干细胞来源细胞外囊泡在自闭症谱系障碍动物模型中的疗效：系统评价与Meta分析

《Frontiers in Psychiatry》：Efficacy of stem cell-derived extracellular vesicles in animal models of autism spectrum disorder: a systematic review and meta-analysis

背景： 自闭症谱系障碍（ASD）是一种复杂的神经发育性疾病，目前缺乏靶向治疗手段。尽管干细胞来源的细胞外囊泡（EVs）在神经系统疾病中显示出潜在的治疗价值，但其在ASD中的疗效仍不明确。本研究旨在探讨干细胞来源的细胞外囊泡对ASD动物模型自闭症样行为的疗效，并探索其潜在机制。 方法： 检索截至2026年4月20日发表的文献，覆盖五个数据库。采用Review Manager 5.4进行数据合并分析。结局指标包括行为学测试和炎症细胞因子水平。 结果： 在最初检索到的1,165篇文献中，5项动物研究符合纳入标准。合并分析显示，EV治疗在自我梳理测试、三箱社交互动测试和埋珠测试中改善了自闭症样行为，并降低了促炎细胞因子IL-6和IL-1β的水平（均P < 0.05）。在旷场测试、Morris水迷宫、TNF-α或IL-10方面未观察到显著改善（均P > 0.05）。 结论： 干细胞来源的EV治疗可能改善ASD动物模型的重复行为和社交缺陷，并观察到与IL-6和IL-1β水平降低的相关性。这些临床前研究结果表明EV治疗ASD具有广阔的转化潜力。 系统评价注册： https://osf.io/c78xm，标识号10.17605/OSF.IO/C78XM。

1 引言

自闭症谱系障碍（ASD）是一种异质性神经发育性疾病，以社交沟通障碍、兴趣狭窄和重复行为为特征。全球ASD患病率持续上升，给患者家庭和社会带来沉重负担。尽管研究密集，ASD的确切发病机制仍不清楚。目前的干预措施主要集中于行为和教育干预，尚无针对ASD核心症状的特定靶向治疗。因此，迫切需要针对基本病理机制的新治疗策略。

干细胞来源的细胞外囊泡（EVs）近期在治疗多种神经系统疾病中显示出治疗潜力。EVs含有丰富的生物活性分子，包括mRNA、microRNA、DNA和蛋白质。与干细胞治疗相比，干细胞来源的EVs具有免疫原性低、可穿透血脑屏障、储存和操作简便等优势。干细胞来源的EVs通过抗炎、抗氧化、抗凋亡和神经营养机制发挥保护作用。

近期研究发现神经炎症在ASD发病机制中起重要作用。在ASD患者和动物模型中均报道了促炎细胞因子白介素-6（IL-6）和白介素-1β（IL-1β）浓度升高。临床前研究报道干细胞来源的EVs可改善ASD动物模型的行为缺陷并减轻神经炎症。然而，这些研究在研究设计、动物模型类型、干细胞来源和干预方案上存在差异，导致证据不明确。

迄今为止，尚无系统评价或Meta分析总结干细胞来源EV治疗ASD的临床前证据或阐明其治疗机制。因此，研究人员进行了首次针对临床前动物研究的系统评价和Meta分析，以确定干细胞来源EVs对自闭症样行为的疗效并探索其潜在机制，旨在为EV治疗ASD的临床转化奠定基础。

2 方法

2.1 数据来源与检索策略

研究人员系统检索了2026年4月20日之前发表在PubMed、Web of Science、Embase、Cochrane Library和Scopus的文献，并在开放科学框架（OSF）上回顾性注册了研究方案。检索策略采用细胞外囊泡相关术语（如"exosomes"、"extracellular vesicles"、"microparticle"等）与自闭症谱系障碍相关术语（如"ASD"、"autism spectrum disorder"、"Asperger syndrome"等）的组合。此外，研究人员还审查了相关文章的参考文献以发现其他符合条件的研究。

2.2 纳入与排除标准

纳入标准包括：（1）使用ASD动物模型；（2）以干细胞来源EVs为干预措施；（3）设有对照组；（4）以英文发表；（5）提供足够的定量数据用于Meta分析。排除标准包括：（1）缺乏对照组；（2）重复文献；（3）综述、会议摘要、评论或病例报告；（4）临床研究或体外实验；（5）数据不完整。

