干细胞外泌体成为治疗肝病

1983年，科研人员首次在绵羊网织红细胞中发现外泌体，起初被当作为细胞的排泄物。于1987年被Johnstone命名为“exosome”。2013年，诺贝尔生理学或医学奖授予了三位科学家，表彰其在细胞间囊泡运输调控机制领域作出突出贡献，外泌体在生物医学领域引起轩然。

外泌体形成过程外泌体形成过程

那么，人们面临急慢性肝脏疾病临床发生发展过程中，干细胞外泌体的主要功能是什么？干细胞外泌体治疗肝脏疾病的作用机制又是如何？

01、什么是干细胞外泌体？

外泌体（exosomes）是一种圆形或椭圆形的膜性囊泡结构，直径约为30～150nm，富含脂质、蛋白质/、mRNA、 microRNA(miRNA)、长链非编码RNA以及完整的细胞器等多种成分。

外泌体广泛存在于人体尿液、血浆、唾液、母乳、脑脊液、羊水、腹腔积液等多种不同体液中，由造血/非造血细胞产生 和释放，包括血小板、网织红细胞、淋巴细胞、肥大细胞、胃肠 黏膜上皮的白细胞、树突状上皮细胞、肿瘤细胞、神经系统免疫 细胞等。

外泌体包括9769种来源蛋白质，3408种mrnas及838种microrna(mirnas/mirs)，参与了机体中许多重要的生理生化过程，在细胞通信、迁移、血管新生、自身免疫反应及恶性肿瘤细胞的生长中都起着重要作用。

02、干细胞外泌体的功能及特性

干细胞源性外泌体（MSCs-exo）与MSCs的功能相 似，具有修复组织、组织再生、抑制炎症反应及调节免疫等功能， 可用于治疗心脏、肾脏、肝脏、免疫和神经系统疾病。

不同组织来源的MSCs-exo具有不同的作用，骨髓间充质干细胞源性外 泌体可应用于减轻心肌缺血、抑制肝脏分化、抗肿瘤、促进皮肤愈合、促进受损肾神经的修复等多种疾病的动物模型。人脐带间充 质干细胞源性外泌体可以表达外泌体标志性蛋白CD9及CD63，能够通过上调Treg和下调Th17参与自身免疫功能调节。

03、改善肝脏疾病的新风口：干细胞外泌体

6月16日，Nature子刊《Experimental & Molecular Medicine》杂志上的一篇文章在描述间充质干细胞外泌体治疗肝脏疾病时表示，在不久的将来，间充质干细胞分泌的外泌体有望成为肝病治疗的理想工具。

近期研究也表明，间充质干细胞外泌体对多种器官损伤模型的再生起到的作用，与间充质干细胞所起的作用一致，并且越来越多的研究数据强调了这类外泌体在肝脏疾病的修复和再生中的潜力。

肝脏被认为是我们身体最大的以其代谢和消化功能活动为主 的一种实质,具有储存肝糖、生物转化、合成分泌性蛋白、合成凝血因子、内分泌及免疫调节等功能。急性肝衰竭、肝硬化甚至肝癌等急慢性肝脏疾病严重影响人们的生命健康，提高肝脏 在受伤后的修复能力是近年来研究的热门话题。

干细胞源性外泌体治疗急性肝损伤

急性肝衰竭（ALF）是一种死亡率极高的疾病，其特征表现是“炎症因子风暴”，通过TNF-α、IL-1和IL-6等促炎因子的释放，从而引起全身炎症反应，最终引起多器官功能衰竭。

Zhao, Liu等通过建立一个D-半乳糖胺和脂多糖（D-GalN/LPS）诱导的肝细胞损伤和凋亡的模型，发现经过BMSC-Exos处理后，Bax和caspase-3的表达水平 显著降低，而抗凋亡蛋白Bcl-2的表达水平明显上调。但是，当存 在自噬抑制剂3MA时，BMSC-Exos对细胞凋亡的抑制作用会发 生比较明显的逆转。

结果表明，BMSC-Exos可以诱导自噬，并通 过介导自噬保护肝细胞免受各种应激损伤。

干细胞外泌体治疗自身免疫性肝炎

自身免疫性肝炎是由自身免疫反应介导的肝脏炎症性疾病， 其确切病理生理机制尚不明确，相关研究表明，多种间充质干细胞源性外泌体含有TGF-β1、IL-6、IL-10和肝细胞生长因子 （HGF）等细胞因子和生长因子，有助于免疫调节。

