综述：间充质干细胞来源的外泌体作为双刃剑：平衡人乳头瘤病毒感染组织中的炎症与免疫抑制

《Stem Cells International》：Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes as a Double-Edged Sword: Balancing Inflammation and Immunosuppression in Human Papillomavirus-Infected Tissues

　　

人乳头瘤病毒（HPV）感染是最常见的性传播病毒感染，与女性慢性炎症和宫颈癌进展密切相关。持续性HPV感染会形成促炎微环境，促进上皮发育异常和免疫逃逸。间充质干细胞来源的外泌体（MSC-exosomes）已成为有前景的免疫调节和抗炎制剂。本综述评估了关于HPV诱导的炎症与外泌体信号之间相互作用的现有证据，特别关注MSC-exosomes的治疗潜力。研究人员讨论了其在免疫调节、miRNA递送、抑制活化B细胞核因子kappa轻链增强子（NF-κB）信号以及上皮再生中的作用。这种抗炎效应也可能损害局部免疫监视，可能促进病毒持续存在和向恶性肿瘤进展。在这篇叙述性综述中，研究人员检索了PubMed、Scopus和Web of Science中截至2024年发表的关于MSC-exosomes与HPV相关疾病中免疫调节相互作用的文章。证据表明，尽管MSC-exosomes的抗炎作用可能有助于控制HPV相关炎症，但它们也可能损害局部免疫监视，可能促进病毒持续存在和向恶性肿瘤进展。这种双重活性使MSC-exosomes在HPV发病机制中成为一把双刃剑。更深入地理解这一悖论对于设计更安全、环境特异性的MSC-based疗法至关重要，这些疗法需平衡抗炎益处与有效的抗病毒免疫反应。尽管直接研究MSC-exosomes在HPV感染中的作用有限，但现有模型表明它们能够减轻炎症并恢复宫颈组织稳态。本文还强调了开发基于MSC-exosomes的HPV相关宫颈疾病疗法所需的知识空白和未来研究方向。

论文主体部分总结如下：

**1. Introduction**

**1.1. HPV Biology and Pathogenesis**
人乳头瘤病毒（HPV）是一种无包膜双链DNA病毒，对上皮组织（尤其是肛门生殖道、口咽和皮肤表面）具有向性。HPV是全球最常见的性传播感染（STI）。大多数感染是暂时性的，可被宿主免疫系统在12-24个月内自发清除，但高危基因型的持续感染会显著增加高级别宫颈上皮内瘤变（CIN）2/3和浸润性癌的风险，尤其在免疫功能低下者中。已鉴定出超过200种HPV基因型，分为低危型（如HPV-6和HPV-11，与良性病变如生殖器疣相关）和高危型（如HPV-16和HPV-18，与癌前病变和多种癌症强相关）。HPV感染通常通过黏膜或皮肤上皮的微损伤发生，使病毒进入并感染基底角质形成细胞。一旦进入宿主细胞，HPV利用上皮细胞自然分化过程完成其生命周期并维持持续感染。HPV相关疾病的发病机制受宿主免疫应答和病毒诱导的慢性炎症微环境强烈影响。高危型HPV的持续感染营造局部免疫抑制微环境，促进病毒持续存在和上皮发育异常进展。HPV通过结合上皮细胞表面硫酸乙酰肝素蛋白聚糖等受体，经网格蛋白依赖和非依赖内吞途径进入细胞。进入后，环状双链HPV基因组在某些基底上皮细胞中建立为稳定附加体。HPV对复层鳞状上皮有强向性，特别靶向基底上皮细胞，这些细胞位于上皮最底层，负责细胞再生和修复，存在于宫颈（尤其是转化区）、外阴、阴道、肛门、阴茎和口咽区域。HPV进入基底层后，将其DNA引入宿主细胞核建立感染，常处于潜伏或被免疫系统忽略状态。病毒依靠上皮细胞自然分化过程完成生命周期，在感染细胞向表面移动时产生新病毒颗粒。

