間充質干細胞外泌體是近年來發現的一類直徑 40～100 nm 盤狀胞外囊泡，含有豐富的核酸、蛋白質及脂類物質，具有豐富的生物學信息。間充質干細胞外泌體通過作用于受體細胞進而調控其細胞活動，對骨、軟骨、皮膚、神經等多種組織具有良好的修復功能。研究證明間充質干細胞外泌體具備與間充質干細胞相似的生物學功能，并且更加穩定且易于保存，因此近年來開始被越來越多地應用于骨科組織修復領域當中。該文就間充質干細胞外泌體在骨科的應用研究進展進行了綜述。
引用本文： 邢飛, 陳然, 段鑫, 陳家磊, 項舟. 間充質干細胞外泌體在骨科的應用. 華西醫學, 2018, 33(12): 1558-1562. doi: 10.7507/1002-0179.201810072 復制
由創傷、感染、遺傳、腫瘤等原因導致的組織器官缺損一直是骨科醫生需要面對的挑戰。組織工程的出現為組織器官缺損的治療提供了一種新的治療思路。多種來源的間充質干細胞（mesenchymal stem cells，MSC）作為組織工程修復材料的種子細胞被廣泛應用于骨、軟骨等組織的修復當中[1]。越來越多的研究表明，MSC 主要通過分泌包被營養因子的胞外囊泡進而介導損傷組織修復[2]。外泌體是一種直徑 40～100 nm、包含了 RNA 或者蛋白質的盤狀胞外囊泡[3]。MSC 外泌體作為外泌體的一種，因其具備與 MSC 相似的生物學功能，并且更加穩定且易于保存，近年來開始被逐漸應用于組織修復、疾病診斷等多個領域當中[4-6]。本文就 MSC 外泌體的生物學特性、提取鑒定方法、作用機制以及骨科組織修復等多個方面進行綜述。
1 MSC 外泌體的來源組成
MSC 外泌體的形成是一個復雜而有序的動態過程，細胞攝入外源性物質形成早期內吞體，再通過囊膜內陷、囊泡形成等多個過程形成晚期內吞體，晚期內吞體經過細胞內向出芽，包裹相關蛋白質、核酸等物質形成管腔囊泡，與細胞質膜融合，并向細胞外釋放形成外泌體[7]。
MSC 外泌體的組成主要分為蛋白質、核酸及脂類 3 類。蛋白質主要分 2 類，一類是在外泌體普遍表達并可作為標志物用來識別外泌體的蛋白，包括熱休克蛋白 TSG101、Alix、Foltillin，微管蛋白、肌動蛋白，葡萄糖新陳代謝酶，膜轉運和膜融合蛋白以及四跨膜超家族的成員 CD9、CD63、CD81[8]。另一類是特異性蛋白，不同干細胞來源外泌體呈差異性表達[9]。MSC 外泌體中包含多種微 RNA（microRNA，miRNA），可以調控多種信號轉導途徑[10]。MSC 外泌體脂質雙分子結構可以調節外泌體囊泡膜的形成發育與特異性[11]。
2 MSC 外泌體的分離鑒定
基于 MSC 外泌體的物理化學特性，MSC 外泌體的分離鑒定方法主要包括以下幾種。① 超速離心法。超速離心法是目前應用最廣泛的外泌體分離方法。通過采用低速離心、高速離心交替進行，分別去除細胞、死細胞和細胞碎片，再利用超高速離心（>100 000×g）得到外泌體[12]。② 沉淀法。沉淀法是利用聚合物通過“劫持”水分子，從而造成外泌體溶解度的降低，進而在低速離心條件下發生沉降[13]。③ 超濾法。超濾法是利用截留不同分子質量的超濾膜對樣品進行選擇性分離，以便可獲得外泌體[14]。Lai 等[15]成功利用不同分子質量的濾膜成功分離出人 MSC 培養液中的外泌體并用于實驗研究。④ 親和層析法。親和層析法利用相關抗體與外泌體表面帶有的特異性膜蛋白質相互作用，同時將抗體固定于磁珠、色譜固定相等基質上，以實現對外泌體的特異性富集[16]。⑤ 微流控技術。微流控芯片技術是一種基于外泌體理化性質的微尺度分選技術[17]。
