引言
纤维化是一种以组织和器官内细胞外基质（ECM）过度沉积为特征的慢性、进行性疾病，可影响几乎所有组织或器官，最终导致器官功能衰竭，对人类健康构成重大威胁。ECM的产生与细胞间通讯密切相关。外泌体作为参与细胞间通讯的生物活性物质之一，近年来受到越来越多的关注。特别是富集于外泌体中的非编码RNA（ncRNAs）在多个水平调控基因表达，影响纤维化进程。常见的ncRNAs包括miRNA、lncRNA、circRNA和tRNA，它们可以被不同细胞选择性装载入外泌体，进而调控受体细胞的功能。在纤维化相关疾病中，外泌体来源的ncRNAs（Exo-ncRNAs）的主要来源包括间充质干细胞、巨噬细胞、上皮细胞和成纤维细胞。这些Exo-ncRNAs在微环境内调控巨噬细胞极化、上皮-间质转化（EMT）以及成纤维细胞-肌成纤维细胞转分化。理解来自不同细胞来源的Exo-ncRNAs可能为病理干预和多器官纤维化的治疗提供新的研究方向。
外泌体与非编码RNA
外泌体是细胞分泌到胞外的膜性囊泡，直径在30-150纳米之间，几乎可由所有细胞类型分泌。与外泌体不同，微囊泡是由质膜直接向外出芽形成，而外泌体起源于内吞膜向内出芽形成早期内体，这些内体成熟为晚期内体（多泡体），后者与质膜融合并将外泌体释放到细胞外环境中。外泌体可以包裹各种细胞内分子，包括RNA和蛋白质，反映细胞的生理和病理状态。
作为细胞间通讯的有效工具，外泌体将ncRNAs传递给受体细胞，这一过程包括外泌体在供体细胞中的生物合成和分泌、与受体细胞的相互作用以及ncRNAs的释放和功能执行。特定的ncRNAs，主要是miRNA、lncRNA和circRNA，可以通过RNA结合蛋白（RBPs）和鞘磷脂酶依赖性途径的介导被选择性装载入外泌体。miRNA是外泌体中含量丰富的ncRNAs，它们主要在转录后水平调控基因表达，并通过Ago2、TARBP2等RBPs被选择性装载入外泌体。lncRNA由RNA聚合酶II转录，定位于细胞核或细胞质，在转录、转录后和表观遗传水平调控基因表达。lncRNA具有更多样化的装载途径，与RBPs、外泌体膜蛋白或鞘磷脂酶相互作用。circRNA是由前体mRNA通过反向剪接产生，形成共价闭合环状结构，其装载入外泌体的机制与lncRNA相似。
Exo-ncRNAs的释放受外泌体的细胞来源以及组织的生理或病理状态影响。在正常生理条件下，细胞仅向ECM中释放少量外泌体。相反，处于损伤或炎症微环境中的细胞会分泌更多外泌体，氧化应激和缺氧等次级细胞外刺激也会增加外泌体的分泌。Exo-ncRNAs通过几种机制被受体细胞摄取：外泌体与受体细胞质膜之间存在四种分子相互作用模式：直接与质膜融合；内吞作用；受体-配体相互作用；吞噬作用或巨吞作用。进入受体细胞后，Exo-ncRNAs主要通过四种机制影响细胞功能：免疫调节；促进组织修复和再生；参与形成转移前微环境；保护神经细胞和调节突触功能。
由于Exo-ncRNAs具有在运输过程中抗降解、免疫原性低以及增强细胞间通讯等独特优势，ncRNAs在靶向临床诊断和治疗方面显示出强大的潜力。
Exo-ncRNAs参与纤维化的发展
Exo-ncRNAs是稳定递送ncRNAs并保护其免受复杂ECM中核酸外切酶降解的生物分子。它们作用于特定的靶细胞，通过多样的ncRNA介导机制调控生理和病理反应。外泌体的蛋白质和ncRNA含量具有很强的特异性，根据细胞来源和生理或病理条件而变化。越来越多的研究关注Exo-ncRNAs，它们在纤维化中的调控作用和机制，以及在临床诊断和治疗中的潜在应用引起了广泛关注。证据表明，由持续性组织损伤、慢性炎症、炎症细胞浸润、成纤维细胞活化、大量增殖以及ECM中过度胶原沉积所诱导的纤维化，涉及Exo-ncRNAs通过两大主要机制进行调控：直接调控纤维化相关分子或通路以调节细胞表型并影响纤维化进程；调节炎症反应，从而间接调控纤维化。
