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这篇综述聚焦创伤性脑损伤（TBI），探讨间充质干细胞外泌体（MSC-EXOs）在此病症治疗中的作用。文中阐述了 TBI 的发病机制，MSC-EXOs 的分离鉴定、生物学特性及作用机制，其在 TBI 诊断治疗中的应用，还分析了面临的挑战与未来前景，值得关注。
创伤性脑损伤（TBI）概述
创伤性脑损伤（TBI）是一种因外力导致大脑损伤和功能障碍的复杂疾病，每年全球约有一百万例报告，给家庭和社会带来沉重负担。它可引发突触功能障碍、蛋白质聚集、线粒体功能障碍、氧化应激和神经炎症级联反应等多种病理过程，根据格拉斯哥昏迷量表（GCS）可分为轻度（14 - 15 分）、中度（9 - 13 分）和重度（3 - 8 分）。原发性损伤会触发一系列反应，导致继发性损伤，加重脑损伤程度，目前提升 TBI 治疗效果仍是临床难题。
间充质干细胞外泌体（MSC-EXOs）的相关研究
- 外泌体的分离与鉴定：外泌体是细胞分泌的小囊泡，其分离方法多样。差速离心法是常用技术，利用不同物质在溶液中的沉降系数差异分离，但存在处理时间长、外泌体易聚集和结构受损等缺点。密度梯度离心法、聚合物沉淀法、超滤法、免疫亲和膜分离法等各有优劣，临床常结合多种技术以优化分离效率和纯度。鉴定外泌体则依据其理化性质，如大小、形态、浓度和特定蛋白标记等，常用方法有荧光激活细胞分选（FACS）、蛋白质组学、纳米液相色谱 - 质谱（nanoLC-MS）、琼脂糖凝胶电泳、透射电子显微镜（TEM）和动态光散射（DLS）等。
- 间充质干细胞外泌体（MSC-EXOs）的生物学特性：间充质干细胞（MSCs）具有自我更新和多向分化潜能，但其治疗效果并非单纯源于细胞替代，更多是通过分泌生物活性因子发挥作用。外泌体（30 - 100nm）包裹了众多生物活性因子，在细胞间通讯中起重要作用。其形成过程复杂，从细胞膜释放形成早期内体，逐渐成熟为晚期内体，最终形成并释放到细胞外。外泌体富含蛋白质、脂质和多种核酸，如 miRNA 可调节基因表达，影响细胞分化、增殖和凋亡等过程。
- 间充质干细胞外泌体（MSC-EXOs）的作用机制
- 血管再生：MSC-EXOs 含多种促进血管再生的生物活性分子，如成纤维细胞生长因子（FGF）、血管内皮生长因子（VEGF）和白细胞介素 - 8（IL-8）等。这些分子激活相关信号通路，如 Notch 通路中的 HES1、Jagged-1，以及 Wnt 通路，促进内皮细胞迁移、增殖和血管生成。此外，miRNA 如 miR-125a、miR-30b 和 miR-21 也参与调节血管再生过程。
- 免疫调节：TBI 后，炎症反应对周围组织和免疫细胞产生影响。MSC-EXOs 可调节炎症反应，通过调节关键炎症介质，促进 Th1/Th2 细胞分化，增加调节性 T 细胞数量，抑制炎症反应。其成分如 VEGF、前列腺素 E2、转化生长因子 β（TGF-β）和 IL-10 等，也能调节免疫细胞功能，影响抗原呈递和免疫细胞间的相互作用。
- 促进髓鞘形成和轴突生长：少突胶质细胞对维持髓鞘结构和功能至关重要，神经损伤会破坏髓鞘和轴突，影响神经冲动传导。研究表明，MSC-EXOs 可刺激少突胶质细胞增殖、分化和迁移，促进髓鞘形成，如 miR17 - 92 通过调节 AKT/mTOR/GSK-3β 信号通路促进轴突生长，miR-133b 也有助于增强轴突生长和脑损伤修复。