MSC 外泌體的鑒定方法主要依靠其形態學特征、顆粒大小以及外泌體特異性蛋白，常見鑒定方法包括電子顯微鏡檢測、粒徑及濃度檢測、蛋白質印跡法、流式細胞術[18-20]。目前常根據不同實驗類型的需要，選擇不同的鑒定方法或者聯合運用上述方法進行鑒定。
3 MSC 外泌體修復的分子生物學機制
MSC 外泌體作用于受體細胞進而調控其細胞活動[21]。其作用方式主要有 2 種：其一，外泌體可以通過其表面的蛋白分子或脂質配體直接激活目標細胞表面的受體；其二，外泌體可以與受體細胞的質膜融合并進入細胞，將自身包含的核酸、蛋白、脂質等分子釋放入受體細胞，進而調控細胞的功能及生物學行為。
MSC 外泌體主要通過以下幾種方式促進組織修復。① 血管生成。研究發現 MSC 外泌體內的一些信號分子可以直接參與某些信號通路的激活，如激活 Notch 通路[22]、Wnt4/β-Catenin 通路[23]，激活血小板源性生長因子信號通路[24]等促進血管生成，進而恢復組織損傷。② 炎癥調節。MSC 外泌體內包含超過 200 種免疫調節蛋白，不僅可以誘導較高水平的白細胞介素（interleukin，IL）-10、轉化生長因子（transforming growth factor，TGF）-β1 等抗炎因子，而且還能減少 IL-1、IL-6、腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）-γ 和 IL-12P40 等炎癥前介質的釋放[25-26]。③ 抑制細胞凋亡。MSC 外泌體可通過上調抗凋亡基因（BCL-2）/ 促凋亡基因（BAX）的比率，抑制細胞凋亡[27]。此外，MSC 外泌體可釋放多種具有抗凋亡作用的 miRNA，如 miRNA-19a、miR-21、miR-22、miR-210 等[28-30]。
4 MSC外泌體在骨科的應用研究進展
4.1 骨修復
創傷、腫瘤、遺傳、感染等各種原因導致的大面積骨缺損一直是臨床骨科醫生需要面臨的巨大挑戰。研究發現 MSC 外泌體不僅可直接調節并誘導 MSC 增殖、分化為成骨細胞譜系[31]，具有顯著的誘導成骨作用，還可以通過促進骨缺損部位血管生成促進骨組織再生[32]。Furuta 等[33]通過對不同骨折小鼠注射 MSC 外泌體后發現，外泌體組的骨折愈合時間明顯縮短。MSC 外泌體與支架材料、生物活性因子結合也可以達到一個更好的促進骨分化的作用，Zhang 等[34]研究發現 MSC 外泌體結合 β-磷酸三鈣支架比單純應用 β-磷酸三鈣支架能夠激活 磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶 B（protein kinase B，PKB，又稱 Akt）信號通路，具有更好的成骨活性，能夠有效地促進骨缺損的修復。
4.2 軟骨修復
MSC 外泌體近年來逐步被應用于軟骨缺損的修復過程中。最早，Zhang 等[35]為明確 MSC 外泌體是否能修復骨軟骨缺損，通過對股骨遠端軟骨缺損的大鼠模型分別注射 MSC 外泌體和生理鹽水，12 周后研究者發現 MSC 外泌體加速了新生軟骨組織的填充以及細胞外基質的沉積，增強Ⅱ型膠原基質和硫酸化糖胺聚糖合成，軟骨和軟骨下骨完全恢復。而對照組中僅僅出現關節軟骨的纖維性修復。該研究證明 MSC 外泌體具備一定的軟骨修復能力，為非細胞注射提供了一種新的治療思路。有研究發現過表達 miR-92a-3p 基因的 MSC 外泌體可以直接通過 WNT5A 信號通路促進軟骨修復并抑制軟骨降解[36]。此外，Zhu 等[37]研究比較了誘導多能干細胞和滑膜干細胞來源的外泌體在治療骨關節炎大鼠模型中的作用，研究發現兩者都可減緩大鼠模型骨關節炎，但前者因其可更好地刺激軟骨細胞遷移和增殖，展現出了更好的軟骨修復能力。此研究發現了不同 MSC 外泌體在軟骨修復方面仍展現出了一定的差異性，但目前對比不同 MSC 外泌體進行軟骨修復的研究較少，仍需進一步研究確定。