**1.2. HPV Infection and the Role of Epithelial Adult Tissue Stem Cells**
尽管HPV感染基底上皮细胞通常被视为在微损伤部位的非选择性事件，但越来越多证据表明，病毒可能偶然感染基底层的成体上皮干细胞或早期祖细胞。这些长寿的干细胞具有自我更新能力和在上皮稳态中的核心作用，构成病毒持续存在的潜在关键储库。一旦在干细胞中建立，HPV基因组能以附加体形式低拷贝数维持，促进病毒潜伏和免疫逃逸。干细胞分裂时，病毒附加体被动分离至子细胞，实现长期持续而不需持续生产性复制。由于干细胞产生祖细胞和分化上皮细胞，感染可能在大范围上皮区域产生遗传和表观遗传改变的细胞马赛克，形成癌前“场”而非单个局灶性病变。重要的是，传统抗病毒和免疫介导机制优先清除分化上皮细胞中活跃复制的病毒，而潜伏在静止或缓慢循环干细胞群体中的HPV基因组大多逃避免疫监视。因此，当干细胞和祖细胞感染进展为上皮内瘤变（IEN）时，正常终末分化被破坏。由于HPV表达需要分化，早期基因在基底细胞中表达，晚期基因如L1和L2在完全分化的基底上层角质形成细胞中表达，这种破坏必然导致晚期基因表达改变，减少病毒产生并积累感染未分化细胞。为维持组织内持续感染，这些HPV感染的干细胞增殖超出其正常生态位，促成HPV相关病变的发病机制。这种受保护的干细胞储库构成持久病毒清除的根本障碍，促进病毒潜伏、再激活、病变复发和HPV相关癌变的延迟发作特征。因此，仅靶向分化细胞的疗法可能提供短暂益处，而无法根除潜在的干细胞相关病毒储库。

**1.3. Mechanisms of HPV-Mediated Immune Escape**
HPV已发展出多种复杂机制以逃避免疫应答，促进持续感染和在上皮组织中长期存活。最关键的免疫逃逸机制之一是靶向破坏抗原呈递途径，特别是通过下调感染细胞表面主要组织相容性复合体I类分子（MHC-I）。通过损害内源性病毒肽呈递给CD8⁺细胞毒性T淋巴细胞（CTL），HPV有效降低免疫识别和感染角质形成细胞的溶细胞清除。这种下调主要由HPV早期蛋白E5、E6和E7介导，各自通过不同分子机制抑制抗原呈递。E5蛋白通过将MHC-I滞留在细胞内隔室而阻碍其运输至细胞表面。E7下调抗原加工机制的关键组分，包括抗原加工相关转运体1、2（TAP1/2）和低分子量蛋白2、7（LMP2/7），并通过失活pRb破坏干扰素刺激基因（ISG）表达。这些机制共同使HPV通过干扰抗原呈递途径的多个步骤逃避免疫监视。HPV通过靶向干扰素（IFN）信号通路的关键组分有效逃逸宿主免疫。E6抑制IFN调节因子3、7（IRF3/7）并降解p53，损害ISG转录；E7阻断STAT1/2激活，抑制JAK-STAT信号，从而减少MHC表达和CTL活性，促进病毒持续存在。抗原呈递的持续抑制不仅促进病毒潜伏，还损害转化细胞的免疫原性，创造免疫特权环境，支持恶性进展，并对免疫治疗构成重大障碍。此外，HPV通过调节IFN途径和诱导免疫抑制性细胞因子如IL-10和转化生长因子-β（TGF-β）来干扰细胞因子信号。与许多进入血流引起全身病毒血症的病毒不同，HPV感染完全局限于上皮，这种空间限制使其最小化暴露于全身免疫监视机制。HPV复制周期中不诱导细胞溶解或强烈炎症，限制损伤相关分子模式（DAMP）的释放。病毒与角质形成细胞分化程序同步完成生命周期，从基底层感染到上层病毒组装和脱落，这些区域缺乏免疫细胞。这种高度分区的感染策略使HPV能长期潜伏不被检测，促进慢性化和恶性转化风险。慢性炎症维持活化B细胞核因子κ轻链增强子（NF-κB）、STAT3和环氧化酶-2（COX-2）的激活，促进病毒持续存在，上调基质金属蛋白酶（MMP）和促血管生成因子如血管内皮生长因子（VEGF），驱动细胞外基质（ECM）降解、新血管形成和上皮组织紊乱。同时，促炎细胞因子（IL-6、TGF-β和TNF-α）激活上皮-间充质转化（EMT）转录因子如Snail、Twist和锌指E盒结合同源框1（ZEB1），导致上皮标志物（E-钙黏蛋白）丢失和间充质特征（波形蛋白和N-钙黏蛋白）获得，增强运动性、侵袭和凋亡抵抗。慢性炎症重塑组织微环境以支持HPV持续存在和癌变。炎症在HPV感染中发挥双重作用：一方面，急性炎症是先天和适应性免疫的关键组分，促进免疫细胞募集和抗病毒细胞因子产生以清除病毒；另一方面，当炎症变得慢性或失调时，从保护性反应转变为病理性反应。

