MedComm-Future Med最新综述 | 干细胞外泌体在炎症治疗中的关键作用

炎症是人体防御机制中重要的生理过程，为何有时会“失控”，成为慢性疾病发展的“帮凶”？如何精准地调控炎症反应，成为医学界亟待解决的难题。干细胞外泌体（SC-Exos）作为一种纳米级的细胞外囊泡，凭借其体积小、免疫原性低、可携药等优势，在疾病诊断和治疗领域展现出巨大潜力。然而，目前缺乏对SC-Exos在炎症疾病治疗中系统的总结，这在一定程度上阻碍了其标准化疗法和临床应用的发展。

近期，四川大学华西医院杨家印/周永杰团队等发表在MedComm - Future Medicine杂志上的题为“Stem Cell-derived Exosomes based Nanotherapeutics for Inflammatory Diseases”的综述，深入探讨了SC-Exos的来源、分离、特性和工程方法，以及它们在治疗牙周炎、骨关节炎和炎症性肠病等多种炎症性疾病中的应用、作用机制和疗效（图1），为后续生产和临床试验的标准化奠定了基础。

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https://doi.org/10.1002/mef2.70016‍

炎症的“双刃剑”效应使传统治疗陷入困境，SC-Exos为炎症性疾病的治疗带来了新希望

炎症是人体对损伤、感染或刺激的自然防御反应，它在保护身体免受病原体侵害的同时，也可能因过度激活而导致组织损伤和器官功能障碍。慢性炎症是许多疾病的根源，如牙周炎、骨关节炎、炎症性肠病，甚至是神经退行性疾病和心血管疾病。然而，目前的治疗方法往往只能缓解症状，无法从根本上解决问题。因此，寻找一种更安全、更有效的治疗手段，成为医学研究的焦点。

SC-Exos为炎症性疾病的治疗带来了新的希望。这种由干细胞分泌的纳米级细胞外囊泡，具有诸多独特的优势。它们体积小、免疫原性低，能够在人体内“隐形”传递药物，避免引发强烈的免疫反应。更重要的是，它们能够携带多种生物活性分子，如蛋白质、脂质、微小RNA（miRNA）等，精准地将这些“货物”送达炎症部位，调节免疫反应，促进组织修复。此外，干细胞外泌体还能穿透血脑屏障，为神经系统疾病的治疗提供了新的可能。

SC-Exos广泛分布于体液中，可携带和释放多种生物活性分子，抑制炎症介质的产生，从而减轻炎症。此外，SC-Exos增强巨噬细胞和其他免疫细胞的吞噬功能，加速炎症介质的清除。SC-Exos在炎症性疾病治疗中的主要机制总结如图2所示。

图1. 干细胞外泌体的来源、分离方法以及在炎症性疾病治疗中的应用

图2. 干细胞外泌体在炎症性疾病中的作用机制

SC-Exos在多种炎症性疾病的治疗中展现出强大的潜力

SC-Exos在牙周炎中的应用

研究表明，SC-Exos能够通过调节炎症微环境中的免疫细胞活性和信号通路，减轻炎症反应，并促进受损组织的修复。例如，牙龈间充质干细胞（GMSCs）来源的外泌体能够调节巨噬细胞的极化，从促炎的M1型向抗炎的M2型转变，从而减少炎症因子的产生。此外，SC-Exos还可以通过携带特定的miRNA（如miR-155-5p）来调节Th17/Treg细胞的平衡，进而影响炎症环境（图3）。这些发现表明，SC-Exos在口腔炎症性疾病的治疗中具有广阔的应用前景，为开发新型治疗策略提供了有力支持。

图3. 干细胞外泌体在牙周炎治疗中的作用机制和应用

SC-Exos在其他口腔炎症中的应用

除了牙周炎，SC-Exos在其他口腔炎症性疾病中也展现出显著的治疗潜力。在牙髓炎中，来自根尖乳头干细胞（SCAP）的外泌体能够通过上调Foxp3表达，促进CD4+CD25-T细胞向调节性T细胞（Tregs）转化，从而减轻局部炎症反应。此外，牙龈间充质干细胞（GMSCs）分泌的外泌体富含白细胞介素-1受体拮抗剂（IL-1RA），可有效抑制促炎细胞因子IL-1的活性，加速牙龈伤口愈合。在放射性或化学诱导的口腔黏膜炎中，过表达CXCR2的间充质干细胞（MSCsCXCR2）能够增强细胞存活能力，并通过抑制炎症趋化因子和活性氧（ROS）的产生，加速溃疡愈合。这些研究表明，SC-Exos在多种口腔炎症性疾病的治疗中具有广泛的应用前景。

SC-Exos在骨关节炎（OA）中的应用

OA是一种常见的退行性关节疾病，以软骨损伤、关节炎症和骨质增生为特征。研究表明，来自多种间充质干细胞（MSCs）的外泌体能够通过多种机制改善骨关节炎的症状。

其中，脂肪来源的MSC外泌体（ADMSC-Exos）能够调节软骨细胞的炎症反应，抑制基质降解酶的表达，从而减缓疾病进展。骨髓来源的MSC外泌体（BMMSC-Exos）则通过促进Ⅱ型胶原蛋白合成、抑制软骨细胞凋亡和衰老，维持软骨细胞的健康表型。