4.3 椎間盤修復
椎間盤修復一直是組織工程領域的一個難題。髓核的結構特殊使得其內環境處于低氧且營養物質匱乏的狀態，傳統的 MSC 移植后成活效率較低，這極大限制了其治療的效果[38]。MSC 外泌體因其穩定性以及易保存性有可能成為椎間盤再生修復的一種新的治療手段。
Lu 等[39]研究發現 MSC 外泌體可以促進退化髓核細胞增殖并分泌出更健康的細胞外基質。Cheng 等[40]發現 MSC 外泌體可通過上調髓核細胞細胞外基質合成作用并降低細胞外基質降解酶的表達促進髓核細胞再生。該研究還發現 MSC 外泌體可以影響髓核細胞 IL/TNF 的生成，進而減少硫酸軟骨素合成酶的表達進而促進椎間盤退變的修復。但目前有關 MSC 外泌體用于椎間盤修復的治療仍較少，其修復能力尚需進一步研究確定。
4.4 脊髓修復
脊髓損傷是以神經元損傷、軸突破壞和脫髓鞘病變為特點的嚴重且復雜的臨床疾病，由于其較高的發病率和復雜的病理過程，目前臨床上仍然缺乏有效的治療方法。而許多研究發現外泌體中特定的 miRNA-17-92 可靶向作用于信號通路蛋白 Akt、哺乳動物雷帕霉素靶蛋白、糖原合成酶激酶-3β，促進其磷酸化，激活相應的信號通路促進軸突生長，促進髓鞘再生[41-42]。此外，Lankford 等[43]通過研究認為 MSC 主要通過分泌外泌體的方式進行脊髓損傷的修復。Sun 等[44]通過將人臍帶來源 MSC 外泌體靜脈注射至脊髓損傷大鼠模型中，發現 MSC 外泌體可以下調 TNF-α、人巨噬細胞炎性因子-1α、IL-6 和 γ-干擾素等炎癥介質，改善脊髓損傷后的神經功能恢復。Huang 等[45]通過靜脈注射 MSC 外泌體于脊髓損傷大鼠模型中，發現 MSC 外泌體可以上調抗炎癥蛋白和抗凋亡蛋白的表達，減少促凋亡蛋白和炎癥前介質釋放，抑制細胞凋亡。
4.5 皮膚修復
糖尿病、免疫缺陷、外傷、感染等多種原因導致的慢性長期不愈合創面依然是臨床醫生需要面對的一個臨床難題。近年來，越來越多的研究者開始利用 MSC 外泌體用于皮膚創面修復。Shabbir 等[46]分離獲取了 MSC 外泌體分別與糖尿病和正常人來源的成纖維細胞進行共培養后發現，MSC 外泌體可以按照劑量依賴性的方式促進成纖維細胞增殖和遷移；此外，該研究還將 MSC 外泌體與人臍靜脈內皮細胞進行共培養一段時間后發現，MSC 外泌體可以有效促進內皮細胞增殖和血管形成；還發現 MSC 外泌體可以通過激活 Akt 等信號通路促進皮膚缺損修復。Zhang 等[47]通過將 MSC 外泌體注射入大鼠慢性不愈合傷口后發現， MSC 外泌體可以有效促進膠原蛋白成熟并加速傷口表皮化。Liang 等[48]研究發現脂肪來源 MSC 外泌體含有豐富的 miR-125a，可以調節血管內皮尖端細胞的形成，進而促進血管形成，加快創面愈合。此外，有研究還發現脂肪來源 MSC 外泌體可以刺激成纖維細胞的增殖、遷移和膠原蛋白合成，同時促進細胞周期蛋白 1、N-鈣黏蛋白、Ⅰ和Ⅲ型膠原、增殖細胞核抗原的表達，進而促進皮膚傷口的愈合[49]。此外，有研究分離獲取了人臍帶來源 MSC 外泌體并應用于大鼠皮膚燒傷模型中，發現 MSC 外泌體可以顯著促進傷口表皮再生和 CK19、PCNA 和膠原蛋白的表達，同時可促進相關細胞增殖并抑制其凋亡[50]。Fang 等[51]還發現人臍帶來源 MSC 外泌體可以通過其包含的 miRNA（miR-21、miR-23a、miR-125b 和 miR-145）抑制 TGF-β2/SMAD2 信號通路進而抑制 α-平滑肌肌動蛋白和膠原過量沉積，在皮膚缺損小鼠模型中可減少瘢痕形成。目前已經有較多研究將 MSC 外泌體應用于皮膚缺損的修復當中并展現了良好的修復能力，但大多數研究仍集中在基礎研究，相關臨床研究尚少。