外泌体来源的miRNA在纤维化调控中的作用
miRNA是由18-24个核苷酸组成的单链ncRNA，主要通过完全或部分互补的碱基配对与靶基因结合，从而负向调控翻译。高通量测序技术已鉴定出纤维化组织中多种差异表达的miRNA，表明它们参与调控与纤维化相关的细胞增殖-凋亡平衡、表型分化、脂质代谢等过程。外泌体来源的miRNA（Exo-miRNA）介导细胞间通讯，并显示出比其他miRNA更高的生物稳定性和活性。这些特性为纤维化疾病的早期诊断和靶向细胞治疗提供了新的机遇。目前，关于Exo-miRNA在纤维化中的研究主要集中于干细胞、巨噬细胞和成纤维细胞。
间充质干细胞来源的Exo-miRNA在纤维化中的作用
干细胞是一类具有自我更新和多向分化潜能的细胞群，来源于骨髓、脐带、脂肪组织等。以往，干细胞疗法旨在诱导干细胞迁移并分化为功能细胞以修复损伤。由于安全和伦理限制，近期的研究转向干细胞旁分泌释放生物活性物质，包括细胞因子、生长因子和细胞外囊泡（EVs）。重要的是，干细胞来源的Exo-miRNA参与调控纤维化疾病。
例如，研究发现人骨髓干细胞（BMSCs）来源的外泌体中的miR-21-5p、miR-100-5p和miR-143-3p参与子宫内膜再生，其中miR-21参与纤维化的关键信号通路。在系统性硬化症中，患者组织中miR-214表达降低，BMSCs来源的miR-214通过靶向IL-33并抑制成纤维细胞中的促纤维化信号来减轻皮肤纤维化。与BMSCs相比，人脐带间充质干细胞（UCMSCs）具有更高的增殖能力和更低的免疫原性。人UCMSCs来源的Exo-miR-335-5p通过抑制TGF-β1诱导的人近端肾小管上皮细胞EMT和炎症来减缓肾纤维化进展。类似地，人UCMSCs来源的Exo-let-7i-5p通过靶向TGF-β1抑制成纤维细胞活化，减轻二氧化硅诱导的肺纤维化。基于这些发现，研究人员开发了一种基于明胶的纳米微针贴片，将人UCMSCs来源的Exo-miR-29b局部递送到小鼠心肌梗死区域，发现该方法抑制了过度胶原沉积和病理性ECM重塑，减轻了心肌纤维化。脂肪来源干细胞（ADSCs）因其可及性、丰度和多能性也成为组织工程中有前途的候选者。它们分泌的外泌体显示出显著的抗纤维化作用。研究发现，过表达miR-126的ADSCs释放的外泌体能够抑制促炎细胞因子（IL-1β、IL-6和TNF-α），恢复心肌细胞增殖-凋亡平衡，并比未修饰的ADSCs来源的外泌体更有效地减轻心肌纤维化。相反，来自缺氧/复氧处理的内皮祖细胞的外泌体miR-133被报道可促进血管生成和成纤维细胞EMT，从而促进心肌纤维化。
因此，来自不同组织来源的MSCs分泌的Exo-miRNA可以促进或减轻纤维化。某些MSCs来源的Exo-miRNA在多个器官和组织中 consistently 显示出抗纤维化作用。相反，一些miRNA，如miR-21，在微环境内经常作为促纤维化信号。然而，大多数当前研究集中于外源性给予MSCs来源的Exo-miRNA的治疗效果。在病理条件下内源性释放的MSCs外泌体的组成和功能在很大程度上仍未被探索。相同的miRNA可能根据疾病阶段或亲代细胞状态而出现不同的失调，这解释了文献中的矛盾之处。
巨噬细胞来源的Exo-miRNA在纤维化中的作用
巨噬细胞存在于大多数组织和器官中，参与先天免疫调节和免疫反应，并在ECM重塑中起关键作用。在正常生理条件下，巨噬细胞通常保持相对静态的功能状态。受到内外因素刺激后，巨噬细胞分化为促炎/促纤维化的M1型巨噬细胞或抗炎/抗纤维化的M2型巨噬细胞，其极化受不同细胞因子调控。不同极化的巨噬细胞释放不同的细胞因子，导致Th1/Th2和Th17/Treg分化失衡，从而促进纤维化进程。