2.3 研究筛选

两名研究人员独立筛选标题和摘要，随后根据纳入和排除标准评估全文。如出现分歧，由第三名研究人员做出最终裁决。

2.4 数据提取

研究人员从符合条件的研究中提取关键数据，包括作者、发表年份、作者国家、自闭症模型、干细胞来源EVs的来源、给药时间、给药途径、对照组、EV剂量、频率、随访时间和结局评估。当个别研究未提供精确数值结果时，使用WebPlotDigitizer从已发表的图表中提取数值，并计算均值和标准差（SDs）。若研究仅提供标准误（SEM），则使用公式SD = SEM × √n计算SD，其中n为组样本量。

2.5 质量评估

采用实验动物实验系统评价中心（SYRCLE）的风险偏倚工具评估研究质量。审查了十个方面：随机序列生成、基线特征、分配隐藏、随机饲养、参与者和人员盲法、随机结局评估、结局评估盲法、不完整结局数据、选择性报告和其他偏倚。两名独立评审员对每个领域评定为低风险、不清楚或高风险，分歧通过协商解决。

2.6 结局指标

主要结局指标：自我梳理测试、三箱社交互动测试、埋珠测试、旷场测试和Morris水迷宫。次要结局指标：脑组织中IL-6、IL-1β、TNF-α和IL-10的水平。

2.7 统计分析

使用Review Manager 5.4进行数据分析。干细胞来源EV治疗组与对照组之间的合并效应量以标准化均数差（SMD）及95%置信区间（CI）表示，并提供森林图。采用双侧检验，P < 0.05表示具有统计学显著性。异质性以I²量化。由于研究间存在显著异质性，包括动物种类（小鼠与大鼠）、ASD诱导模型（遗传性与化学/VPA）、EV来源（骨髓与脐带）、给药途径（静脉与鼻内）和剂量差异，所有结局均采用随机效应模型。对于至少包含三项研究的分析，通过逐步剔除单个研究进行敏感性分析，并将剩余研究的SMD和95% CI与总体估计值进行比较。

3 结果

3.1 研究筛选过程

在1,165篇检索到的文章中，493篇来自PubMed，263篇来自Web of Science，394篇来自Embase，9篇来自Cochrane Library，4篇来自Scopus，2篇来自符合条件研究的参考文献列表。排除396篇重复文章后，769篇文章进入筛选。经标题和摘要审查后，644篇文章被剔除，剩余125篇文章接受全文评估。根据既定标准，120篇文章因以下原因被剔除：112篇涉及不相关主题，4篇缺乏精确的样本量数据，4篇无全文。最终，5篇文章符合纳入本Meta分析的条件。

3.2 研究特征

5项纳入研究发表于2018年至2025年，在埃及、中国和以色列等多个国家开展。动物模型方面，一项研究使用大鼠，三项研究使用C57BL/6小鼠，一项研究使用BTBR小鼠。外泌体来源方面，两项研究使用骨髓来源的间充质干细胞，三项研究使用脐带间充质干细胞。给药途径方面，一项研究通过静脉注射给药，四项研究通过鼻内给药。剂量安排方面，三项研究每次给药100μg外泌体，一项研究每次给药50μg，另一项研究未明确具体剂量。

3.3 研究质量

使用SYRCLE工具进行偏倚风险评估。所有研究的随机序列生成均不清楚。动物基线特征如年龄和性别一般均有报告，但仍不能排除其他因素的影响。所有研究均未充分描述分配隐藏方法。所有研究均报告了随机饲养。任何研究均未描述参与者和人员盲法及结局评估的随机化。仅三项研究报告了结局评估盲法。由于信息不足，其他潜在偏倚来源仍不确定。总体而言，纳入研究在多个领域存在不清楚的风险，但总体偏倚风险未被判定为高。