5 小結與展望
MSC 外泌體作為一類包含了生命體豐富遺傳生物學信息的細胞外囊泡，其內部含有種類豐富的核酸、脂類以及多種蛋白質。目前，研究者們可以成功利用多種相關物理、化學等方法分離鑒定 MSC 外泌體。多種不同來源的 MSC 外泌體可以通過生物體相關分子信號通路直接作用于目的細胞表面相關受體，特異性發揮其靶向作用，進而調節受體細胞相關生物活動發揮特定的生物學效應，對多種器官組織的修復具有十分重要的作用。此外，多種不同來源的 MSC 外泌體在植入生物體內后，可以通過促進局部微血管形成、調節機體免疫炎癥反應、下調相關細胞凋亡基因表達、加快神經纖維突觸髓鞘再生等不同途徑促進局部組織的修復與再生。
臨床中，對于因感染、外傷、退變、遺傳、腫瘤等原因導致的骨、軟骨、神經、皮膚等組織缺損的治療一直是臨床骨科醫生需要面對的一個巨大挑戰。近年來，MSC 外泌體開始逐漸被應用于骨科相關組織修復領域當中，為組織修復與再生帶來了一種全新的治療方式。目前研究發現 MSC 外泌體對骨、軟骨、皮膚、椎間盤、神經等多種組織具備良好的修復能力。因此，MSC 外泌體在組織工程領域具有廣闊的臨床應用前景。不同于研究者對 MSC 的長期研究，研究者對 MSC 外泌體在骨科組織工程領域中的研究尚處于起步階段，當前還有一些問題有待解決：① 如何改進并縮短 MSC 外泌體的提取過程，降低 MSC 外泌體的提取純化成本。② 如何發現更多種不同 MSC 來源的外泌體應用于組織修復過程中，并比較不同 MSC 來源的外泌體在不同種類組織修復過程中的差異。③ 如何利用多種不同來源的 MSC 外泌體聯合不同種類的生物支架材料對不同組織進行修復。④ 明確 MSC 外泌體在組織修復過程中的準確機制、長期療效以及生物安全性。⑤ 明確 MSC 外泌體在生物體內的轉歸以及降解過程。⑥ 研究不同個體之間來源的 MSC 外泌體在植入生物體內后產生的免疫排斥反應大小。雖然當前 MSC 外泌體的相關研究存在諸多困難，但筆者相信隨著生物醫學領域中相關物理化學技術的日趨進步，MSC 外泌體相關研究的進一步深入，將 MSC 外泌體應用于臨床治療過程中正在變為現實。
由創傷、感染、遺傳、腫瘤等原因導致的組織器官缺損一直是骨科醫生需要面對的挑戰。組織工程的出現為組織器官缺損的治療提供了一種新的治療思路。多種來源的間充質干細胞（mesenchymal stem cells，MSC）作為組織工程修復材料的種子細胞被廣泛應用于骨、軟骨等組織的修復當中[1]。越來越多的研究表明，MSC 主要通過分泌包被營養因子的胞外囊泡進而介導損傷組織修復[2]。外泌體是一種直徑 40～100 nm、包含了 RNA 或者蛋白質的盤狀胞外囊泡[3]。MSC 外泌體作為外泌體的一種，因其具備與 MSC 相似的生物學功能，并且更加穩定且易于保存，近年來開始被逐漸應用于組織修復、疾病診斷等多個領域當中[4-6]。本文就 MSC 外泌體的生物學特性、提取鑒定方法、作用機制以及骨科組織修復等多個方面進行綜述。
1 MSC 外泌體的來源組成
MSC 外泌體的形成是一個復雜而有序的動態過程，細胞攝入外源性物質形成早期內吞體，再通過囊膜內陷、囊泡形成等多個過程形成晚期內吞體，晚期內吞體經過細胞內向出芽，包裹相關蛋白質、核酸等物質形成管腔囊泡，與細胞質膜融合，并向細胞外釋放形成外泌體[7]。
