目前，间充质干细胞因其通过旁分泌衍生的外泌体（MSC-EVs）可以将其货物从母细胞转运到受体细胞的特性受到了广泛关注。椎间盘退变是由一系列复杂的分子机制引起的衰老和损伤的过程，通常由细胞外基质（ECM）分解和合成代谢紊乱引起，导致髓核（NP）中水分含量的损失以及随后的椎间盘退行性变。EVs被视为细胞特异性分泌的膜泡（30-150 nm），参与细胞间通讯。MSC-EVs通过促进细胞增殖和组织再生，调节炎症反应和减少细胞凋亡，在治疗IVDD方面具有治疗潜力。近日，吉林大学第一医院脊柱外科付长峰教授团队以“Application of mesenchymal stem cell-derived exosomes from different sources in intervertebral disc degeneration”为题在Frontiers in Bioengineering and Biotechnology杂志（中科院工程技术2区，IF=6.064）上发表综述论文(2022 Oct 7;10:1019437)，阐述不同来源的MSC-EVs在椎间盘退变中的应用。并分析了MSC-EVs在椎间盘退变治疗中应用的前景与挑战。课题组夏远亮为第一作者，付长峰教授为通讯作者。椎间盘变性（IVDD）是腰背部疼痛的主要原因，导致患者的心理和经济负担。仅在美国，腰背痛治疗的费用每年就超过1000亿美元。由于衰老，肥胖，慢性压力和吸烟等风险因素，IVDD的患病率逐年增加。IVDD的临床治疗主要包括药物治疗，卧床休息，牵引，针灸，按摩、电热治疗和手术治疗。物理治疗只能延缓患者的疼痛，但不能从根本上消除IVDD的病因。当患者不能耐受疼痛或有严重的神经系统症状时，则需要手术治疗。手术切除IVD 或椎板减压可消除患病节段，但会损害邻近的正常 IVD。IVD切除后再次突出的风险高达21.2%。细胞疗法在再生医学的发展中发挥了至关重要的作用。细胞移植促进退行性组织的再生。然而，由于IVD缺乏血管结构，无法为移植的间充质干细胞（MSCs）提供足够的营养。此外，死亡细胞释放有害物质还会加重IVDD。细胞外囊泡（EVs）作为一种新兴的治疗方法已被广泛研究。由旁分泌MSCs产生的EVs保留了MSCs的潜力，并作为载体将其内容物输送到靶细胞以调节靶细胞活性。由于其双层膜结构，EVs具有低免疫原性并且没有免疫排斥反应还能降低细胞疗法带来的副作用。因此，EVs被认为是IVDD新兴的治疗方式。椎间盘内注射MSC-EVs后，EVs依靠膜结构在细胞间进行物质传递，通过释放其携带的miRNA和蛋白质调控髓核细胞（NPC）。MSC-EVs通过抑制活性氧（ROS）和NLRP3炎症小体的产生降低NPC的氧化应激和炎症反应，进而延缓NPC凋亡。此外，MSC-EVs还能向NPC提供线粒体相关蛋白，促进线粒体功能的恢复。研究还发现MSC-EVs通过减少ECM中基质金属蛋白酶13（MMP-13）并通过上调Ⅱ型胶原蛋白和糖胺聚糖（GAG）的表达来减缓IVDD的进展。不同来源的MSC-EVs具有不同的优劣势。然而，体外大规模生产MSC-EVs的稳定性差是阻碍其应用的主要限制。即使目前最先进技术也无法将MSC-EVs与亚群分离。目前，已经有临床报道EVs治疗急性冠脉综合征，帕金森病和癌症中的应用。但是还没有EVs在IVDD中的报道。在未来的发展中，EVs将有助于在减缓IVDD进展的方面取得重大突破。参考文献：Application of mesenchymal stem cell-derived exosomes from different sources in intervertebral disc degeneration. Front Bioeng Biotechnol. 2022;10:1019437. doi: 10.3389/fbioe.2022.1019437
外泌体资讯网 [综述] Front Bioeng Biotechnol |吉林大学付长峰：不同来源间充质干细胞衍生的外泌体在椎间盘退变中的应用
