骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（Bone marrow-derived mesenchymal stem cells，BMSCs）是來源于中胚層具有多向分化潛能的干細(xì)胞[1]，在特定條件下，可分化為不同類型的細(xì)胞[2]，如骨、軟骨、心肌細(xì)胞、上皮細(xì)胞和肝細(xì)胞等。BMSCs 主要存在于全身結(jié)締組織中，骨髓中含量最豐富，來源充足，容易獲得，能在體外培養(yǎng)擴(kuò)增，廣泛應(yīng)用于多個(gè)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如組織工程、基因治療和器官移植[3，4]。但隨著進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，BMSCs 在疾病中發(fā)揮作用可能并不是因?yàn)槠渥晕以鲋撤只奶攸c(diǎn)，而是通過旁分泌機(jī)制來實(shí)現(xiàn)的[5]，其中外泌體是間充質(zhì)干細(xì)胞旁分泌的重要組成部分[6]。

外泌體（Exosome，Exo）是在上個(gè)世紀(jì)被發(fā)現(xiàn)的，觀察到網(wǎng)織紅細(xì)胞能夠分泌一種小囊泡，能介導(dǎo)受體的清除，然而在當(dāng)時(shí)研究者只將其看作是細(xì)胞不需要的成分并未關(guān)注[7]。直到Zitvogel 等[8]研究證實(shí)了Exo 可能是介導(dǎo)細(xì)胞間信息交流的重要物質(zhì)，與其相關(guān)研究不斷增加。已有研究發(fā)現(xiàn)可以從機(jī)體體液中分離出Exo，如尿液、唾液、血清、母乳、羊水、惡性胸腔積液等，幾乎包括所有的體液[9]。有文獻(xiàn)表明間充質(zhì)干細(xì)胞相比其他細(xì)胞能夠產(chǎn)生足夠數(shù)量的外泌體，其干細(xì)胞的增殖分化特性是通過Exo 進(jìn)行調(diào)控的[10]，目前研究較多的是BMSCs?，F(xiàn)對(duì)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞來源外泌體（BMSCs-Exo）在各個(gè)系統(tǒng)疾病中的最新應(yīng)用進(jìn)展作一綜述。

1 外泌體生物學(xué)特性

1.1 外泌體概念外泌體是特殊的膜外囊泡，其直徑為40～100nm，密度為1.13～1.19g/ml，具有穩(wěn)定的雙分子磷脂結(jié)構(gòu)，能保護(hù)其自身攜帶的DNA 片段、miRNA、mRNA 以及功能性蛋白等生物活性物質(zhì)不被破壞[11]，能通過組織液或血液運(yùn)輸至靶細(xì)胞，在細(xì)胞間信息傳遞過程中發(fā)揮重要作用，因此可認(rèn)為是細(xì)胞間的通訊信使[12]。

1.2 外泌體的形成與生物學(xué)功能

1.2.1 外泌體形成過程 外泌體的形成是按照特定方向進(jìn)行的，最初部分細(xì)胞膜向內(nèi)凹陷形成早期核內(nèi)體，接著再次凹陷并選擇性地包裹胞漿內(nèi)的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)及核酸物質(zhì)而形成晚期核內(nèi)體或稱多泡小體，然后這些多泡小體會(huì)轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞膜或經(jīng)溶酶體途徑降解，多泡小體與細(xì)胞膜融合，最后釋放出里面的小囊泡，即為外泌體[13]。

釋放至細(xì)胞外的外泌體通過內(nèi)分泌或旁分泌的方式作用于靶細(xì)胞。外泌體與靶細(xì)胞有3 種作用方式：①外泌體可直接與細(xì)胞膜融合；②外泌體通過細(xì)胞膜表面的受體識(shí)別進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)；③外泌體能被靶細(xì)胞內(nèi)吞進(jìn)入胞內(nèi)[14]。與靶細(xì)胞作用后，外泌體還可通過釋放自身的活性物質(zhì)將信息傳遞給靶細(xì)胞，從而介導(dǎo)細(xì)胞間的信息交流，調(diào)控靶細(xì)胞的生理過程。

1.2.2 外泌體生物學(xué)功能 外泌體行使的生物學(xué)功能和其本身所含的蛋白質(zhì)、mRNA、miRNA 及周圍的微環(huán)境有關(guān)，作用于靶細(xì)胞后釋放內(nèi)容物激活胞內(nèi)相關(guān)信號(hào)通路，進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞的功能和生物學(xué)行為[15，16]，如細(xì)胞凋亡、血管生成、再生修復(fù)、炎癥反應(yīng)和免疫應(yīng)答等[17]。此外，外泌體可作為miRNA的運(yùn)載體，在細(xì)胞間傳遞miRNA，miRNA 可降解靶細(xì)胞內(nèi)mRNA 而引發(fā)mRNA 沉默，調(diào)控目的蛋白的表達(dá)[18]。基于外泌體可運(yùn)載活性物質(zhì)這一特性，最新研究還發(fā)現(xiàn)外泌體可以作為藥物載體，將藥物包裹并且靶向傳遞至靶細(xì)胞，用來替代某些易水解的藥物，提高療效[19]。外泌體的這些生物學(xué)功能在很大程度上有助于各種疾病的治療。

