的小胶质细胞会释放大量促炎因子，形成"神经炎症风暴"加剧继发性脑损伤。尽管间充质干细胞(MSC)疗法展现出潜力，但细胞移植存在的免疫排斥和伦理争议促使科学家将目光转向其分泌的外泌体——这些纳米级囊泡能穿越血脑屏障且具有更优的安全性。然而，外泌体调控小胶质细胞功能的具体分子机制仍是未解之谜，这严重制约了其临床转化。

为破解这一难题，Zengyu Zhang团队在《Journal of Nanobiotechnology》发表的研究，创新性地发现人脐带间充质干细胞外泌体(hUMSC-Exos)可通过递送HMGB1调控TREM1-p38 MAPK信号轴，实现对小胶质细胞表型的精准重编程。研究采用瞬时大脑中动脉闭塞(tMCAO)小鼠模型，通过鼻内给药实现外泌体脑靶向递送；结合微胶质细胞特异性RNA测序、蛋白质组学分析和系列功能实验，在动物、原代细胞和BV2小胶质细胞系三个层面验证了治疗机制。

关键技术包括：1) 超速离心法分离表征hUMSC-Exos；2) 激光共聚焦追踪PKH26标记外泌体的体内分布；3) 磁珠分选技术获取病变脑区CD11b⁺小胶质细胞；4) 整合转录组与蛋白质组的多组学分析；5) 通过TREM1过表达/敲低和药理学抑制(LP17/SB203580)解析信号通路层级关系。

hUMSC-Exos靶向多脑区细胞并在缺血半暗带富集

透射电镜显示外泌体呈典型杯状形态，粒径144.9nm，表达Alix/CD63/TSG101标志蛋白。鼻内给药后，PKH26标记的hUMSC-Exos在缺血半球呈现剂量依赖性蓄积，最佳剂量15μg。免疫荧光证实其可被Iba1⁺小胶质细胞、GFAP⁺星形胶质细胞和NeuN⁺神经元摄取，LPS/IFN-γ刺激显著增强小胶质细胞的内化效率。

促进功能恢复并抑制神经元凋亡

治疗组小鼠体重恢复更快，Garcia评分提高33%，粘附去除时间缩短2.1倍，转棒测试潜伏期延长68%。TUNEL/NeuN共标显示皮层凋亡神经元减少61%，证实外泌体具有显著神经保护作用。

重编程小胶质细胞极化表型

RNA-seq发现外泌体逆转了tMCAO诱导的1538个上调基因(如Tnf/Il1b/Nos2)和2083个下调基因。在蛋白水平，TNF-α分泌降低2.3倍，同时抗炎标志物Arg1/Il10表达上调。表型定量显示CD16⁺促炎小胶质细胞减少40%，而Arg1⁺抗炎群体增加2.8倍。

TREM1作为调控枢纽

趋势聚类鉴定出191个"低-高-低"模式基因，PPI网络确定TREM1为核心节点。外泌体处理使Trem1 mRNA降低57%，其抑制剂LP17可协同增强对COX-2/TNF-α的抑制效果(达75%)。EdU标记显示LP17使小胶质细胞增殖率进一步降低62%，证实TREM1是调控增殖/迁移的关键靶点。

HMGB1-TREM1-p38 MAPK信号轴

蛋白质组学发现外泌体富含HMGB1(高迁移率族蛋白B1)。使用甘草酸(Glycyrrhizin)阻断HMGB1后，外泌体对TREM1的抑制作用被部分逆转(恢复42%)，促炎因子释放反弹1.8倍。机制上，外泌体通过抑制TREM1依赖性NF-κB活化，进而下调p38 MAPK磷酸化水平(减少68%)，该效应可被p38抑制剂SB203580模拟。

这项研究首次绘制了hUMSC-Exos通过HMGB1-TREM1-p38 MAPK轴调控神经炎症的完整路线图。其重要意义在于：1) 阐明外泌体内容物HMGB1作为"分子开关"的生物学功能；2) 确立TREM1-p38作为小胶质细胞重编程的关键检查点；3) 开发出具有临床转化潜力的无创鼻内给药方案。该成果不仅为缺血性脑卒中提供了新型治疗策略，其揭示的免疫代谢重编程机制对阿尔茨海默病等神经退行性疾病也有重要借鉴价值。