新型PLGA封装间充质干细胞外泌体联合PPAR-γ激动剂治疗联合气道疾病的药效机制研究

本研究针对过敏性鼻炎(AR)和哮喘等联合气道疾病(UADs)现有疗法的局限性，开发了PLGA纳米颗粒封装间充质干细胞外泌体(MSC-exo)联合吡格列酮(PIO)的新型递送系统(PLGA-exo-PIO)。通过体内外实验证实，该疗法能显著改善症状评分，降低嗜酸性粒细胞浸润，上调IFN-γ和IL-10，下调Th2相关因子，并通过Notch/NF-κB等多通路调控免疫平衡，为同步治疗上下呼吸道疾病提供了创新策略。

　　

过敏性鼻炎(AR)和哮喘作为典型的联合气道疾病(UADs)，影响着全球超3亿患者。这两种疾病虽然发病部位不同，却共享IgE介导的超敏反应、Th2细胞主导的炎症反应等病理机制。当前临床主要依赖糖皮质激素和抗组胺药缓解症状，但存在无法根治、副作用明显等问题。更棘手的是，约三分之二的哮喘患者合并AR，传统疗法难以实现上下呼吸道的同步调控。这一临床困境催生了研究者对新型治疗策略的探索——间充质干细胞(MSCs)因其免疫调节特性成为候选，但其应用面临细胞存活率低、伦理争议等挑战。相比之下，MSCs分泌的外泌体(MSC-exo)继承了母细胞的治疗潜力，又规避了细胞疗法的风险，成为更有前景的"无细胞治疗"方案。

研究团队在前期工作中发现，外泌体治疗能激活鼻黏膜组织的PPAR信号通路，这提示PPAR-γ激动剂吡格列酮(PIO)可能增强外泌体的抗炎效果。但外泌体全身给药易被快速清除，而局部给药又面临滞留时间短的难题。为此，团队创新性地采用FDA批准的生物材料聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)纳米颗粒作为载体，构建了同时负载外泌体和PIO的"三合一"递送系统PLGA-exo-PIO。这种设计既能延长药物滞留时间，又能实现鼻腔-肺部的同步靶向，为攻克联合气道疾病提供了全新思路。

关键技术方法包括：1) 超速离心法提取人脐带间充质干细胞(HUC-MSCs)外泌体，通过NTA和流式鉴定标志物CD9/CD63/CD81；2) 双乳化溶剂挥发法制备800nm粒径的PLGA纳米颗粒，包载外泌体和PIO；3) 近红外荧光示踪比较静脉/鼻腔给药途径的体内分布；4) 卵清蛋白(OVA)致敏构建Balb/c小鼠AR+哮喘模型；5) RNA测序分析Notch/NF-κB等通路变化。

PLGA-exo-PIO的制备与表征

研究首先通过透射电镜确认提取的外泌体呈典型杯状结构，粒径30-150nm，流式检测显示CD9⁺/CD63⁺/CD81⁺阳性率达90%以上。PLGA纳米颗粒扫描电镜显示球形光滑形态，动态光散射测得PLGA-exo-PIO粒径807.1±4.01nm，zeta电位-12.7±4.59mV。体外释放实验表明，PLGA可实现外泌体和PIO的9天缓释，且释放后外泌体结构完整。

递送系统的靶向性与滞留性

荧光成像显示，鼻腔给药的PLGA纳米颗粒在鼻组织和肺部滞留达120小时，显著长于静脉给药(6小时)和游离外泌体(24小时)。共聚焦显微镜观察到PHK26标记的PLGA-exo-PIO在鼻上皮细胞(HNEpCs)和肥大细胞(RBL-2H3)中24小时达到最大摄取，而游离外泌体12小时即被清除。

体外抗炎效果验证

在脂多糖(LPS)刺激的炎症模型中，PLGA-exo-PIO处理使HNEpCs的IFN-γ mRNA表达上调3.2倍，IL-4下调67%；流式检测显示Th1细胞(CD4⁺IFN-γ⁺)比例从2.19%升至12.3%。肥大细胞组胺释放量从12.43±2.31ng/mL降至6.35±1.18ng/mL，证实其能有效纠正Th1/Th2失衡。

动物模型治疗效果

OVA致敏小鼠经PLGA-exo-PIO治疗后：1) 抓挠/喷嚏频率降低82%；2) 支气管肺泡灌洗液(BALF)嗜酸性粒细胞减少74%；3) 鼻黏膜厚度从44.5±9.75μm恢复至9.98±1.89μm；4) 血清IgE水平下降73%。组织病理显示，治疗组支气管周围炎症浸润和杯状细胞增生显著改善。

免疫调节机制解析

RNA测序发现Notch和NF-κB是核心调控通路：1) 鼻组织中PPAR通路基因上调，TNF通路下调；2) 肺组织Notch4和MFNG基因表达升高，NF-κB通路抑制；3) 脾脏Tregs(CD4⁺CD25⁺Foxp3⁺)比例增加83.6%，Bregs(CD19⁺CD25⁺)增加2.6倍。

这项研究开创性地将外泌体疗法、药物递送和免疫调控三者结合，首次证实PLGA-exo-PIO能通过多靶点同步干预AR和哮喘。其科学价值体现在：1) 阐明Notch/PPAR通路交叉对话在气道疾病中的作用；2) 开发出可临床转化的鼻腔-肺部双靶向递送系统；3) 为"一次治疗，多病同治"的精准医疗提供范式。团队指出，未来需优化外泌体量产工艺，并探索基因工程改造外泌体进一步增强疗效。《Stem Cell Research》审稿人评价该工作"为联合气道疾病的治疗树立了新标杆"。