MSC 外泌體的組成主要分為蛋白質、核酸及脂類 3 類。蛋白質主要分 2 類，一類是在外泌體普遍表達并可作為標志物用來識別外泌體的蛋白，包括熱休克蛋白 TSG101、Alix、Foltillin，微管蛋白、肌動蛋白，葡萄糖新陳代謝酶，膜轉運和膜融合蛋白以及四跨膜超家族的成員 CD9、CD63、CD81[8]。另一類是特異性蛋白，不同干細胞來源外泌體呈差異性表達[9]。MSC 外泌體中包含多種微 RNA（microRNA，miRNA），可以調控多種信號轉導途徑[10]。MSC 外泌體脂質雙分子結構可以調節外泌體囊泡膜的形成發育與特異性[11]。
2 MSC 外泌體的分離鑒定
基于 MSC 外泌體的物理化學特性，MSC 外泌體的分離鑒定方法主要包括以下幾種。① 超速離心法。超速離心法是目前應用最廣泛的外泌體分離方法。通過采用低速離心、高速離心交替進行，分別去除細胞、死細胞和細胞碎片，再利用超高速離心（>100 000×g）得到外泌體[12]。② 沉淀法。沉淀法是利用聚合物通過“劫持”水分子，從而造成外泌體溶解度的降低，進而在低速離心條件下發生沉降[13]。③ 超濾法。超濾法是利用截留不同分子質量的超濾膜對樣品進行選擇性分離，以便可獲得外泌體[14]。Lai 等[15]成功利用不同分子質量的濾膜成功分離出人 MSC 培養液中的外泌體并用于實驗研究。④ 親和層析法。親和層析法利用相關抗體與外泌體表面帶有的特異性膜蛋白質相互作用，同時將抗體固定于磁珠、色譜固定相等基質上，以實現對外泌體的特異性富集[16]。⑤ 微流控技術。微流控芯片技術是一種基于外泌體理化性質的微尺度分選技術[17]。
MSC 外泌體的鑒定方法主要依靠其形態學特征、顆粒大小以及外泌體特異性蛋白，常見鑒定方法包括電子顯微鏡檢測、粒徑及濃度檢測、蛋白質印跡法、流式細胞術[18-20]。目前常根據不同實驗類型的需要，選擇不同的鑒定方法或者聯合運用上述方法進行鑒定。
3 MSC 外泌體修復的分子生物學機制
MSC 外泌體作用于受體細胞進而調控其細胞活動[21]。其作用方式主要有 2 種：其一，外泌體可以通過其表面的蛋白分子或脂質配體直接激活目標細胞表面的受體；其二，外泌體可以與受體細胞的質膜融合并進入細胞，將自身包含的核酸、蛋白、脂質等分子釋放入受體細胞，進而調控細胞的功能及生物學行為。
MSC 外泌體主要通過以下幾種方式促進組織修復。① 血管生成。研究發現 MSC 外泌體內的一些信號分子可以直接參與某些信號通路的激活，如激活 Notch 通路[22]、Wnt4/β-Catenin 通路[23]，激活血小板源性生長因子信號通路[24]等促進血管生成，進而恢復組織損傷。② 炎癥調節。MSC 外泌體內包含超過 200 種免疫調節蛋白，不僅可以誘導較高水平的白細胞介素（interleukin，IL）-10、轉化生長因子（transforming growth factor，TGF）-β1 等抗炎因子，而且還能減少 IL-1、IL-6、腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）-γ 和 IL-12P40 等炎癥前介質的釋放[25-26]。③ 抑制細胞凋亡。MSC 外泌體可通過上調抗凋亡基因（BCL-2）/ 促凋亡基因（BAX）的比率，抑制細胞凋亡[27]。此外，MSC 外泌體可釋放多種具有抗凋亡作用的 miRNA，如 miRNA-19a、miR-21、miR-22、miR-210 等[28-30]。
4 MSC外泌體在骨科的應用研究進展
4.1 骨修復
創傷、腫瘤、遺傳、感染等各種原因導致的大面積骨缺損一直是臨床骨科醫生需要面臨的巨大挑戰。研究發現 MSC 外泌體不僅可直接調節并誘導 MSC 增殖、分化為成骨細胞譜系[31]，具有顯著的誘導成骨作用，還可以通過促進骨缺損部位血管生成促進骨組織再生[32]。Furuta 等[33]通過對不同骨折小鼠注射 MSC 外泌體后發現，外泌體組的骨折愈合時間明顯縮短。MSC 外泌體與支架材料、生物活性因子結合也可以達到一個更好的促進骨分化的作用，Zhang 等[34]研究發現 MSC 外泌體結合 β-磷酸三鈣支架比單純應用 β-磷酸三鈣支架能夠激活 磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶 B（protein kinase B，PKB，又稱 Akt）信號通路，具有更好的成骨活性，能夠有效地促進骨缺損的修復。