**1.4. Overview of Current HPV Treatments and Remaining Challenges**
**1.4.1. Antiviral Agents: Cidofovir and IFNs** 西多福韦和干扰素（IFN）因抗病毒和免疫调节作用被研究用于治疗HPV相关疾病。西多福韦抑制病毒DNA复制并下调E6/E7癌基因表达，在减少生殖器疣方面有效，尤其在免疫功能低下者中，但临床使用受限于肾毒性、局部副作用和无法消除潜伏HPV。IFN（尤其是IFN-α和IFN-β）通过激活自然杀伤（NK）细胞和增加MHC-I表达增强免疫应答，但临床结果不一致，存在全身副作用和在免疫抑制环境中疗效降低的问题。

**1.4.2. Immunomodulatory Therapies: Imiquimod and Related Agents** 咪喹莫特是一种TLR7激动剂，通过诱导细胞因子产生和促进CTL活性增强先天和适应性免疫应答，临床批准用于治疗外生殖器和肛周疣，疗效因病变特征和宿主免疫而异（35%-75%）。但长期治疗、局部不良反应和对高危型HPV及潜伏感染活性有限，降低整体有效性。其他研究性药物如瑞喹莫特（TLR7/8激动剂）和poly-ICLC（合成dsRNA）在增强抗病毒免疫方面有潜力，但尚未在大规模随机人体研究中显示一致疗效，面临剂量、耐受性和免疫原性差异等挑战。

**1.4.3. Surgical and Ablative Procedures: Efficacy and Limitations** 手术和消融方法用于处理可见和组织学证实的HPV相关病变，尤其是高级别CIN 2/3。常见治疗包括冷冻疗法、激光消融和环状电切术（LEEP）。冷冻疗法成本低，但深度有限，可能导致不完全切除和较高复发率，且不提供组织学分析组织。激光消融可更精确破坏组织，深度控制更好，适合复杂病变，但需专门设备，也缺乏组织学取样。LEEP被认为是金标准，使用电环切除宫颈组织，同时进行治疗和组织病理学评估，但存在出血、感染、宫颈狭窄和宫颈机能不全风险，影响生育和妊娠结局。

**1.4.4. Prophylactic Vaccination** 预防性疫苗接种是减少全球HPV相关疾病负担最有效的公共卫生策略之一。现有疫苗（包括Gardasil和Cervarix）旨在诱导针对高危型HPV（尤其是HPV-16和HPV-18）L1衣壳蛋白的中和抗体，临床显示高效预防新感染、生殖器疣和CIN 1-3，尤其是在性行为开始前接种。长期随访显示免疫持续长达10-12年，无保护减弱证据。但疫苗是预防性而非治疗性，不能消除已有感染或治疗已建立的宫颈炎症、发育异常或恶性肿瘤，限制了在已感染女性中的实用性，尤其在低资源环境中。

**1.4.5. Phytotherapy and Alternative Medicine: Potential and Pitfalls** 植物疗法和替代医学作为辅助或替代方法越来越受欢迎，但临床应用中仍存在争议。常研究的草药包括绿茶多酚（表没食子儿茶素没食子酸酯，EGCG）、姜黄素、吲哚-3-甲醇和药用植物提取物（如紫锥菊、黄芪、侧柏）。体外研究显示这些化合物可抑制HPV癌基因表达、增强感染细胞凋亡和调节细胞因子谱，但缺乏强有力临床证据，多数临床试验存在样本量小、缺乏随机化、随访短和制剂标准化不足等问题。此外，草药产品的质量控制缺乏，成分变异大，增加不良反应和药物相互作用风险。