2 骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞來源外泌體在疾病診治中的應(yīng)用

2.1 在呼吸系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用急性肺損傷（ALI）是常見的肺部疾病，可導(dǎo)致肺泡上皮細(xì)胞及毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷，肺泡及肺間質(zhì)彌漫性水腫，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致急性呼吸窘迫綜合征[20，21]，造成較大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，已有研究證實(shí)BMSCs 治療急性肺損傷的動(dòng)物模型具有一定療效[22]。ALI 是引起多器官功能障礙的主要原因，Liu 等[23]通過阻斷大鼠腸系膜上動(dòng)脈建立腸缺血再灌注（IIR）模型，發(fā)現(xiàn)靜脈注射BMSCs-Exo 后能通過減少肺細(xì)胞凋亡和下調(diào)TLR4 受體的表達(dá)以及抑制NF-κB 通路的激活來減弱IIR 引起的肺損傷，說明BMSCs-Exo 可能通過抑制TLR4/NF-κB 信號(hào)通路調(diào)控炎癥損傷從而發(fā)揮肺保護(hù)作用，提示了IIR 介導(dǎo)的ALI 的外泌體治療方法是一種新的潛在策略。Phinney 等[24]發(fā)現(xiàn)BMSCs 不僅能通過細(xì)胞外囊泡（EVs）運(yùn)輸線粒體調(diào)控巨噬細(xì)胞活性和肺組織功能，而且攜帶miR-451 的EVs 可使巨噬細(xì)胞對(duì)攝入的線粒體失去敏感性，減輕實(shí)驗(yàn)性矽塵誘導(dǎo)肺纖維化的損傷。說明外泌體自身所含的miRNA 也參與BMSCs-Exo在疾病中的應(yīng)用。Zhang 等[25]證實(shí)在缺氧環(huán)境中BMSCs-Exo 能被鄰近癌細(xì)胞吸收，促進(jìn)癌細(xì)胞侵襲，這與外泌體自身的miRNA 相關(guān)，Exo介導(dǎo)miR-193a-3p、miR-210-3p 和miR-5100 轉(zhuǎn)移可通過激活STAT3 信號(hào)通路促進(jìn)肺癌細(xì)胞侵襲，這些外泌體攜帶的miRNA 有望成為無創(chuàng)腫瘤進(jìn)展的生物標(biāo)志物。

2.2 在循環(huán)系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用缺血性心肌梗死會(huì)導(dǎo)致心肌細(xì)胞壞死和瘢痕形成，進(jìn)而影響心臟的功能。雖然目前有方法能在一定程度上改善心肌梗死后的心臟功能，但卻不能替換已壞死的心肌細(xì)胞[26]。Teng 等[27]研究發(fā)現(xiàn)BMSCs-Exo 顯著誘導(dǎo)臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的增殖遷移，可損傷T 細(xì)胞功能，縮小梗死面積，保持心臟收縮和舒張功能，顯著提高新功能毛細(xì)血管的密度，促進(jìn)血流恢復(fù)，說明BMSCs-Exo能促進(jìn)血管再生，抑制炎癥反應(yīng)，從而改善缺血性損傷后的心臟功能。Bian 等[28]也發(fā)現(xiàn)BMSCs-Exo能夠改善心肌損傷，在低氧的刺激下BMSCs 能分泌大量的EVs，并且在大鼠心肌內(nèi)注射EVs 能顯著提高血流恢復(fù)的速度，減小梗死面積以及維持心臟的收縮和舒張功能。心肌缺血再灌注損傷（I/R）是指心肌組織發(fā)生缺血后，通過治療恢復(fù)血液供應(yīng)引起心肌細(xì)胞凋亡、壞死甚至導(dǎo)致心跳驟停的發(fā)生[29]。Chen 等[30]用結(jié)扎左前降支冠狀動(dòng)脈的方法建立大鼠I/R 模型探討B(tài)MSCs-Exo 攜帶的miR-125b 對(duì)I/R 大鼠的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)miR-125b 在I/R 心肌組織和細(xì)胞中表達(dá)下調(diào)，而注射攜帶miR-125b 的BMSCs-Exo 可顯著提高細(xì)胞存活率，降低凋亡率，減輕I/R 大鼠心肌組織的病理損傷，表明BMSCs 衍生的攜帶miR-125b 的外泌體可保護(hù)心肌I/R。

