《Musculoskeletal Science and Practice》：The pain education paradox and validation gap
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本文聚焦纤维化这一重大健康威胁，系统阐述了源自间充质干细胞、巨噬细胞、上皮细胞等不同细胞来源的外泌体非编码RNA（Exo-ncRNAs），如何通过调控成纤维细胞活化、上皮-间质转化（EMT）和巨噬细胞极化等核心病理过程，参与多器官纤维化的发生发展。研究总结了Exo-miRNA、Exo-lncRNA和Exo-circRNA的关键分子机制，并探讨了其作为新型诊断生物标志物和治疗策略的潜力，为纤维化疾病的病理干预提供了新的研究方向。
纤维化，作为一种以组织和器官中细胞外基质（ECM）过度沉积为特征的慢性、进行性病理过程，是许多慢性疾病发展的共同终末途径，可导致器官功能衰竭，对人类健康构成严重威胁。据统计，在发达国家，约45%的死亡率与器官纤维化相关。尽管纤维化发生在不同器官，但其核心病理过程具有共性，包括持续的成纤维细胞活化、上皮-间质转化（EMT）、异常的巨噬细胞极化以及ECM的过度沉积。长期以来，纤维化的发病机制复杂，治疗手段有限，探索新的发病机制视角和治疗策略成为研究重点。
近年来，细胞外囊泡（EVs），尤其是外泌体，作为细胞间通讯的关键媒介，在纤维化中的作用日益受到关注。外泌体是直径30-150纳米的膜性囊泡，几乎可由所有细胞分泌，并能携带蛋白质、RNA等生物活性分子，在细胞间传递信息。其中，外泌体所携带的非编码RNA（ncRNAs），包括microRNA（miRNA）、长链非编码RNA（lncRNA）和环状RNA（circRNA）等，虽然不编码蛋白质，却能在多个层面精细调控基因表达，影响纤维化进程。这些Exo-ncRNAs因其在运输过程中的稳定性、低免疫原性和增强的细胞间通讯能力，展现出巨大的临床诊断和治疗潜力。然而，现有研究多集中于单一RNA类型或特定器官，缺乏对不同细胞来源的Exo-ncRNAs如何协同驱动多器官纤维化进展的系统性阐述，且对其转化潜力的评估尚不充分。为此，发表在《Musculoskeletal Science and Practice》上的这篇综述旨在系统总结不同关键细胞来源的Exo-ncRNAs在多器官纤维化中的作用，特别关注miRNAs、lncRNAs和circRNAs及其在成纤维细胞活化、EMT和巨噬细胞极化中的参与，以揭示共有的和独特的调控模式，并批判性评估其作为诊断生物标志物和治疗药物的新兴潜力与主要挑战。
为开展此项系统性综述研究，研究人员主要基于对现有大量文献的梳理与整合分析，并未涉及新的原始实验数据。其研究方法论的核心在于系统性地检索和评估已发表的关于外泌体、非编码RNA与纤维化关系的科学研究。通过对来自不同器官系统（如肝、肾、心、肺等）纤维化模型和临床样本的研究数据进行归纳、比较和综合分析，提炼出Exo-ncRNAs作用的共同规律和器官特异性机制。
3. Exo-ncRNAs Participate in the Development of Fibrosis
研究表明，Exo-ncRNAs作为稳定递送ncRNAs的生物分子，在复杂的ECM中保护其免受核酸酶降解。它们作用于特定的靶细胞，通过多种ncRNA介导的机制调节生理和病理反应。Exo-ncRNAs参与纤维化的机制主要包括两个方面：一是直接调节纤维化相关分子或通路以调控细胞表型；二是调节炎症反应，从而间接影响纤维化。来自不同细胞来源的Exo-ncRNAs通过调控成纤维细胞活化/转分化、EMT和免疫微环境重塑这三个核心病理过程，共同促进了多种器官的纤维化发展。
3.1. Exosome-derived miRNAs in the Regulation of Fibrosis
miRNA是外泌体中含量丰富的ncRNAs，主要通过与其靶基因互补配对，在翻译后水平负向调控基因表达。
3.1.1. Mesenchymal Stem Cell-derived Exo-miRNAs in Fibrosis
源自间充质干细胞（MSCs，如骨髓、脐带、脂肪来源）的Exo-miRNAs在纤维化中显示出治疗潜力。例如，人脐带间充质干细胞（UCMSCs）来源的exosomal miR-335-5p通过抑制TGF-β1诱导的EMT和炎症减轻肾纤维化；exosomal let-7i-5p通过靶向TGF-β1抑制成纤维细胞活化，减轻硅诱导的肺纤维化。脂肪源性干细胞（ADSCs）过表达miR-126后释放的外泌体可通过抑制促炎细胞因子来减轻心肌纤维化。然而，外源性给予的MSC-Exo-miRNA的治疗效果与病理条件下内源性释放的Exo-miRNA的功能可能存在差异，其动态变化和功能转换需进一步研究。