3.4 干细胞来源EV治疗改善了ASD动物的自闭症样行为

多项研究评估了干细胞来源EV治疗对ASD动物自闭症样行为的影响。三项研究报告了干细胞来源EV治疗后ASD动物自我梳理行为减少（SMD = -1.31，95% CI: -1.88至-0.74，I² = 14%，P < 0.001）。敏感性分析显示剔除任何单项研究均不影响总体效应。三项研究报告了干细胞来源EV治疗后，ASD动物在三箱社交互动测试中与陌生鼠1相处的时间增加（SMD = 2.40，95% CI: 1.10至3.70，I² = 69%，P < 0.001）。敏感性分析表明总体结果不受任何单一研究主导。两项研究评估了干细胞来源EV干预对埋珠测试的影响，观察到ASD动物埋藏弹珠数量显著减少（SMD = -2.28，95% CI: -4.17至-0.40，I² = 79%，P = 0.02）。三项研究报告了干细胞来源EV给药后，ASD动物在旷场测试中中心区域停留时间无统计学显著差异（SMD = 1.35，95% CI: -1.28至3.98，I² = 93%，P = 0.31）。敏感性分析显示剔除任何单项研究均不影响合并效应。两项研究报告了干细胞来源EV治疗后，ASD动物在Morris水迷宫测试中目标象限时间无统计学显著变化（SMD = 0.92，95% CI: -0.77至2.61，I² = 84%，P = 0.29）。

3.5 干细胞来源EV治疗调节了ASD动物的炎症细胞因子水平

多项研究评估了干细胞来源EV治疗对ASD动物脑组织炎症细胞因子的影响。研究结果表明，干细胞来源EV治疗显著降低了脑组织中促炎细胞因子水平，包括IL-6（SMD = -1.62，95% CI: -2.80至-0.44，I² = 49%，P < 0.01）和IL-1β（SMD = -1.67，95% CI: -2.65至-0.69，I² = 27%，P < 0.001）。相比之下，干细胞来源EV治疗未显著改变ASD动物脑组织中TNF-α（SMD = -1.82，95% CI: -4.49至0.85，I² = 89%，P = 0.18）和IL-10（SMD = 1.70，95% CI: -0.26至3.66，I² = 80%，P = 0.09）的水平。

4 讨论

本研究是首个调查干细胞来源EVs在ASD动物模型中临床前疗效的系统评价和Meta分析。通过合并五项研究的数据，获得的合并效应估计显示EV治疗显著改善了ASD的核心行为，包括自我梳理、三箱测试中的社交缺陷和埋珠行为。相比之下，合并分析显示对旷场测试和Morris水迷宫无显著影响。此外，EV治疗显著降低了脑组织中IL-6和IL-1β的水平，但未改变TNF-α或IL-10。这些数据表明干细胞来源EVs可能通过IL-6和IL-1β驱动的神经炎症缓解ASD的核心症状，为后续临床转化提供了初步基础。

三箱社交互动测试衡量社交能力，而自我梳理和埋珠测试评估重复行为，这些是ASD的核心症状。本Meta分析最有力的结论是EV治疗显著改善了这些核心症状。值得注意的是，尽管来源（骨髓和脐带）、给药途径（静脉注射和鼻内给药）和动物模型（C57BL/6、BTBR、大鼠）存在异质性，Meta分析估计值仍然显著。然而，三箱测试（I² = 69%）和埋珠测试（I² = 79%）观察到中度至高度异质性。研究人员采用随机效应模型来调整这种异质性，敏感性分析表明剔除任何一项研究均不影响总体效应，这种稳健性增强了合并结论的可信度。

相比之下，Meta分析发现旷场测试（反映运动活性和焦虑样行为）或Morris水迷宫（反映空间学习和记忆能力）无显著改善。研究数量少限制了检测适度效应量的统计效能。此外，高度异质性表明各研究间基线运动活性、焦虑水平或认知测试条件存在显著差异。旷场行为缺乏效应可能表明EV治疗不会广泛改变一般活动和焦虑水平。同样，Morris水迷宫缺乏显著认知改善可能表明EV治疗对海马依赖性空间记忆无强效影响。需要更大规模、方案统一的研究来阐明观察到的结果。