4.2 軟骨修復
MSC 外泌體近年來逐步被應用于軟骨缺損的修復過程中。最早，Zhang 等[35]為明確 MSC 外泌體是否能修復骨軟骨缺損，通過對股骨遠端軟骨缺損的大鼠模型分別注射 MSC 外泌體和生理鹽水，12 周后研究者發現 MSC 外泌體加速了新生軟骨組織的填充以及細胞外基質的沉積，增強Ⅱ型膠原基質和硫酸化糖胺聚糖合成，軟骨和軟骨下骨完全恢復。而對照組中僅僅出現關節軟骨的纖維性修復。該研究證明 MSC 外泌體具備一定的軟骨修復能力，為非細胞注射提供了一種新的治療思路。有研究發現過表達 miR-92a-3p 基因的 MSC 外泌體可以直接通過 WNT5A 信號通路促進軟骨修復并抑制軟骨降解[36]。此外，Zhu 等[37]研究比較了誘導多能干細胞和滑膜干細胞來源的外泌體在治療骨關節炎大鼠模型中的作用，研究發現兩者都可減緩大鼠模型骨關節炎，但前者因其可更好地刺激軟骨細胞遷移和增殖，展現出了更好的軟骨修復能力。此研究發現了不同 MSC 外泌體在軟骨修復方面仍展現出了一定的差異性，但目前對比不同 MSC 外泌體進行軟骨修復的研究較少，仍需進一步研究確定。
4.3 椎間盤修復
椎間盤修復一直是組織工程領域的一個難題。髓核的結構特殊使得其內環境處于低氧且營養物質匱乏的狀態，傳統的 MSC 移植后成活效率較低，這極大限制了其治療的效果[38]。MSC 外泌體因其穩定性以及易保存性有可能成為椎間盤再生修復的一種新的治療手段。
Lu 等[39]研究發現 MSC 外泌體可以促進退化髓核細胞增殖并分泌出更健康的細胞外基質。Cheng 等[40]發現 MSC 外泌體可通過上調髓核細胞細胞外基質合成作用并降低細胞外基質降解酶的表達促進髓核細胞再生。該研究還發現 MSC 外泌體可以影響髓核細胞 IL/TNF 的生成，進而減少硫酸軟骨素合成酶的表達進而促進椎間盤退變的修復。但目前有關 MSC 外泌體用于椎間盤修復的治療仍較少，其修復能力尚需進一步研究確定。
4.4 脊髓修復
脊髓損傷是以神經元損傷、軸突破壞和脫髓鞘病變為特點的嚴重且復雜的臨床疾病，由于其較高的發病率和復雜的病理過程，目前臨床上仍然缺乏有效的治療方法。而許多研究發現外泌體中特定的 miRNA-17-92 可靶向作用于信號通路蛋白 Akt、哺乳動物雷帕霉素靶蛋白、糖原合成酶激酶-3β，促進其磷酸化，激活相應的信號通路促進軸突生長，促進髓鞘再生[41-42]。此外，Lankford 等[43]通過研究認為 MSC 主要通過分泌外泌體的方式進行脊髓損傷的修復。Sun 等[44]通過將人臍帶來源 MSC 外泌體靜脈注射至脊髓損傷大鼠模型中，發現 MSC 外泌體可以下調 TNF-α、人巨噬細胞炎性因子-1α、IL-6 和 γ-干擾素等炎癥介質，改善脊髓損傷后的神經功能恢復。Huang 等[45]通過靜脈注射 MSC 外泌體于脊髓損傷大鼠模型中，發現 MSC 外泌體可以上調抗炎癥蛋白和抗凋亡蛋白的表達，減少促凋亡蛋白和炎癥前介質釋放，抑制細胞凋亡。
4.5 皮膚修復
