《Bioactive Materials》：From pathogenic to reparative: Context-Dependent function of extracellular vesicles in osteoarthritis
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骨关节炎（osteoarthritis, OA）是一种全关节疾病，以进行性结构退变和慢性低度炎症为特征，累及软骨、滑膜、软骨下骨及免疫区室（immune compartments）。这是一种复杂的退行性疾病，与显著发病率（morbidity）、异质性临床轨迹及
骨关节炎（osteoarthritis, OA）是一种全关节疾病，以进行性结构退变和慢性低度炎症为特征，累及软骨、滑膜、软骨下骨及免疫区室（immune compartments）。这是一种复杂的退行性疾病，与显著发病率（morbidity）、异质性临床轨迹及有限的疾病修饰治疗选择相关。细胞外囊泡（extracellular vesicles, EVs）已成为OA关节微环境中细胞间通讯的重要介质，并参与对机械应力、炎症信号和代谢功能障碍的病理生理反应。通过转移情境依赖性核酸、蛋白质和脂质货物（cargoes），EVs可放大OA中的致病过程，如滑膜炎（synovitis）、软骨分解代谢和细胞衰老，同时支持修复通路。理解调控EV生物发生（biogenesis）、货物选择、组织靶向和功能异质性的机制，为识别具有机制依据的生物标志物和治疗策略提供了机会。本综述讨论了EV介导的关节通讯中的新兴概念，强调了转化潜力和局限性，并概述了推进基于EV的OA诊断和治疗的关键优先事项。然而，基于EV的策略仍主要处于临床前或实验阶段，在进入常规临床实践前需经过严格验证。
**1. 引言**
骨关节炎（osteoarthritis, OA）的概念已从简单的"磨损"性软骨疾病演变为涉及全关节的动态多细胞病理网络，涵盖关节软骨退变、滑膜炎症、软骨下骨重塑及关节周围组织改变。传统研究框架侧重于可溶性介质介导的细胞间通讯，但该框架无法充分解释OA病理生理中信号的空间精确性、放大效应及多分子货物协同转移。细胞外囊泡（extracellular vesicles, EVs）作为脂质双层包裹的纳米载体，通过转移微小RNA（microRNA, miRNA）、信使RNA（messenger RNA, mRNA）、蛋白质和脂质等生物活性货物，在关节组织间建立整合性通讯网络。
**2. EVs的基本性质与情境依赖性行为**
2.1 EV分类、生物发生与核心特性
EVs按生物发生起源分为外泌体（exosomes, ～50–150 nm）、微囊泡（microvesicles, 100–1000 nm）和凋亡小体（apoptotic bodies, >1000 nm）。鉴于常规分离方法无法明确区分生物发生来源，国际细胞外囊泡学会（International Society for Extracellular Vesicles, ISEV）的MISEV建议采用基于尺寸的操作性定义。EV生物发生涉及内体分选复合体（endosomal sorting complex required for transport, ESCRT）依赖及非依赖机制，货物装载通过RNA结合蛋白、翻译后修饰和脂质微结构域实现选择性分选。
2.2 EV靶向特异性与单囊泡分析
整合素异二聚体、四聚丝蛋白（tetraspanins）和蛋白聚糖决定EV的靶向趋向性。单囊泡分析技术包括单颗粒干涉反射成像传感（single-particle interferometric reflectance imaging sensing, SP-IRIS）、纳米流式细胞术、单囊泡RNA测序和邻近条形码分析（proximity barcoding assay, PBA）等，可揭示群体分析中掩盖的功能异质性。在OA滑液中已鉴定出共表达促炎巨噬细胞和软骨细胞表面标志物的"杂交EV"（hybrid EV, hEV）亚群，其丰度与OA临床严重程度显著相关。
2.3 情境依赖性EVs：细胞状态决定EV功能
关节常驻细胞在稳态与病理状态下分泌功能不同的EVs。OA软骨细胞来源EVs激活巨噬细胞NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3（NLRP3）炎症小体；滑膜成纤维细胞来源EVs通过miR-19b-3p诱导软骨细胞铁死亡。间充质基质细胞（mesenchymal stromal cell, MSC）来源EVs的治疗效能受培养条件显著影响，缺氧预刺激、炎症预刺激和三维（3D）培养均可重塑EV货物组成与功能。