2.3 在消化系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用肝臟作為各種物質(zhì)代謝、能量轉(zhuǎn)換的樞紐器官，其損傷修復(fù)是重點(diǎn)研究的內(nèi)容。研究表明，MSCs-EVs 可以減少小鼠肝細(xì)胞損傷，促進(jìn)肝細(xì)胞增殖，從而發(fā)揮保護(hù)作用[31]。而BMSCs-Exo 同樣在消化系統(tǒng)疾病中發(fā)揮重要作用。急性肝衰竭（Acute liver failure，ALF）是由多種因素引起的肝細(xì)胞壞死或肝功能障礙的臨床綜合征[32]。Zhao 等[33]通過建立D-半乳糖胺和脂多糖誘導(dǎo)的肝細(xì)胞損傷和凋亡模型，發(fā)現(xiàn)經(jīng)BMSCs-Exo處理后，促凋亡蛋白Bax 和Caspase-3 的裂解表達(dá)水平都明顯降低，抗凋亡蛋白Bcl-2 表達(dá)水平上調(diào)，表明BMSCs-Exo 具有降低急性肝衰竭后肝細(xì)胞凋亡的作用，尤其是發(fā)現(xiàn)BMSCs-Exo 通過促進(jìn)自噬來減少肝細(xì)胞凋亡。Pan 等[34]在進(jìn)行體外實(shí)驗(yàn)時(shí)指出骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞條件培養(yǎng)液可促進(jìn)肝細(xì)胞的分化，能明顯阻止由H2O2介導(dǎo)的肝細(xì)胞凋亡。王如嶺等[35]發(fā)現(xiàn)小鼠移植BMSCs 來源的外泌體后，肝纖維化得到了一定程度的改善，說明BMSCs-Exo 對(duì)小鼠肝纖維化具有一定的治療和預(yù)防作用，但具體作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究。潰瘍性結(jié)腸炎臨床癥狀多樣，多反復(fù)發(fā)作，給多數(shù)患者的生活帶來了很大困擾。Yang 等[36]發(fā)現(xiàn)在結(jié)腸炎模型中注 射BMSCs-EVs 后發(fā)現(xiàn)NF-κBp65、TNF-α 和IL-1β 等促炎細(xì)胞因子水平下降，觀察到疾病活動(dòng)度指數(shù)和組織學(xué)結(jié)腸損傷有所降低，指出BMSCs-EVs 可在一定程度上逆轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)性結(jié)腸炎。

2.4 在運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用近年研究發(fā)現(xiàn)BMSCs-Exo 在促進(jìn)成骨分化、骨與軟骨再生過程中起著重要作用，也可有效改善骨質(zhì)疏松癥狀。Qin 等[37]為探討B(tài)MSCs-EVs 在調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞活性和骨再生中的作用，通過體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)EVs 在體外對(duì)成骨基因和成骨細(xì)胞分化有正向調(diào)節(jié)作用，但對(duì)成骨細(xì)胞增殖無抑制作用；此外，還發(fā)現(xiàn)BMSCs-EVs 在臨界大小的顱骨骨缺損處導(dǎo)致更多的新骨形成。Zhang 等[38]通過股骨骨折大鼠模型實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)移植注射BMSCs-Exo 可促進(jìn)骨生成和血管生成，從而促進(jìn)骨折愈合，這種促進(jìn)作用可能歸因于激活BMP-2/Smad1/RUNX2 和HIF-1α/VEGF 信號(hào)通路。同樣，F(xiàn)uruta 等[39]通過建立CD9-/-小鼠股骨骨折愈合模型，發(fā)現(xiàn)小鼠的骨折愈合緩慢，通過注射BMSCs-Exo 能夠促進(jìn)軟骨內(nèi)成骨，加速在條件培養(yǎng)基中骨折愈合，而注射缺乏外泌體的條件培養(yǎng)基則未出現(xiàn)這種情況，說明外泌體可作為促進(jìn)組織修復(fù)的一種新信號(hào)因子。骨質(zhì)疏松癥（osteoporosis，OP） 是最常見的骨骼疾病，易發(fā)生骨折，嚴(yán)重威脅中老年人的健康[40]。葉慶元等[41]發(fā)現(xiàn)外泌體攜帶的miRNA 與維持機(jī)體骨量代謝平衡的相關(guān)激素密切相關(guān)。小鼠體內(nèi)注射BMSCs-Exo，發(fā)現(xiàn)外泌體可通過轉(zhuǎn)運(yùn) miR-26，恢復(fù)雌激素缺乏導(dǎo)致的骨質(zhì)疏松模型小鼠的成骨分化功能并緩解骨質(zhì)疏松，有望成為未來治療骨質(zhì)疏松的重要方法。