**1.4.6. Anti-Inflammatory Drugs in the Context of HPV** 多种抗炎药物在HPV感染中作为辅助或实验性治疗被探索。皮质类固醇具有强效抗炎和免疫抑制作用，但通常禁用于HPV感染，因其免疫抑制效应可能增强病毒持续存在和延迟上皮愈合。全身性免疫抑制剂也被避免。传统抗炎药如非甾体抗炎药（NSAID）、皮质类固醇和免疫调节剂在HPV相关症状管理中的临床应用受限于全身副作用、非特异性靶向和病毒清除结果不一致。皮质类固醇可减轻局部炎症和疼痛，但免疫抑制可能损害CTL活性和抗原呈递，延长病毒持续存在，增加复发风险，并可能影响组织修复。

**1.5. Application of Cell-Based Therapies in HPV-Related Conditions**
**1.5.1. Potential Role of T Cell-Based Immunotherapy in Early HPV Infection and Precancerous Lesions** 过继T细胞疗法（ACT）主要在晚期HPV相关恶性肿瘤中研究，但越来越关注其在早期HPV感染和高级别CIN 2/3中的应用。生物学原理在于HPV感染上皮细胞中病毒癌蛋白E6和E7的持续表达，使其成为抗原特异性CTL反应的理想靶点。与预防性疫苗不同，ACT旨在通过CTL介导的细胞毒性消除感染细胞，可能逆转早期发育异常并阻止恶性进展。近期治疗策略强调组合免疫疗法，特别是序贯使用治疗性HPV疫苗以启动和扩增HPV特异性T细胞反应，随后用ACT增强CTL活性。此外，细胞工程进展开发了现货型同种异体或通用T细胞产品，解决自体ACT的后勤限制。这些下一代免疫疗法正被探索作为早期干预策略。

**1.5.2. Dendritic Cell-Based Vaccines in Early HPV Infection and Precancerous Lesions** 树突状细胞（DC）是专业抗原呈递细胞，在启动适应性免疫应答中起核心作用。DC疫苗被开发以增强HPV癌蛋白（尤其是E6和E7）的呈递，激活HPV特异性CTL以清除感染或转化细胞。临床研究探索了DC疫苗在早期病变如CIN 1-3和持续性高危HPV感染中的应用，早期试验显示负载HPV E6/E7肽或RNA的DC疫苗可安全诱导强HPV特异性T细胞反应，并与病变消退、病毒载量降低和宫颈组织T细胞浸润增加相关。DC免疫疗法可能通过增强抗原呈递和共刺激信号来对抗HPV免疫逃逸机制。

**1.5.3. Mesenchymal Stem Cells (MSCs) and MSC-Derived Exosomes** 尽管有多种常规疗法，HPV相关疾病患者的临床反应仍有限。手术、局部化疗和免疫调节剂（如IFN和咪喹莫特）常导致不完全或短暂改善，复发率高。这些限制在持续性或高危型HPV感染中尤为明显。MSCs因其独特的免疫调节、抗炎和组织再生特性而受到关注，能抑制过度炎症并促进受损组织修复。MSCs是多能、非造血、异质性细胞群体，可从骨髓、胎盘、脐带和牙髓等组织分离。其免疫调节和再生能力使其成为多种炎症相关疾病（如COVID-19、心肌损伤、神经损伤、多发性硬化、克罗恩病和系统性红斑狼疮）的治疗候选。MSCs在儿童和成人患者中成功应用，安全性良好，无严重毒性或危及生命的不良事件。但一些研究报告了不一致结果，主要归因于MSC制备的制药质量变异性，以及分化、恶性转化和免疫反应等潜在风险。最初认为MSCs通过移植和直接整合靶组织发挥治疗作用，但近期证据表明其免疫调节和再生特性主要由分泌的细胞外因子（特别是细胞外囊泡，包括外泌体）介导。MSC来源的外泌体（MSC-exosomes）作为无细胞治疗替代方案备受关注，具有非增殖、代谢惰性、无需细胞毒性冷冻保护剂、储存方便、免疫原性低等优点。MSC-exosomes通过受体介导结合或膜融合与靶细胞相互作用，递送生物活性分子（蛋白质、脂质、mRNA、microRNA），支持组织修复、免疫调节和再生过程。在HPV诱导的上皮损伤和免疫失调背景下，MSC-exosomes可能通过抑制促炎细胞因子（TNF-α、IL-6、IL-1β）和增强调节性介质（IL-10、TGF-β）来恢复免疫稳态和促进组织修复。此外，MSC-exosomes可被工程化以装载特定miRNA或蛋白质，抑制HPV相关致癌通路或支持局部免疫恢复。