此外，滑膜来源的MSC外泌体（SMSC-Exos）经过特定miRNA修饰后，能够增强软骨细胞的迁移和增殖能力，同时调节细胞外基质分泌，促进软骨再生。这些发现表明，SC-Exos不仅能够减轻骨关节炎的炎症反应，还能通过促进软骨修复和调节细胞功能，为骨关节炎的治疗提供了一种新的、具有潜力的策略。

SC-Exos在炎症性肠病（IBD）中的应用

IBD包括溃疡性结肠炎和克罗恩病，是一种以肠道慢性炎症为特征的疾病，常导致腹痛、腹泻和肠道功能障碍。研究表明，MSCs来源的外泌体能够通过调节免疫反应和修复受损肠道黏膜来缓解IBD的症状。

外泌体能够调节Th17/Treg细胞的平衡，减少促炎细胞因子的释放，同时促进Tregs的生成，从而减轻肠道炎症。

此外，SC-Exos还能够通过携带特定的miRNA（如 miR-378a-5p、miR-203a-3p等）抑制 NLRP3 炎症体的激活，减少巨噬细胞的焦亡，进而修复肠道黏膜损伤。这些研究结果表明，SC-Exos为IBD的治疗提供了一种新的、具有潜力的策略。

SC-Exos在神经性疾病中的应用

神经性疾病通常由神经炎症引发，涉及复杂的病理机制，且传统治疗方法因血脑屏障（BBB）的存在而受到限制。研究表明，SC-Exos凭借其纳米级尺寸和低免疫原性，能够有效穿透血脑屏障，将抗炎因子和神经保护分子精准递送至病变部位。

在阿尔茨海默病（AD）和帕金森病（PD）的治疗中，MSCs来源的外泌体能够通过调节免疫反应、抑制炎症因子的产生以及促进神经再生来改善病理状态。具体而言，MSC-Exos能够下调促炎细胞因子（如IL-6、TNF-α）的水平，同时上调抗炎细胞因子（如IL-10、TGF-β）的表达，从而减轻神经炎症。此外，通过携带特定的miRNA（如miR-21），SC-Exos能够抑制神经细胞凋亡，促进神经元的存活和功能恢复。

在癫痫和缺血性脑损伤等疾病中，SC-Exos同样表现出显著的治疗效果。它们能够通过调节微胶质细胞的极化，从促炎的M1型向抗炎的M2型转变，减少炎症介导的神经损伤。同时，SC-Exos还能够促进脑血管新生、神经发生和神经纤维重塑，从而改善神经功能障碍。

SC-Exos在缺血再灌注损伤中的应用

缺血再灌注损伤是一种复杂的病理过程，涉及氧化应激、炎症反应和细胞凋亡，常发生在心肌梗死、脑卒中、器官移植等情况下，导致严重的组织损伤和功能障碍。研究表明，SC-Exos能够通过多种机制减轻IRI引起的损伤。

SC-Exos富含抗氧化酶，能够有效清除再灌注过程中产生的大量ROS，从而减少氧化应激对细胞的损伤。此外，SC-Exos通过调节炎症信号通路（如NLRP3炎症体通路）和细胞凋亡相关信号通路（如PI3K/AKT通路），抑制炎症因子的释放和细胞凋亡，促进受损组织的修复和功能恢复。在脑缺血再灌注损伤中，SC-Exos能够通过调节微胶质细胞的极化，从促炎的M1型向抗炎的M2型转变，减轻神经炎症，改善神经功能障碍。

在心脏和肾脏等器官的IRI模型中，SC-Exos也表现出显著的保护效果，通过携带特定的miRNA（如miR-223、miR-132-3p等），调节细胞内的信号传导，减少细胞损伤和组织坏死。

SC-Exos在代谢性疾病中的应用

代谢性疾病如糖尿病、动脉粥样硬化、脂肪肝和高血压等，常伴随慢性炎症反应，导致组织损伤和功能障碍。研究表明，SC-Exos能够通过多种机制调节炎症反应，改善代谢状态。

在糖尿病治疗中，SC-Exos能够通过调节巨噬细胞极化，抑制炎症因子的释放，从而减轻胰岛素抵抗，促进胰岛β细胞的存活和功能恢复。在糖尿病肾病（DN）中，脐带间充质干细胞（UC-MSC）来源的外泌体能够减少肾脏炎症细胞浸润和纤维化，保护肾功能。此外，在动脉粥样硬化和非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）中，SC-Exos通过促进M2型巨噬细胞极化和抑制炎症信号通路（如NLRP3炎症体），减轻炎症反应，改善疾病进程。

总结

SC-Exos作为一种新型的纳米治疗手段，在炎症性疾病治疗中展现出巨大潜力，但当前仍面临标准化生产、质量控制和临床转化等挑战。未来研究需深入探索其作用机制，优化制备工艺，并通过临床试验验证其安全性和疗效（图4）。

图4. 干细胞外泌体在炎症性疾病治疗中的未来研究方向

随着技术进步，SC-Exos有望成为炎症性疾病治疗的新策略，为患者带来更有效的治疗选择。

参考文献：

Duan ZY, et al. Stem Cell-derived Exosomes based Nanotherapeutics for Inflammatory Diseases. MedComm - Future Medicine. 2025;. https://doi.org/10.1002/mef2.70016

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