在矽肺中，巨噬细胞是免疫防御的第一道防线。在反复二氧化硅刺激下，巨噬细胞通过释放丰富的细胞因子触发炎症性血管生成，持续招募循环单核细胞和巨噬细胞，并诱导成纤维细胞-肌成纤维细胞转分化，最终导致纤维化。近期研究确定了巨噬细胞来源的Exo-miRNA参与此过程。例如，二氧化硅暴露上调miR-7219-3p和miR-107，促进肌成纤维细胞转分化，前者通过抑制SPRY1激活ERK/MAPK通路，后者通过靶向CDK6。
代谢重编程，特别是谷氨酰胺代谢，最近成为纤维化疾病的关键调节因子。这种代谢改变破坏了细胞能量平衡和核苷酸合成，进一步加剧纤维化。例如，在尿道纤维化中，M2巨噬细胞来源的外泌体miR-381通过抑制YAP/GLS1介导的谷氨酰胺分解来抑制成纤维细胞活化并减少瘢痕形成。因此，巨噬细胞来源的Exo-miRNA通过多种机制影响纤维化进程，包括巨噬细胞极化、免疫细胞（如T细胞）分化以及成纤维细胞活化和增殖。
其他细胞来源的Exo-miRNA在纤维化中的作用
各种细胞来源的Exo-miRNA在不同组织中调控成纤维细胞-肌成纤维细胞转分化。例如，在杜兴氏肌营养不良症中，成纤维细胞来源的Exo-miR-199a-5p通过激活MAPK和TGF-β1信号通路促进肌成纤维细胞转分化。在肾纤维化中，肾小管上皮细胞来源的外泌体携带miR-150-5p和miR-21，分别靶向SOCS1和PTEN，激活JAK/STAT和Akt通路，从而加速成纤维细胞活化和纤维化。类似地，在心房颤动中，血浆外泌体miR-124-3p通过靶向AXIN1并激活WNT/β-catenin信号通路增强心脏成纤维细胞增殖。在口腔黏膜下纤维化中，上皮细胞来源的Exo-miR-17-5p通过抑制Smad7并激活TGF-β通路促进成纤维细胞活化。相反，某些Exo-miRNA发挥抗纤维化作用。例如，富含miR-181a-5p的ADSCs外泌体通过靶向Smad2抑制肌成纤维细胞形成，显示出治疗潜力。同样，在特发性肺纤维化小鼠模型中，血清Exo-miR-16水平升高，通过抑制mTOR和TGF-β信号通路减轻纤维化。
总之，尽管细胞来源和靶器官多样，Exo-miRNA经常通过趋同的机制协调纤维化。一个突出的例子是TGF-β信号通路的普遍参与，该通路被众多Exo-miRNA（如let-7i-5p、miR-21、miR-17-5p）在肺、肾、皮肤和口腔黏膜纤维化中靶向。类似地，关键过程如EMT（受miR-335-5p和miR-214调控）和成纤维细胞活化（受miR-124-3p和miR-150-5p调控）在多个组织中反复受Exo-miRNA控制。miR-21等miRNA一致的促纤维化作用，以及miR-29家族的抗纤维化作用，表明它们有潜力作为泛纤维化治疗靶点。
外泌体来源的lncRNA在纤维化调控中的作用
长链非编码RNA（lncRNA）被定义为长度超过200个核苷酸、不具有蛋白质编码能力的转录本，存在于细胞核、细胞质和外泌体等不同细胞区室中。它们作为信号分子，响应细胞内和细胞外刺激，并调控细胞增殖、分化和代谢等基本生理过程。它们的机制与其亚细胞定位密切相关。在细胞核中，lncRNA与转录因子和染色质修饰剂相互作用，调控基因激活、转录和染色质状态，并通过结合剪接因子参与可变剪接。在细胞质中，lncRNA主要通过吸附miRNA来影响靶mRNA表达，调控翻译，并影响mRNA的稳定性和降解。此外，一些lncRNA具有编码微肽的潜力。因此，lncRNA在多个水平调控基因表达。