**1.6. The Double-Edged Nature of MSC-Exosomes in HPV-Associated Disease**
尽管具有治疗潜力，MSC-exosomes在HPV相关疾病中可能是一把双刃剑。它们抑制有害炎症的同时，也可能下调抗病毒免疫应答，尤其是CTL活性和抗原呈递途径，损害HPV感染细胞的清除。MSC-exosomes通过干扰IFN-γ-STAT1和NF-κB信号抑制IRF1，减少MHC-I表达，削弱CTL启动。同时，通过下调共刺激分子（CD80、CD86）和抑制CIITA（MHC-II转录的主调节因子），损害CD4⁺T细胞启动和支持性抗病毒免疫。此外，长期暴露于MSC-exosomes可能通过促进EMT、血管生成和ECM重塑，间接促进肿瘤进展，尤其在与高危型HPV癌基因活动协同时。MSC-exosomes中富集的免疫抑制性miRNA（如miR-21、miR-146a、miR-155）被APC内化后，通过靶向PTEN、TLR信号、IRAK1和TRAF6等，减少炎症细胞因子产生，促进耐受性APC表型，驱动T细胞无能而非效应分化。同时，IL-10和TGF-β的富集使CD4⁺T细胞分化为调节性T细胞（Treg），增强免疫耐受。这种免疫抑制微环境促进病毒免疫逃逸，可能使慢性HPV感染向CIN和宫颈癌发展。然而，MSC-exosomes也可能通过递送miRNA（如miR-146a、miR-34a、miR-16、miR-145）抑制TLR4/MyD88/NF-κB通路，减少炎症因子，增强p53和pRb肿瘤抑制通路，并激活Nrf2抗氧化防御，间接抑制HPV癌蛋白功能。此外，MSC-exosomes通过递送EGF、HGF、KGF/FGF7、TGF-β等生长因子，激活PI3K/AKT、MAPK/ERK、Wnt/β-catenin信号，促进细胞存活、增殖和迁移，加速再上皮化和组织修复。通过VEGF、angiopoietin-1和miR-126等增强血管生成和ECM重塑。因此，MSC-exosomes在HPV相关发病机制中具有保护和促肿瘤的双重作用。

**2. Clinical Considerations and Future Perspectives**
MSC-exosomes的治疗应用在HPV等病毒感染背景下既带来巨大希望也需谨慎。其强效抗炎和免疫调节特性使其成为控制持续性HPV感染相关过度免疫反应、组织损伤或慢性炎症的有吸引力的候选，但免疫抑制潜力引发对病毒免疫逃逸、长期持续甚至致癌进展的担忧。未来临床策略需精确和个体化风险评估，考虑关键临床变量：剂量优化至关重要，过多可能放大免疫抑制，过少则无效；给药时机必须与患者免疫状态一致，如在早期感染或活跃复制期使用可能促进持续，而在清除后用于处理残留炎症或上皮损伤可能更安全；给药途径显著影响生物分布和免疫相互作用，局部递送（如阴道内或病灶内）可能减少全身免疫抑制和脱靶效应。为克服未修饰MSC-exosomes的风险，正在研究下一代策略：工程化外泌体，选择性装载抗炎细胞因子但去除免疫抑制性miRNA；联合疗法，MSC-exosomes与抗病毒药物（如IFN-α、免疫检查点抑制剂或HPV疫苗）共给药；靶向外泌体递送系统，通过表面修饰或配体缀合增强组织特异性摄取。此外，迫切需要设计良好的体内模型和I/II期临床试验评估MSC-exosomes在活动性或潜伏HPV感染患者中的安全性、药效学和治疗窗口，并开发生物标志物以识别最可能受益的患者亚群。

**3. Conclusion**
总之，MSC-exosomes在HPV相关疾病中具有显著治疗潜力，但需谨慎使用。精准医学方法对于最大化益处并限制病毒持续和恶性进展的风险至关重要。鉴于外泌体的生物学效应主要由其内部货物（包括miRNA、调节性RNA和免疫调节蛋白）决定，工程化MSC-exosomes携带选择性抗病毒或免疫刺激分子（如靶向HPV E6/E7转录本的miRNA或关键炎症通路调节剂）可能代表一种有前景的策略，以重新编程局部微环境，将平衡从HPV诱导的免疫抑制转向有效抗病毒免疫，并直接解决免疫调节的双刃剑性质。