- 抑制细胞凋亡：组织损伤常伴随细胞凋亡增加，MSC 移植可改善缺血神经元存活，减少神经元凋亡，这一作用部分通过外泌体实现。MSC-EXOs 调节 BCL-2 和 BAX 基因表达，提高 BCL-2/BAX 比值，同时释放抗凋亡 miRNA，如 miR-19a、miR-21-5p、miR-21 和 miR-210 等，激活相关信号通路抑制细胞凋亡。
- 抑制神经细胞铁死亡：铁死亡是一种由脂质过氧化和铁介导的程序性细胞死亡，在 TBI 中起重要作用。铁沉积在 TBI 实验模型中常见，抑制铁死亡可改善神经功能。MSC-EXOs 可通过传递 miRNA-194，抑制 Bach1，激活 Nrf2/HO-1 信号通路，减轻神经元铁死亡。
- 调节神经元焦亡：TBI 后，NLRP3 炎性小体和 ASC 组装激活 caspase-1，切割 IL-1β 和 IL-18，引发细胞焦亡。抑制炎性小体激活可保护 TBI 动物模型，研究发现 BMSC-derived EXOs 可能通过抑制神经元焦亡对 TBI 发挥神经保护作用。
- 调节神经元自噬：自噬在 TBI 中具有神经保护作用，不同研究通过实验证实了这一点。由于神经干细胞来源的细胞外囊泡具有调节自噬的能力，推测其可能通过调节神经元自噬对 TBI 发挥神经保护作用。
间充质干细胞外泌体（MSC-EXOs）在创伤性脑损伤（TBI）中的应用
- 诊断方面：目前 TBI 的诊断主要依靠病史、神经系统检查和影像学技术，如 CT 和 MRI，但各有局限性。外泌体具有高灵敏度、强特异性、易检测等优点，有望成为 TBI 的诊断生物标志物。例如，miR-21-5p 在 TBI 后的表达变化与疾病进展相关，可作为评估 TBI 的关键生物标志物，此外，血液中中枢神经系统来源的外泌体蛋白生物标志物也有助于 TBI 的诊断和病情评估。
- 治疗方面：MSC 移植技术虽有进展，但存在诸多问题。MSC-EXOs 与亲本细胞功能相似，且具有更稳定的膜结构、低免疫原性和易于储存等优势，在 TBI 治疗中展现出良好前景。研究表明，MSC-EXOs 能促进神经修复、减轻炎症反应和保护细胞。3D 培养的 MSC-EXOs 产量更高、疗效更好，缺氧条件下的 MSC-EXOs 在缺血 - 再灌注损伤治疗中具有潜力。此外，工程化外泌体通过富集特定 miRNA，可增强对 TBI 的治疗效果，促进神经功能恢复。
间充质干细胞外泌体（MSC-EXOs）的前景与挑战
- 优势：在新生儿颅脑损伤治疗中，现有治疗方法存在局限，MSC-EXOs 作为无细胞治疗替代方案具有优势。它免疫原性低，可降低肿瘤形成和血栓风险，能在超低温下长期保存，其双层磷脂膜可保护内容物，且能穿透血管壁和血脑屏障，更有效地将治疗物质输送到靶器官。
- 挑战：尽管 MSC-EXOs 有诸多优势，但仍面临一些挑战。其治疗机制尚未完全明确，需进一步研究其药效物质基础和生物学功能。外泌体中的某些物质可能具有毒性，需要深入了解其潜在危害。同时，目前的分离和纯化方法需要改进，以确保其安全性和有效性。此外，不同细胞来源、递送方式和给药频率对治疗效果的影响也有待探索，还需开展大规模、多中心、随机对照临床试验，以确定其临床应用的可行性和标准化方案。
- 未来发展方向：未来，细胞外囊泡（EV）分离技术将朝着高效、精准和自动化方向发展，解决当前纯度和产量难以兼顾、亚群分离困难、缺乏标准化和自动化等问题。同时，EV 鉴定方法也需要建立标准化检测标准。对于 TBI 的治疗，开发新型、安全、有效的治疗方法至关重要，进一步研究 MSC-EXOs 的分子机制、优化分离和纯化技术、进行临床研究，将有助于充分发挥其在 TBI 治疗中的潜力。