2.5 在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用腦損傷與腦卒中是神經(jīng)系統(tǒng)常見的疾病，其中腦卒中具有高發(fā)病率、高致殘率和高死亡率等特點(diǎn)，是危害社會(huì)健康的嚴(yán)重疾病[42]，但目前的治療手段效果不明顯。Zhang 等[43]為探討人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞來源外泌體（hBMSCs-Exo）改善實(shí)驗(yàn)性腦損傷（TBI）后的功能，通過Wistar 大鼠經(jīng)皮質(zhì)控制撞擊建立TBI 模型，尾靜脈注射hBMSCs-Exo，發(fā)現(xiàn)hBMSCs-Exo 通過促進(jìn)內(nèi)源性血管生成和神經(jīng)生成，減少神經(jīng)炎癥，在一定程度上顯著改善了TBI 后大鼠的功能恢復(fù)。Xiong 等[44]采用血管內(nèi)穿孔法建立蛛網(wǎng)膜下腔出血（SAH）模型，發(fā)現(xiàn)股靜脈注射Exo 能改善SAH 后的神經(jīng)功能，降低腦含水量，維持血腦屏障的完整性；同時(shí)也發(fā)現(xiàn)BMSCs-Exo 可通過釋放miRNA129-5p抑制HMGB1-TLR4 通路的活性，發(fā)揮抗炎、抗凋亡作用，減輕SAH 后的早期腦損傷。Zhao 等[45]指出過表達(dá)microRNA-25 的BMSCs-Exo 可降低脊髓缺血模型大鼠的IL-1β 和TNF-α 水平，增加脊髓中的超氧化物歧化酶活性，保護(hù)存活的神經(jīng)元，證實(shí)外泌體可通過microRNA-25 增強(qiáng)BMSCs 對(duì)缺血性脊髓治療的神經(jīng)保護(hù)作用。

2.6 在其他系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用來自骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的外泌體已經(jīng)應(yīng)用于呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)疾病中。隨著近幾年對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞的大量研究，BMSCs-Exo 在其他疾病中也有廣泛應(yīng)用。在泌尿系統(tǒng)疾病中，Wang等[46]研究發(fā)現(xiàn)通過BMSCs-Exo 干預(yù)可使大鼠缺血再灌注腎臟損傷模型血清肌酐、BUN 水平降低，改善腎臟病理損傷，減少凋亡細(xì)胞數(shù)量，使炎性因子及Caspase-3 表達(dá)降低。在生殖系統(tǒng)疾病中，周政等[47]發(fā)現(xiàn)經(jīng)BMSCs-Exo 治療后，大鼠血清中E2上升、FSH 水平下降，接近正常水平，各級(jí)卵泡數(shù)目均明顯增加，與模型組比較差異顯著；說明BMSCs-Exo 可通過調(diào)節(jié)血清中各激素含量，促進(jìn)卵泡發(fā)育，修復(fù)卵巢功能。在乳腺疾病中，王丹丹等[48]發(fā)現(xiàn)小鼠乳腺癌細(xì)胞通過注射BMSCs-Exo 能夠增加其增殖、遷移及侵襲能力，其機(jī)制可能與上調(diào) PI3K/Akt信號(hào)通路有關(guān)。目前BMSCs-Exo 應(yīng)用于多個(gè)系統(tǒng)疾病的研究，為今后臨床藥物的研究與應(yīng)用提供了新的思路。

3 小結(jié)

外泌體具有穩(wěn)定的雙分子磷脂結(jié)構(gòu)，能保護(hù)其自身攜帶的DNA 片段、miRNA、mRNA 及功能性蛋白等活性物質(zhì)，通過內(nèi)分泌或旁分泌的方式作用于靶細(xì)胞，與靶細(xì)胞作用后，外泌體通過釋放內(nèi)容物將信息傳遞給靶細(xì)胞，在細(xì)胞間的信息傳遞過程中起著重要作用，調(diào)控細(xì)胞生物學(xué)行為。外泌體攜帶的miRNA，可在細(xì)胞間傳遞，能夠促進(jìn)BMSCs-Exo在某些疾病中的作用。雖然目前BMSCs-Exo 在動(dòng)物模型中可應(yīng)用于多個(gè)系統(tǒng)疾病，減輕炎癥反應(yīng)及細(xì)胞損傷，也可作為藥物載體，具有一定的應(yīng)用前景，為疾病的治療和預(yù)防提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，但也存在許多難題，如如何高效大量地提取外泌體、如何保存以確保其活性、如何確定最適使用濃度以及如何將藥物包埋入外泌體而不被分解等。目前對(duì)BMSCs-Exo 的研究還處于初期階段，其作用于靶細(xì)胞的具體機(jī)制仍不明確，有待于進(jìn)一步研究。