Lu等通过改变肝脏S100/CFA-小鼠脾脏中Treg 和Th17细胞的比例，发现携带miRNA-223-3p的间充质干细胞源 性外泌体显著提高了Treg/Th17的降低比率。其机制与miRNA- 223-3p介导的对STAT3基因和炎性细胞因子（IL-1β和IL-6） 表达的调节以及Treg/Th17比值的升高有关。

研究表明间充质干细胞源性外泌体可通过miRNA-233途径来调控炎症小体NLRP3及caspase-1，通过与其 3’-UTR结合抑制NLRP3的激活，导致NLRP3 mRNA降解，从而抑制肝脏炎症和细胞死亡。

干细胞源性外泌体治疗肝纤维化/肝硬化

肝星状细胞（HSCs）通过细胞因子和生长因子的调节激活，导致肝纤维化发生。细胞外基质在增殖的HSCs协助下通过分泌胶 原形成纤维瘢痕组织，但如果不适当地调节，则可导致肝硬化。

Li等研究者用四氯化碳诱导小鼠肝脏纤维化，通过肝脏内直接注射人脐带间 充质干细胞外泌体，发现hucMSC-Ex移植到小鼠纤维化肝脏后血清天冬氨酸氨基转移酶（AST）活性增加，而Ⅰ型和Ⅲ型胶原降低，并通过作用于TGF-β1和磷酸化Smad2在体内的表达，促进肝细胞损伤的恢复。

另一项研究建立了CCl4诱导的大鼠肝纤维 化模型，注射hBM-MSCs-Ex治疗4周[26]。研究结果表明，体内注射hBM-MSCs-Ex可通过减少胶原蛋白沉积，增强肝功能，抑 制炎症和促进肝细胞再生减轻肝纤维化。

干细胞源性外泌体治疗肝癌

对于利用间充质干细胞外泌体来治疗肝癌，目前科研人员已经取得了一些突出的成果。

例如：2016年，浙江大学的科研人员曾发表了一篇题为《携带miRNA的间充质干细胞来源外泌体抗肝癌研究》的文章，证实了脂肪间充质干细胞外泌体可以有效地向肝癌细胞传递特定的miRNA，通过调控肿瘤相关靶基因的表达，从而发挥miRNA的抗肝癌或化疗增敏作用。

然而，间充质干细胞外泌体在肿瘤治疗中的应用还需谨慎，因为它们对肿瘤生长所起的作用尚未明确。更好地了解间充质干细胞外泌体的调节机制，对未来治疗药物的研究十分重要。

干细胞源性外泌体治疗其他肝脏疾病

大规模的流行病学调查和临床资料研究结果表明，酒精性肝病患者住院人数占同期全国肝病患者的比例逐年上升。研究显示，活性氧（ROS）在酒精性肝病的进展中发挥重要作用。ROS可激活NLRP3-caspase-1信号通路，介导相关促炎细胞因子（如 IL-1β）释放。

jin等通过建立一个酒精性肝损害小鼠模型，分离提取间充质干细胞源性外泌体，在ald小鼠中进行MSCs-exo植入，最终发现MSCs-exo能够减轻由于乙醇引起的肝损害和脂质沉淀。具体的作用机制可能是通过调节Nrf-2/HO-1和NLRP3-caspase-1-IL-1β通路、恢复Treg和TH17细胞的比例平衡，最 终降低肝内氧化应激和炎症水平。

04、总结与展望

干细胞源性外泌体在治疗自身免疫型肝炎、急性肝衰竭、肝硬化、肝癌等疾病中的功能与作用机制并做出简要的总结，为肝脏疾病的诊断和新药的研发工作提供了一种崭新的方法与思路。

但目前的研究仅建立在小鼠模型的基础上， MSCs-exo用于治疗灵长类动物的效果仍然还有待考量，且关于MSCs-exo仍存在一些健康安全问题，但它在急慢性肝脏疾病的治 疗上仍然具备很大的潜力，将MSCs-exo广泛地应用到肝脏疾病的 临床诊断和治疗、改善疾病的预后等，都是我们目前研究工作中 的重点，具有十分重要的意义。