糖尿病、免疫缺陷、外傷、感染等多種原因導致的慢性長期不愈合創面依然是臨床醫生需要面對的一個臨床難題。近年來，越來越多的研究者開始利用 MSC 外泌體用于皮膚創面修復。Shabbir 等[46]分離獲取了 MSC 外泌體分別與糖尿病和正常人來源的成纖維細胞進行共培養后發現，MSC 外泌體可以按照劑量依賴性的方式促進成纖維細胞增殖和遷移；此外，該研究還將 MSC 外泌體與人臍靜脈內皮細胞進行共培養一段時間后發現，MSC 外泌體可以有效促進內皮細胞增殖和血管形成；還發現 MSC 外泌體可以通過激活 Akt 等信號通路促進皮膚缺損修復。Zhang 等[47]通過將 MSC 外泌體注射入大鼠慢性不愈合傷口后發現， MSC 外泌體可以有效促進膠原蛋白成熟并加速傷口表皮化。Liang 等[48]研究發現脂肪來源 MSC 外泌體含有豐富的 miR-125a，可以調節血管內皮尖端細胞的形成，進而促進血管形成，加快創面愈合。此外，有研究還發現脂肪來源 MSC 外泌體可以刺激成纖維細胞的增殖、遷移和膠原蛋白合成，同時促進細胞周期蛋白 1、N-鈣黏蛋白、Ⅰ和Ⅲ型膠原、增殖細胞核抗原的表達，進而促進皮膚傷口的愈合[49]。此外，有研究分離獲取了人臍帶來源 MSC 外泌體并應用于大鼠皮膚燒傷模型中，發現 MSC 外泌體可以顯著促進傷口表皮再生和 CK19、PCNA 和膠原蛋白的表達，同時可促進相關細胞增殖并抑制其凋亡[50]。Fang 等[51]還發現人臍帶來源 MSC 外泌體可以通過其包含的 miRNA（miR-21、miR-23a、miR-125b 和 miR-145）抑制 TGF-β2/SMAD2 信號通路進而抑制 α-平滑肌肌動蛋白和膠原過量沉積，在皮膚缺損小鼠模型中可減少瘢痕形成。目前已經有較多研究將 MSC 外泌體應用于皮膚缺損的修復當中并展現了良好的修復能力，但大多數研究仍集中在基礎研究，相關臨床研究尚少。
5 小結與展望
MSC 外泌體作為一類包含了生命體豐富遺傳生物學信息的細胞外囊泡，其內部含有種類豐富的核酸、脂類以及多種蛋白質。目前，研究者們可以成功利用多種相關物理、化學等方法分離鑒定 MSC 外泌體。多種不同來源的 MSC 外泌體可以通過生物體相關分子信號通路直接作用于目的細胞表面相關受體，特異性發揮其靶向作用，進而調節受體細胞相關生物活動發揮特定的生物學效應，對多種器官組織的修復具有十分重要的作用。此外，多種不同來源的 MSC 外泌體在植入生物體內后，可以通過促進局部微血管形成、調節機體免疫炎癥反應、下調相關細胞凋亡基因表達、加快神經纖維突觸髓鞘再生等不同途徑促進局部組織的修復與再生。
臨床中，對于因感染、外傷、退變、遺傳、腫瘤等原因導致的骨、軟骨、神經、皮膚等組織缺損的治療一直是臨床骨科醫生需要面對的一個巨大挑戰。近年來，MSC 外泌體開始逐漸被應用于骨科相關組織修復領域當中，為組織修復與再生帶來了一種全新的治療方式。目前研究發現 MSC 外泌體對骨、軟骨、皮膚、椎間盤、神經等多種組織具備良好的修復能力。因此，MSC 外泌體在組織工程領域具有廣闊的臨床應用前景。不同于研究者對 MSC 的長期研究，研究者對 MSC 外泌體在骨科組織工程領域中的研究尚處于起步階段，當前還有一些問題有待解決：① 如何改進并縮短 MSC 外泌體的提取過程，降低 MSC 外泌體的提取純化成本。② 如何發現更多種不同 MSC 來源的外泌體應用于組織修復過程中，并比較不同 MSC 來源的外泌體在不同種類組織修復過程中的差異。③ 如何利用多種不同來源的 MSC 外泌體聯合不同種類的生物支架材料對不同組織進行修復。④ 明確 MSC 外泌體在組織修復過程中的準確機制、長期療效以及生物安全性。⑤ 明確 MSC 外泌體在生物體內的轉歸以及降解過程。⑥ 研究不同個體之間來源的 MSC 外泌體在植入生物體內后產生的免疫排斥反應大小。雖然當前 MSC 外泌體的相關研究存在諸多困難，但筆者相信隨著生物醫學領域中相關物理化學技術的日趨進步，MSC 外泌體相關研究的進一步深入，將 MSC 外泌體應用于臨床治療過程中正在變為現實。