在细胞间通讯的复杂网络中,外泌体(Exosomes)作为一种由细胞分泌的纳米级囊泡(直径约30-150nm),以其独特的生物学特性,成为疾病治疗的新希望。特别是在缺血性损伤疾病中,外泌体能够通过血液循环到达远端靶器官,并凭借其表面膜蛋白实现精准的靶向递送,从而在心肌梗死、缺血性脑卒中等多种疾病中发挥治疗作用。
股骨头缺血性坏死:病因复杂,治疗挑战严峻
股骨头缺血性坏死(ONFH),又称股骨头无菌性坏死,是由于股骨头血供中断或受损,导致骨细胞及骨髓成分死亡,继而引发股骨头结构改变、塌陷,最终出现髋关节疼痛、功能障碍的疾病。该病好发于30-65岁人群,男性发病率高于女性,是我国常见的难治性疾病之一,致残率较高。
其病因复杂多样,主要包括:
激素使用:长期大量使用糖皮质激素会抑制骨髓造血功能,破坏骨质代谢平衡,导致骨细胞死亡和股骨头缺血。
酗酒:酒精在体内蓄积影响肝脏代谢功能,导致血液中脂质增加,易形成血栓阻塞股骨头血管。
创伤因素:如髋关节脱位、股骨颈骨折等,可能损伤供应股骨头的血管,导致血液供应中断。
其他因素:如减压病(潜水员等职业人群减压不当,血液中氮气析出形成气泡阻塞血管)、自身免疫性疾病(需长期服用激素,增加患病风险)、肥胖、吸烟等。
目前,ONFH的治疗手段主要包括保守治疗(如药物治疗、物理治疗)和手术治疗(如髓芯减压术、带血管蒂骨移植术、人工髋关节置换术等)。然而,这些治疗方法均存在一定的局限性,如药物治疗效果有限,手术治疗创伤大、恢复慢,且远期疗效不确定。因此,探索新的、更有效的治疗策略成为亟待解决的医学难题。
M2巨噬细胞来源外泌体:ONFH治疗的新曙光
近年来,随着对外泌体研究的深入,人们发现不同细胞来源的外泌体在疾病治疗中具有不同的生物学效应。其中,M2型巨噬细胞来源的外泌体(M2-Exos)因其独特的免疫调节和促血管生成能力,在ONFH治疗中展现出巨大的潜力。
M2-Exos调节中性粒细胞和内皮细胞通讯,改善缺血微环境
发表在《Bone Research》的“M2 macrophages-derived exosomes for osteonecrosis of femoral head treatment: modulating neutrophil extracellular traps formation and endothelial phenotype transition”一文中表明,M2-Exos通过调节中性粒细胞和内皮细胞之间的表型通讯,在ONFH治疗中取得了显著效果。具体而言,M2-Exos能够抑制中性粒细胞胞外陷阱(NETs)的异常形成,同时诱导内皮细胞表型向促血管生成方向转变,从而改善缺血区域的血供状态。
NETs是中性粒细胞在受到刺激时释放的一种网状结构,由DNA、组蛋白和颗粒蛋白等组成,具有捕获和杀伤病原体的功能。然而,在病理条件下,NETs的异常形成会导致血管损伤和炎症反应加剧,从而加重组织缺血和坏死。M2-Exos通过其携带的生物分子,如miR-93-5p等,能够调控中性粒细胞的功能状态,减少NETs的形成,从而减轻血管损伤和炎症反应。
同时,M2-Exos还能够诱导内皮细胞表型转变,促进血管生成相关基因的表达,如血管内皮生长因子(VEGF)等,从而增强内皮细胞的促血管生成能力,改善缺血区域的血供状态。这种双重调节作用使得M2-Exos在ONFH治疗中展现出独特的优势。
miR-93-5p:M2-Exos治疗ONFH的关键分子
进一步机制解析发现,M2-Exos的治疗优势主要依赖于其内部富含的miR-93-5p分子。miR-93-5p是一种小非编码RNA,在多种生物学过程中发挥重要作用。通过构建基于慢病毒和腺相关病毒的miR-93-5p过表达模型,研究人员分别在体内外实验中证实,该microRNA可直接靶向抑制NETs相关通路的激活,并增强内皮细胞分泌促血管生成因子的能力。
具体而言,miR-93-5p通过结合靶基因mRNA的3'非翻译区(3'UTR),抑制其翻译过程,从而调控靶基因的表达水平。在NETs形成过程中,miR-93-5p可能通过抑制相关促炎因子或NETs形成关键分子的表达,减少NETs的形成。同时,在血管生成过程中,miR-93-5p可能通过促进VEGF等促血管生成因子的表达,增强内皮细胞的促血管生成能力。
结论与展望:外泌体治疗ONFH的广阔前景
展望未来,随着对外泌体研究的深入和临床转化医学的发展,基于外泌体的治疗策略有望在ONFH治疗中发挥更大的作用。然而,目前关于外泌体在ONFH治疗中的应用证据仍然有限,亟待更多临床研究以验证其安全性和有效性,并揭示其在疾病发生发展过程中的具体作用路径。相信在不久的将来,外泌体治疗将成为ONFH患者的新希望,为这一难治性疾病的治疗带来革命性的变革。
参考文献
Liu, G., Cao, R., Liu, Q. et al. M2 macrophages-derived exosomes for osteonecrosis of femoral head treatment: modulating neutrophil extracellular traps formation and endothelial phenotype transition. Bone Res 13, 42 (2025). https://doi.org/10.1038/s41413-025-00412-5
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编辑|Ning.ZG
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