外泌体是细胞间通讯的重要介质，并富含参与疾病发病机制的lncRNA。分析研究已开始绘制纤维化中外泌体lncRNA（Exo-lncRNA）的图谱。例如，学者从矽肺患者和健康对照者的外周血血清中分离外泌体，鉴定出八种具有异常表达模式的Exo-lncRNA，被认为在矽肺发病机制中起关键作用。类似地，另一项研究在二氧化硅诱导的大鼠肺纤维化模型中确定了13条涉及蛋白质结合、细胞形态和外泌体功能的lncRNA相关通路。这些发现强调了外泌体是纤维化过程中细胞间物质交换的关键介质。在组织纤维化期间，含有lncRNA的外泌体可源自各种细胞类型，包括间充质干细胞、巨噬细胞和上皮细胞。进入受体细胞后，这些外泌体调控诸如成纤维细胞活化、M2巨噬细胞极化和EMT等细胞过程。
间充质干细胞来源的Exo-lncRNA在纤维化中的作用
当前研究强调干细胞来源的Exo-lncRNA在纤维化中的治疗潜力。研究人员建立了两种子宫内膜纤维化模型：酒精诱导的小鼠模型和TGF-β1处理的子宫内膜上皮细胞模型。他们的研究表明，大鼠ADSCs外泌体来源的lncRNA-MIAT通过靶向miR-150-5p显著降低纤维化相关分子表达并减轻子宫内膜纤维化。学者证实，人UCMSCs来源的外泌体可减轻高葡萄糖诱导的人腹膜间皮细胞EMT。外泌体lncRNA-CDHR竞争性结合miR-3149，解除对PTEN的抑制，调节AKT/FOXO信号通路，最终减少腹膜纤维化。需要进一步研究以理解Exo-lncRNA在驱动纤维化进展的细胞间通讯网络中的复杂调控作用。
免疫细胞来源的Exo-lncRNA在纤维化中的作用
免疫细胞来源的Exo-lncRNA也显著调控纤维化过程。在矽肺中，研究人员对矽肺患者外周血清外泌体进行转录组测序，发现主要在巨噬细胞中表达的lncRNA MSTRG.91634.7在患者中的表达水平低于健康对照。实验证实，Exo-MSTRG.91634.7通过靶向PINK1抑制成纤维细胞活化。此外，Pink1过表达减少了二氧化硅诱导的小鼠肺部炎症和肺纤维化。相反，Exo-lncRNA MSTRG.43085.16在矽肺患者外周血中上调，通过增加PARP1表达促进二氧化硅诱导的巨噬细胞凋亡和成纤维细胞-肌成纤维细胞转分化。这些发现表明Exo-lncRNA MSTRG.43085.16是矽肺的潜在诊断标志物或治疗靶点。来自M2巨噬细胞的外泌体lncRNA-ASLNCS5088被证明可通过靶向miRNA-200c-3p和增加α-SMA产生来促进伤口愈合后的成纤维细胞活化和组织纤维化。研究人员关注弥漫性皮肤系统性硬化症患者中性粒细胞来源的外泌体ncRNA。转录组测序鉴定了患者中281个差异表达的Exo-lncRNA，分析揭示了患者来源的外泌体与皮肤微血管内皮细胞和成纤维细胞之间的复杂相互作用。由于纤维化相关疾病通常涉及慢性炎症，阐明免疫细胞来源的外泌体lncRNA如何促进纤维化可能提供新的见解和治疗靶点。
其他细胞来源的Exo-lncRNA在纤维化中的作用
非免疫和非干细胞来源的Exo-lncRNA也对纤维化有显著贡献。在肝纤维化中，研究发现胆管上皮细胞来源的富含lncRNA H19的EVs促进了肝星状细胞的增殖和活化，加剧了ECM沉积和纤维化进展。类似地，研究发现受损肝细胞释放过表达lncRNA CYTOR的外泌体，通过吸附miR-125激活肝星状细胞。在心脏纤维化中，研究表明lncRNA-NROR抑制心房心肌细胞来源的外泌体miR-23a的释放，从而抑制M2巨噬细胞极化并减轻AngII诱导的心肌纤维化。这些发现共同说明了来自不同细胞来源的Exo-lncRNA广泛参与纤维化，并表明它们作为治疗靶点的潜力。