关于神经炎症，合并估计显示干细胞来源EVs显著降低了脑组织中的IL-6和IL-1β水平。这两种细胞因子均是神经炎症的上游驱动因素，与ASD的发病机制有关。IL-6和IL-1β升高可损害突触可塑性并导致神经元过度兴奋。这些结果的异质性相对较低，支持不同研究中抗炎效应的一致性。相比之下，Meta分析未检测到TNF-α或抗炎细胞因子IL-10的显著变化。高度异质性和宽置信区间提示阴性结果可能源于统计效能不足和研究间变异。或者，EVs可能选择性抑制特定的IL-6和IL-1β通路，而非发挥广泛的抗炎作用。鉴于仅有限数量的研究贡献了这些细胞因子结局，无法得出确定性结论。未来机制研究应直接比较不同来源EVs及其对ASD模型中特定炎症通路的影响。

除纯粹的治疗应用外，EVs对ASD也具有潜在的诊断价值并显示出密切的治疗相关性。循环EVs可穿越血脑屏障并携带来自大脑的分子，包括microRNAs、蛋白质和炎症介质，可反映中枢神经系统的病理状态。研究表明ASD患者外周血中外泌体蛋白和microRNAs与神经典型对照存在差异，提示EVs可能成为ASD诊断的候选外周生物标志物。研究人员此前的研究报道了VPA暴露大鼠血浆外泌体和脑中miR-30b-5p降低并伴随炎症细胞因子升高，而过表达miR-30b-5p可改善ASD样行为并抑制炎症，凸显了EV货物既可作为生物标志物又可作为治疗靶点。此外，证据表明EV包封分子也可用于监测治疗反应。

尽管临床前结果积极，但将这些发现转化到人类仍面临许多障碍。首先，EVs的标准尚未完全建立，不同实验室使用不同的分离和表征方法，影响研究的可重复性。其次，EVs的生物分布和靶向机制尚不清楚，目前未知鼻内或静脉注射后有多大比例的EVs能到达相关脑区。第三，长期安全性尚未评估，包括非特异性效应、免疫原性和对神经发育的影响。第四，动物模型存在固有局限性，无法再现人类遗传、环境和发育过程的异质性。不同物种在行为、认知和炎症动力学方面存在显著差异。因此，尽管本Meta分析为后续研究提供了基础，但在将证据应用于人类治疗时仍需谨慎。

本Meta分析存在若干局限性。首先，研究池规模较小（n = 5），单个Meta分析仅依赖2-3项研究，数据有限导致效应估计不精确。I²和τ²等异质性指标不稳定，应谨慎解读。由于纳入研究数量有限，治疗效果也可能被高估。因此，研究结果是初步的，需要在更大规模、充分把握度的临床前研究中验证。其次，研究的方法学标准欠佳。大多数研究在关键领域（包括随机序列生成、分配隐藏和盲法）的偏倚风险不清楚，反映了临床前研究的常见缺陷，可能导致治疗效果被高估。第三，部分指标存在显著异质性，由于纳入研究少，其来源无法充分探索。第四，随访时间相对较短，EVs效应的持久性和长期安全性仍不明确。第五，Meta分析仅关注了少数炎症细胞因子，而其他机制（氧化应激、线粒体功能、突触可塑性、肠脑轴）未予研究。

基于这些局限性，研究人员对未来的临床前研究提出以下建议以提高Meta分析证据质量。首先，应开展遵循标准化方案、大样本量的精心设计实验。其次，迫切需要标准化EVs的分离、表征、剂量和给药程序以提高研究间的可比性。第三，应通过延长随访研究评估干细胞来源EV治疗ASD的持续疗效和长期安全性。第四，应进一步探索EVs发挥效应的确切机制。

5 结论

本Meta分析首次全面分析了干细胞来源EV治疗ASD的临床前证据。合并结果显示EV治疗可改善重复行为和社交缺陷，并观察到与IL-6和IL-1β水平降低的相关性。尽管可用研究数量有限且异质性较高，干细胞来源EVs仍代表了一种有前景的ASD治疗途径。研究结果支持EV治疗ASD的临床转化，但需要更大规模、方法学严谨的临床前研究来验证疗效和安全性。