3.1.2. Macrophage-derived Exo-miRNAs in Fibrosis
巨噬细胞在不同极化状态下（如M1/M2）释放的Exo-miRNAs参与纤维化调控。在硅肺病中，二氧化硅暴露会上调巨噬细胞来源的exosomal miR-7219-3p和miR-107，分别通过抑制SPRY1激活ERK/MAPK通路和靶向CDK6来促进成纤维细胞转分化。M2巨噬细胞来源的exosomal miR-381则可通过抑制YAP/GLS1介导的谷氨酰胺分解来减轻尿道纤维化。巨噬细胞来源的Exo-miRNAs通过调节巨噬细胞极化、免疫细胞分化和成纤维细胞活化等多种机制影响纤维化进程。
3.1.3. Other Cells-derived Exo-miRNAs in Fibrosis
其他细胞来源的Exo-miRNAs也广泛参与纤维化调控。例如，在肾纤维化中，肾小管上皮细胞来源的exosomal miR-150-5p和miR-21分别通过下调SOCS1和PTEN，激活JAK/STAT和Akt通路，加速成纤维细胞活化。在心房颤动患者血浆中，exosomal miR-124-3p通过靶向AXIN1激活WNT/β-catenin信号通路，促进心脏成纤维细胞增殖。相反，一些Exo-miRNAs如ADSC-exosomal miR-181a-5p则通过靶向Smad2抑制肌成纤维细胞形成，发挥抗纤维化作用。尽管细胞来源和靶器官多样，Exo-miRNAs常通过汇聚于TGF-β信号通路、EMT和成纤维细胞活化等共同机制协调纤维化。
3.2. Exosome-derived lncRNAs in the Regulation of Fibrosis
lncRNA是长度超过200个核苷酸的非编码RNA，可在转录、转录后和表观遗传水平调控基因表达。
3.2.1. Mesenchymal Stem Cell-derived Exo-lncRNAs in Fibrosis
干细胞来源的Exo-lncRNAs显示出治疗潜力。例如，大鼠ADSCs来源的exosomal lncRNA-MIAT可通过靶向miR-150-5p减轻子宫内膜纤维化。人UCMSCs来源的exosomal lncRNA-CDHR可通过竞争性结合miR-3149，解除对PTEN的抑制，调节AKT/FOXO信号通路，从而减轻腹膜纤维化。
3.2.2. Immune Cell-derived Exo-lncRNAs in Fibrosis
免疫细胞来源的Exo-lncRNAs显著调节纤维化过程。在硅肺病患者外周血清中，主要表达于巨噬细胞的exosomal lncRNA MSTRG.91634.7表达下调，其可通过靶向PINK1抑制成纤维细胞活化。相反，exosomal lncRNA MSTRG.43085.16表达上调，通过增加PARP1表达促进成纤维细胞转分化。M2巨噬细胞来源的exosomal lncRNA-ASLNCS5088可通过靶向miRNA-200c-3p促进成纤维细胞活化和组织纤维化。
3.2.3. Other Cells-derived Exo-lncRNAs in Fibrosis
非免疫/非干细胞来源的Exo-lncRNAs也贡献于纤维化。在肝纤维化中，胆管上皮细胞来源的富含lncRNA H19的EVs可促进肝星状细胞活化和ECM沉积。受损肝细胞释放的过表达lncRNA CYTOR的外泌体可通过吸附miR-125激活肝星状细胞。在心脏纤维化中，lncRNA-NROR可通过抑制心房肌细胞来源的外泌体miR-23a的释放，从而抑制M2巨噬细胞极化，减轻血管紧张素II诱导的心肌纤维化。Exo-lncRNAs常通过竞争性内源RNA（ceRNA）机制调节纤维化，但其功能高度依赖于外泌体来源、受体细胞类型和疾病微环境。
3.3. Exosome-derived circRNAs in the Regulation of Fibrosis
circRNA是具有共价闭合环状结构的单链非编码RNA，因其结构稳定而具有较长的半衰期。
3.3.1. Mesenchymal Stem Cell-derived Exo-circRNAs in Fibrosis
MSCs来源的Exo-circRNAs研究相对有限。例如，间充质干细胞来源的exosomal circDIDO1可通过靶向miR-141-3p调节PTEN/AKT信号，抑制肝星状细胞活化。
