间充质干细胞治疗骨关节炎的有效性已在动物实验和临床研究中得到验证,越来越多的证据表明间充质干细胞主要通过旁分泌机制发挥作用,外泌体在其中扮演着重要角色。外泌体是含有多种活性物质的细胞外囊泡,在细胞间和细胞内的通讯中发挥关键作用。文章就不同间充质干细胞来源的外泌体治疗骨关节炎的研究进展进行综述,讨论间充质干细胞来源的外泌体治疗骨关节炎的未来方向,为骨关节炎的治疗提供新思路。
骨关节炎(osteoarthritis,OA)是严重影响软骨及周围组织的退行性关节疾病[1],发病基础是软骨的退变,以关节软骨及软骨下骨的合成与降解失衡为病理特点。关节软骨是关节表面的组成部分,起到缓冲及分散压力的作用。软骨退变后,降解产物引发关节内炎症,并伴有软骨下骨和滑膜的病理性改变[2],同时免疫系统通过生成促炎细胞因子和金属蛋白酶产生局部炎症,参与关节破坏的病理过程[3]。随着社会老龄化增速,OA发病率不断提高,成为医疗系统面临的严峻问题[4]。
然而,目前OA缺乏有效的临床治疗手段,早期OA的治疗包括抗炎镇痛药物、软骨保护剂和关节镜手术等[5],但这些措施仅能缓解临床症状,无法阻止疾病发展。晚期OA多采取人工关节置换的手术治疗方案,手术可缓解疼痛,恢复患者日常生活能力,但人工关节置换术后的假体磨损、松动等并发症使其使用受到很大限制。因此,寻找新的OA治疗方法一直是骨科领域的研究热点之一。
间充质干细胞(mesenchymalstemcell,MSC)是一类具有自我更新能力的多潜能祖细胞,具有来源广、分化能力强[6]等特点,在OA和软骨缺损的治疗中具有重要意义,是目前临床细胞治疗和组织工程研究中常用的种子细胞。MSC在体内的作用机制复杂,目前越来越多的研究证实旁分泌机制是其发挥作用的主要方式,其中MSC分泌的外泌体(exo?somes,Exo)扮演着重要的角色[7]。间充质干细胞来源的外泌体(MSC?Exo)可通过多种途径治疗OA,包括促进软骨形成、加速组织修复和调节炎症反应等[8]。
1外泌体
1.1外泌体的特征
细胞外囊泡((extracellularvesicle,EV)根据形态特征可分为Exo、微囊泡和凋亡小体[9]。其中Exo是直径为30~nm的囊泡[10],具有磷脂双分子层结构,形态呈膜性扁平杯碟状,包含丰富的生物活性物质,包括蛋白质、脂质和核酸[11]。Exo广泛分布在外周血、尿液、唾液、腹水、脑脊液和其他体液中,可通过超速离心、过滤离心、密度梯度离心、免疫磁珠和聚乙二醇沉淀等方法提取[12]。目前,Exo可使用多种方法进行鉴定,包括纳米粒子跟踪分析[13]、动态光散射、电阻脉冲传感、流式细胞术等[14]。Exo的形成涉及以下阶段:细胞膜内吞形成内吞体,内吞体向内出芽形成多个管腔囊泡,此时的内吞体又称为多胞体,最终多胞体和质膜融合而分泌到细胞外[15]。
自从Simons等[10]首次在绵羊红细胞上清液中发现Exo,Exo就开始受到广泛