骨 marrow mesenchymal stem cell（BMSC）外泌体：开启骨折不愈合治疗新征程

《Journal of Orthopaedic Surgery and Research》：Bone marrow mesenchymal stem cell exosomes improve fracture union via remodeling metabolism in nonunion rat model

为探究 BMSC 外泌体对骨折不愈合的作用，杭州富阳中医骨伤医院研究人员开展相关研究，发现其可改善骨折愈合，为治疗提供新方向。

　　

骨折不愈合治疗新探索：BMSC 外泌体的神奇作用

在骨科领域，骨折不愈合是一个令人头疼的难题。想象一下，骨折患者本应在一段时间后康复，可有些患者的骨折部位却迟迟无法愈合，需要反复治疗，这不仅让患者承受身体上的痛苦，还严重降低了他们的生活质量。据统计，近 5 - 10% 的骨折会出现延迟愈合或不愈合的情况。目前，虽然有一些治疗方法，比如物理刺激疗法、lncRNA 和 miRNA 指标等，但效果并不理想。而且大多数研究的药物，像双膦酸盐、单克隆抗体、他汀类药物和维生素 D 等，对骨折愈合也没有明显的促进作用。

在这样的背景下，杭州富阳中医骨伤医院的研究人员展开了一项重要研究。他们把目光聚焦在 bone marrow mesenchymal stem cell（BMSC）外泌体上。BMSC 外泌体是一种球形囊泡，此前已被证实能在多种疾病中参与介导组织和骨再生。但它在骨折不愈合中发挥着怎样的作用，还不为人知。于是，研究人员决定深入探索，希望能为骨折不愈合的治疗找到新的突破口。

研究人员为了开展这项研究，运用了多种关键技术方法。他们首先构建了大鼠骨折不愈合模型，将实验大鼠分为模型组和 BMSC - exo 组。接着，从大鼠的 BMSCs 中成功分离出了外泌体，并对其进行鉴定。然后，利用 micro - CT 扫描观察骨折部位的愈合情况，通过 LC - MS/MS 分析大鼠血清中的代谢物变化。

研究结果如下：

1. 外泌体的成功分离与鉴定：研究人员从培养在无外泌体培养基中的 BMSCs 中成功收集到外泌体。这些外泌体直径约 30 - 150nm，呈碟状或凹半球状。通过 NTA 技术检测，其粒径分布在 100nm 左右出现峰值。WB 检测发现，外泌体标记物 Alix、TSG101、CD9 和 CD63 在 BMSC 外泌体中显著表达。这表明外泌体成功分离，可用于后续实验。
2. BMSC 外泌体促进骨折愈合：构建大鼠骨折不愈合模型后，向 BMSC - exo 组大鼠骨折部位注射外泌体。Micro - CT 结果显示，与 PBS 组相比，BMSC - exo 组的骨组织形态更完整，骨折端连接更好，有大量骨组织填充骨折端间隙，呈现出明显的愈合趋势。综合分析股骨的多个指标，BMSC - exo 组的骨体积、骨表面、骨体积百分比、骨表面密度、连通性、连通性密度和骨矿物质含量等指标均显著高于 PBS 组，而孔隙率和欧拉数则显著降低。这说明 BMSC 外泌体治疗改善了骨折不愈合大鼠的股骨表型。
3. 代谢组学分析数据可靠：对大鼠血清进行代谢组学分析，通过对 QC 样本的评估发现，仪器分析系统稳定性良好，实验重复性佳，且两组在基本代谢过程中相似度高。这表明代谢组学分析数据可靠，为后续分析提供了有力支持。
4. BMSC 外泌体介导的差异代谢物：通过 OPLS - DA 模型筛选出差异丰度代谢物（DAMs），与 PBS 组相比，骨折大鼠中共有 237 种 DAMs，其中 BMSC - exo 组有 158 种上调，79 种下调。聚类热图显示两组样本代谢物表达谱差异显著，chrysosplenetin、γ - glutamylglutamine 和 NLc5Cer 等代谢物的 VIP 值较高，可能是潜在的生物标志物。这说明 BMSC 外泌体可通过改变大鼠血清代谢物来调节骨折不愈合。
5. BMSC 外泌体介导的关键代谢途径：对 237 种代谢物进行分类，并通过 KEGG 通路分析发现，DAMs 在 “ErbB 信号通路”“NF - κB 信号通路”“自噬 - 其他”“Th1 和 Th2 细胞分化”“EGFR 酪氨酸激酶抑制剂耐药”“Fc - γ - R 介导的吞噬作用”“PPAR 信号通路”“HIF - 1 信号通路” 等途径显著富集。其中，“Th1 和 Th2 细胞分化”“PPAR 信号通路”“ErbB 信号通路” 和 “HIF - 1 信号通路” 与细胞增殖和分化功能相关，可能参与外泌体治疗骨折不愈合的过程。

研究结论和讨论部分指出，本研究表明 BMSC 来源的外泌体可有效缓解大鼠骨折不愈合。BMSC - exo 改变了骨折未愈合大鼠血清的代谢成分，尤其是调节了 HIF - 1 代谢途径。这一研究结果为骨折不愈合的临床应用和药物研究奠定了基础，为未来治疗骨折不愈合提供了新的方向和潜在的治疗策略，有望给广大骨折不愈合患者带来新的希望 。