间充质干细胞外泌体在脑卒中治疗中的应用

间充质干细胞（MSCs）是一种来自于中胚层的多能干细胞，具有高度的自我更 新及多向分化潜能，并在适宜的条件下具有诱导分化为肌细胞、软骨细胞、成骨细胞、成脂细胞 等多种细胞的能力。

MSCs不仅具有多向分化潜能，而且还具有免疫调节功能，可抑制多种免 疫细胞的性能，调节免疫应答。

近年来，研究发现，来源于 MSCs 的外泌体（MSCs-Exo）具有与 MSCs 相似的组织损伤修复和再生功能。外泌体（exosome）是多种细胞分泌的膜外小囊泡，直 径 30 ~ 200 nm，可以转运核酸、脂质和蛋白质，参与细胞间的信息交流。

与 MSCs 相比，外泌体 用于临床疾病的治疗更加稳定，体内同种异体给药后免疫排斥反应的可能性较低，并可为各种 疾病提供替代疗法。MSCs-Exo 逐渐成为新的研究热点。

脑卒中（stroke）俗称中风，包括缺血性脑卒中（脑梗死）和出血性脑卒中（脑实质出血、脑室出血、蛛网膜下腔出血）。根据世界卫生组织定义，脑卒中指多种原因导致脑血管受损，局灶性（或整体）脑组织损害，引起临床症状超过24小时或致死。具有发病率、致残率、复发率和死亡率高的特点。脑卒中是中国居民第一位死亡原因。缺血性卒中占所有卒中的75%-90%，出血性卒中只占10-25%。

脑卒中患者具有高致死、致残率及较高的发病 率，因此预防和治疗十分重要。

研究发现，外泌体中的mRNA和microRNA(miRNA)可从一个细胞转移到另一个细胞中，并在新的细胞中发挥功能。间充质干细胞来源外泌体可通过减轻炎症反应并且促进血管新生和神经发生，从而有效促进脑卒中后身体功能的恢复。

近年来，随着对外泌体研究的深入，已证实外泌体调控的细胞间信息交流过程也广泛参与了脑血管系统的生理、病理过程，并在脑卒中疾病发生发展机制中扮演着重要的角色。

1.外泌体可用于治疗脑卒中

体外模拟脑缺血微环境，采用脑缺血组织提取物刺激 MSCs 提取其外泌体，以此获得的MSCs-Exo 含有多种神经源性和血管生成因子，可用于治疗脑卒中。

2019年成均馆大学医学院中风转化和干细胞研究实验室等科研团队在 Transl Stroke Res .上发表了题为Application of Mesenchymal Stem Cell-Derived Extracellular Vesicles for Stroke: Biodistribution and MicroRNA Study（间充质干细胞来源的细胞外囊泡在中风中的应用：生物分布和 MicroRNA 研究）的研究报告。

该报告指出，间充质干细胞 (MSCs) 通过多种生物活性物质发挥其治疗能力，包括梗塞组织中的营养因子、microRNA 和细胞外囊泡 (EVs)。

因此，研究人员假设 MSC 衍生的 EV (MSC-EV) 具有与 MSC 相似的治疗分子。此外，鉴于它们作为纳米级和脂质屏蔽颗粒的性质，MSC-EV 的静脉输注将优于 MSC，作为一种更安全的治疗方法。

在这项研究中，研究人员研究了 MSC-EV 在大鼠中风模型中的生物分布、治疗效果和作用方式。

MSC-EVs 在体内成功地刺激了神经发生和血管生成。与 MSC 治疗组相比，MSC-EV 治疗的大鼠表现出比对照组更大的行为改善 (p

研究人员使用荧光标记的 MSC-EV 和 MSC 进行的生物分布研究表明，梗死半球中 MSC-EV 的数量以剂量依赖性方式增加，并且在肺和肝脏中很少发现。

此外，与 fibro-EVs 相比，MSC-EVs 高度包含与神经发生和/或血管生成相关的各种蛋白质和 microRNAs (miRNAs)。

进一步分析了这些 miRNA，发现 miRNA-184 和 miRNA-210 分别对促进 MSC-EV 的神经发生和血管生成至关重要。MSC-EV 是用于中风治疗的 MSC 的理想替代品，具有相似的药用能力，但安全性更高，克服了干细胞治疗中与细胞相关的限制。

2.不同细胞来源外泌体对脑卒中的治疗作用

越来越多的研究发现，不同细胞来源的外泌体在治疗脑卒中时发挥着重要作用。

如体内研究表明，脂肪干细胞（ADSCs）来源的外泌体促进 M2型小胶质细胞极化，显著减少脑卒中梗死面积；体外研究表明，抑制自噬显著降低缺氧诱导的炎症反应，外泌体通过逆转缺氧诱导的炎症反应而更有效地抑制小胶质细胞极化至M1型。

研究发现，在大鼠短暂性大脑中动脉栓塞后立即注射M2小胶质细胞来源外泌体后，M1小胶质细胞减少，M2小胶质细胞增多，M2小胶质细胞来源外泌体治疗组IL-1、肿瘤坏死因子-α表达低于对照组，IL-10和转化生长因子-β表达高于对照组，提示M2小胶质细胞来源外泌体治疗可抑制短暂性大脑 中动脉栓塞后的炎症反应。

研究发现T2型糖尿病大鼠脑卒中后给予内皮细胞来源外泌体治疗可增加T2型糖尿病卒中大鼠脑缺血区域血管密度、轴突和髓鞘密度，提示内皮细胞来源外泌体促进血管生成和轴突重塑。

间充质干细胞来源外泌体穿过血脑屏障对脑卒中发挥治疗作用，运送内容物至靶细胞调节靶基因。

3.外泌体miRNA对脑卒中的作用 

研究表明，外泌体治疗脑卒中具有显著疗效， 外泌体内容物具有复杂性和差异性等特点，miRNA 是外泌体主要内容物之一。miRNAs 参与细胞增殖、炎症、氧化应激和凋亡等生理过程，同时一个miRNA可以靶向多个基因，一个基因被多个miRNA 靶向作用。

外泌体将所含miRNAs 转移至受 体 细 胞 达 到 治 疗 目 的 。如 MSC 来 源 的外泌体miRNA-17-92和miRNA-133b促进缺血性卒中后轴 突重塑和功能恢复。

神经元来源外泌体 miR132 已被报道为介导神经血管通讯的细胞间信号。最近的一项研究表明，创伤性脑损伤后小胶 质细胞来源外泌体miRNA-124增加，通过将miRNA-124转移到神经元中，抑制神经元炎症，促进轴突生长。

外泌体miRNA 对脑卒中起治疗作用的有 miRNA-124、miRNA-126、miRNA-145、miRNA30d-5p、miRNA-133b 及 miRNA-17-92,起诊断作用的有miRNA-30a-5p 及 miRNA-98-3p 等，起预后评 估作用的有miRNA-134等。

总之，脑卒中后，外泌体在神经保护和神经功能修复这一系列过程中涉及到多种胞间信号通路的精密调控，神经血管单元的重建对神经功能修复有着举足轻重的影响；外泌体通过胞间信号沟通，靶向调节多种胞间信号通路，在调节脑卒中后的神经功能恢复中，具有巨大潜能。