**3. EVs在OA发病机制中的作用**
3.1 EVs对软骨细胞的作用
EVs通过炎症信号调控、基质合成与降解平衡、凋亡与衰老三方面影响软骨细胞命运。致病性EVs激活核因子κB（nuclear factor-κB, NF-κB）信号，促进白介素（interleukin, IL）-1β和肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor, TNF）-α分泌；骨细胞来源EVs携带miR-23b-3p靶向OTUD4损害线粒体自噬，促进基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase, MMP）-13和ADAMTS-5表达。保护性EVs则通过SRY相关高迁移率族盒蛋白9（SOX9）激活、自噬诱导和氧化应激抑制等机制维持基质稳态。
3.2 EVs与滑膜炎症及免疫调节
成纤维样滑膜细胞（fibroblast-like synoviocytes, FLS）来源EVs的miRNA谱随疾病阶段动态变化，传播炎症信号并建立正反馈回路。EVs通过调控巨噬细胞M1/M2极化影响滑膜免疫微环境，MSC-EVs促进M2极化并抑制NF-κB信号，富血小板血浆（platelet-rich plasma, PRP）来源EVs抑制滑膜巨噬细胞促炎激活。中性粒细胞来源EVs通过上调卷曲相关蛋白5（SFRP5）发挥软骨保护作用。
3.3 EVs与软骨下骨重塑
EVs介导成骨细胞-破骨细胞偶联通讯，参与软骨下骨异常重塑。代谢综合征相关OA中，衰老的前破骨细胞通过分泌组激活COX-2-PGE
2轴，促进病理性骨硬化和骨小梁增厚。EVs在骨-软骨界面建立双向通讯，构成自我强化的病理循环。骨细胞作为机械感受细胞，在病理性负荷下释放富集miR-23b-3p的EVs，破坏软骨细胞稳态。
**4. EVs在OA中的诊断与预后价值**
EVs作为整合性生物标志物可反映关节局部病理状态。滑液EVs提供组织邻近的分子快照，线粒体标志物TOMM20阳性EV亚群在OA滑液中富集。循环EVs（血浆或血清）可实现微创疾病监测。EV货物（cargo）的多模态分析（蛋白质、核酸、脂质、代谢物）具有优于单一分析物标志物的潜力。然而，EV分离与表征的方法学变异性、缺乏纵向验证队列等问题制约临床转化，尚无EV生物标志物达到OARSI或FDA的严格分析验证标准。
**5. EVs在OA中的治疗潜力**
5.1 MSC来源EVs的临床前研究
多种来源的MSC-EVs在OA动物模型中显示减轻软骨降解、抑制滑膜炎症和促进修复的效果。但啮齿类动物与人类在关节解剖和病理生理方面存在显著物种差异，且多数研究在疾病早期或预防性给药，临床外推需谨慎。
5.2 工程化EVs、生物材料辅助递送与关节靶向治疗平台
通过货物装载（电穿孔、亲代细胞遗传工程）、表面修饰（软骨结合肽、骨靶向基序）和生物材料辅助递送（水凝胶、微球、纳米纤维支架）提高EV保留和靶向性。仿生再生平台将EVs作为生物活性组分整合入支架，实现区室特异性递送。
5.3 与细胞疗法的比较
EVs与MSC移植相比具有更低免疫原性和肿瘤风险，但缺乏对微环境的动态响应能力。两种策略在临床应用中具有互补性，联合策略可能产生协同效应。
**6. 当前EV研究中的挑战与局限性**
EV分离与表征方法缺乏统一标准，不同平台产生不同产量、纯度和亚群富集谱。EV异质性构成重要技术挑战，群体分析常掩盖功能重要的亚群。批量间变异性、传统培养系统产量低及血清来源囊泡污染制约可重复性和可扩展性。监管框架对EV分类（生物制品、药品或先进治疗药物产品）尚不明确，缺乏统一的效力测定和批次放行标准。
**7. 未来展望**
高分辨率流式细胞术、单囊泡分析和体内追踪技术将提升EV表征精度。多组学整合（转录组、蛋白质组、脂质组、代谢组）有助于解码情境依赖性EV功能。临床转化需标准化方案、稳健效力测定和纵向队列验证。个体化EV策略有望根据患者特异性疾病生物学匹配EV来源、货物组成和靶向策略。
**8. 结论**
EVs是OA关节细胞间通讯的基本组分，通过转移调控性RNA、蛋白质、脂质和应激相关分子，情境依赖性调控炎症信号、基质重塑和细胞命运决定。尽管EVs在生物标志物和治疗平台方面具有重要潜力，但临床转化仍受囊泡异质性、功能注释不全和方法标准化不足限制。未来进展将依赖于严谨的机制研究、整合性多组学方法和转化务实主义。