尽管器官来源多样，上述研究一致表明外泌体lncRNA通过竞争性内源RNA（ceRNA）机制调控纤维化，最终解除靶基因的抑制以驱动成纤维细胞活化和ECM产生。然而，特定lncRNA的功能严重依赖于外泌体来源、受体细胞类型和疾病微环境。这种细微差别——即特定lncRNA在一种情境下作为治疗靶点，在另一种情境下作为治疗工具——必须在未来的机制研究中明确解决。一个关键挑战仍然是区分工程化、内源性递送的Exo-lncRNA的治疗潜力与来自应激或损伤细胞（如肝细胞和巨噬细胞）的内源性过表达Exo-lncRNA的病理作用。
外泌体来源的circRNA在纤维化调控中的作用
circRNA构成了一类独特的ncRNA亚型，其特征是与线性RNA不同，具有单链、共价闭合的环状结构。根据其合成机制、细胞定位和生物学功能，circRNA分为六类：外显子circRNA，主要位于细胞质，作为ceRNA通过竞争性结合靶mRNA上的miRNA位点发挥作用，解除miRNA介导的基因抑制并调控基因表达；内含子circRNA，主要在细胞核，与U1snRNP相互作用并通过调节RNA聚合酶II来调控转录；外显子-内含子circRNA，主要在细胞核，具有与内含子circRNA相似的生物学功能；tRNA内含子circRNA：从前体tRNA中特异性剪接而来；线粒体circRNA，定位于线粒体和细胞质，调控氧化应激并广泛参与氧化磷酸化、ATP代谢和电子传递；融合circRNA，源自癌症相关的染色体易位，位于细胞核和细胞质。
随着对circRNA在纤维化中作用认识的加深，由于其稳定的结构，circRNA已在人体各种体液中被鉴定出来。与线性RNA相比，circRNA缺乏游离末端，因此对核酸酶的抵抗力增强，在体外具有更长的稳定性（可达48小时）。它们调控纤维化进展过程中的细胞增殖、分化、活化和其他表型变化。尽管外泌体来源和受体细胞差异很大，但Exo-circRNA在被靶细胞摄取后发挥多样的生物活性。装载有功能性circRNA的外泌体作用于关键靶细胞，为减轻纤维化提供了有前途的治疗途径。
间充质干细胞来源的Exo-circRNA在纤维化中的作用
间充质干细胞通过旁分泌或自分泌途径释放Exo-circRNA，以调控组织和器官的纤维化进展。目前关于间充质干细胞来源的Exo-circRNA在纤维化中的研究有限，主要集中于circRNA介导的miRNA对成纤维细胞活性的调控。例如，研究证实间充质干细胞来源的外泌体circDIDO1通过靶向miR-141-3p，调控PTEN/AKT信号，抑制肝星状细胞活化，减少肝星状细胞增殖，并降低促纤维化因子分泌。然而，在炎症或纤维化条件下，间充质干细胞来源的Exo-circRNA的特异性、功能和机制需要进一步研究。
巨噬细胞来源的Exo-circRNA在纤维化中的作用
巨噬细胞来源的Exo-circRNA通过细胞间相互作用介导纤维化。CircRNA11:120406118|12040782在矽肺患者血清中高表达。在心肌纤维化中，M2巨噬细胞来源的Exo-circUbe3a通过miR-138-5p/RhoC轴促进急性心肌梗死后心脏成纤维细胞转分化，加速心肌纤维化。当前研究主要涉及巨噬细胞来源的Exo-circRNA调控细胞质miRNA和下游纤维化相关蛋白质翻译。Exo-circRNA是否在基因表达的其他水平调控纤维化相关分子需要进一步研究。此外，除了巨噬细胞-成纤维细胞相互作用，巨噬细胞来源的Exo-circRNA在纤维化中参与上皮细胞、T细胞等其他细胞类型间通讯的作用值得进一步探索。
其他细胞来源的Exo-circRNA在纤维化中的作用
纤维化微环境中其他细胞来源的Exo-circRNA也