3.3.2. Macrophage-derived Exo-circRNAs in Fibrosis
巨噬细胞来源的Exo-circRNAs介导纤维化。例如，在心肌纤维化中，M2巨噬细胞来源的exosomal circUbe3a可通过miR-138-5p/RhoC轴促进心脏成纤维细胞转分化。在硅肺病患者血清中高表达的circRNA11:120406118|12040782可能与疾病相关。
3.3.3. Other Cells-derived Exo-circRNAs in Fibrosis
其他细胞来源的Exo-circRNAs也调节纤维化。在糖尿病肾病中，高糖刺激的系膜细胞来源的exosomal circ_0125310可通过吸附miR-422a激活胰岛素样生长因子1受体/p38 MAPK轴，促进系膜细胞增殖和纤维化。Exo-circRNAs还有望作为诊断生物标志物，如尿液中hsa_circ_0036649水平与肾纤维化严重程度相关。在肺纤维化中，支气管上皮细胞来源的exosomal circRNA-002634可通过吸附miR-21抑制成纤维细胞中的Smad7，促进成纤维细胞转分化。而在瘢痕疙瘩患者血浆中高表达的hsa_circ_0020792可通过miR-193a-5p/TGF-β1/Smad2/3信号通路促进肌成纤维细胞转分化。此外，在肿瘤微环境中，Exo-circRNAs（如 benzo[a]pyrene诱导的肝癌细胞来源的circ-0011496）也可介导成纤维细胞向癌症相关成纤维细胞（CAFs）转分化，连接纤维化与肿瘤发生。
4. Exo-ncRNAs as New Therapeutic Methods in Fibrosis-related Diseases
外泌体在纤维化中的治疗应用主要集中于其作为新型药物递送系统。通过表面蛋白修饰，外泌体可被导向特定靶细胞；通过装载生物活性分子（如抗纤维化ncRNA），可实现精准治疗。与病毒载体和脂质复合物相比，外泌体具有较低的免疫原性、细胞毒性和更高的循环稳定性。
4.1. Therapeutic potential of Exo-miRNAs
靶向miRNA治疗纤维化主要有两种策略：使用反义寡核苷酸（AntagomiRs）抑制miRNA活性，或使用miRNA模拟物（mimics）模拟miRNA功能。例如，给予负载miRNA-16模拟物的外泌体可减轻博来霉素诱导的肺纤维化。设计针对M2巨噬细胞来源的exosomal miR-328的反义寡核苷酸可减轻肺间质纤维化。但miRNA疗法存在脱靶效应等挑战。
4.2. Therapeutic Potential of Exo-lncRNAs
Exo-lncRNAs代表了一种有前景的治疗策略。多项体外研究表明，特定的外泌体lncRNA可有效抑制成纤维细胞活化。然而，由于lncRNA介导的基因调控复杂性，体内研究仍然有限，其长期安全性、有效性和临床适用性需要进一步研究。
4.3. Therapeutic Potential of Exo-circRNAs
靶向circRNA是通过干扰circRNA表达来治疗纤维化的一种新策略。RNA干扰（RNAi）技术（如siRNA或shRNA）可沉默促纤维化circRNA，Cre/lox或CRISPR/Cas系统也可有效降低circRNA表达水平。例如，间充质干细胞来源的外泌体装载治疗性circRNA CircDIDO1可通过miR-141-3p/PTEN/AKT轴抑制肝星状细胞活化。干扰exosomal Circ_0125310的表达可减缓糖尿病肾病进展。然而，使用外泌体装载circRNA治疗纤维化仍面临稳定性、靶向效率以及circRNA复杂生物学功能尚未完全阐明等重大挑战。
综上所述，这篇综述系统阐明了不同细胞来源的Exo-ncRNAs通过汇聚于有限的核心通路和细胞过程，共同传播纤维化信号。尽管涉及的器官系统多样，但TGF-β/Smad、AKT、Wnt/β-catenin和MAPK等信号通路，以及成纤维细胞向肌成纤维细胞转分化、EMT和M2巨噬细胞极化等过程是普遍存在的机制。许多Exo-ncRNAs的功能并非固定不变，而是深刻依赖于特定的病理背景。将Exo-ncRNAs应用于诊断面临标准化和验证的挑战；而在治疗方面，实现工程化外泌体的潜力需要在ncRNA装载、靶向递送和符合GMP（药品生产质量管理规范）标准的大规模生产方面进行创新。克服这些相互关联的挑战，对于将对外泌体信使的理解有效转化为对抗纤维化的临床工具至关重要。该综述为科学理解纤维化疾病中外泌体ncRNA组分提供了关键参考，并为其临床转化研究指明了方向。
