撰文：海军军医大学 鹌鹑
本文审核专家：江苏大学附属医院 李晶教授
引言
根据外媒报道，日本京都市一家诊所实现了以干细胞外泌体鼻喷雾制剂给药的方式治疗脑梗死。患者只需在首次就诊后领取喷雾包，即可在家自行操作给药。最初一周每日一次滴鼻，15分钟卧位静处即可。开始每日给药一次，第二周起隔日一次，此后每周一次，持续一月后即可复诊，方便评估药效及调整方案。这则治疗方案的介绍，让人们看到了干细胞外泌体治疗脑梗的创新方式。那么，干细胞外泌体在治疗脑梗上到底是基于哪些作用机制呢？国际上的文献又是怎么阐述的呢，今天这篇文章为我们解答。
脑梗死，又称脑卒中，是由于脑部血管突然破裂或阻塞，导致脑组织缺血缺氧而引发的严重疾病。传统的治疗方法主要依赖药物溶解血栓和机械取栓，但这些方法存在一定的局限性，且往往难以恢复受损的脑细胞功能。近年来，科学研究发现，干细胞外泌体在脑梗死的治疗中具有显著的效果。
近日，根据外媒报道日本京都市一家诊所实现了以干细胞外泌体鼻喷雾制剂给药的方式治疗脑梗死。根据来自日本Elura Clinic （埃鲁拉诊所）的介绍，这种方法的优势在于可以完全避免血脑屏障的阻隔作用，保证用药效果。同时，患者可以居家用药，又很大程度上节约了医疗资源，提高了便捷性。
根据材料的介绍，患者在首次给药时在诊所进行，第一次治疗完成并观察结束后即可领取喷雾包回家，之后可在家自行操作给药。使用方法也比较简便。
操作简单
（1）症状显著时，例如发病后早期时，建议在头一周内每天滴鼻1次，15分钟卧位静处即可，次周隔天点鼻给药共10次左右。
（2）此后，每周给药1次，进行过程观察。
（3）一个月后再来检查症状。如果症状没有恶化，会继续进行后续治疗。(一旦有效果，症状稳定，则逐渐扩大使用间隔，直至停止使用)
同时，这种治疗方案也有一些注意事项值得注意。包括以下：
这种方法的治疗效果已经报道过多次，但尚未有明确的机制报道，而且即使发现效果，其效果也有很大的个体差异。一般情况下是使用1-2个月，观察状态的变化。确认效果后，可以考虑以后继续治疗。但是，由于神经系统疾病，需要大约半年的时间才能感受到效果。
有研究报告了小鼠实验中取得的有益结果。另外，在实际临床中，日本各地医院都使用过，收到了良好的效果报告。该疗法仍处于大规模临床试验阶段，可能需要数年时间才能完成分析并报告结果。虽然有许多报告表明本疗法改善了症状，但不能保证所有患者都能获得相同的效果。
通过这一则治疗方案的介绍，让我们看到了富含外泌体的干细胞上清液在脑梗死治疗中的创新方式。那么，干细胞上清液，尤其是外泌体在治疗脑梗上到底是基于哪些作用机制呢？国际上的文献又是怎么阐述的呢，今天这篇文章为我们解答。
什么是干细胞外泌体？
干细胞外泌体是由干细胞分泌的纳米级、球形、脂质双层单膜细胞外囊泡，它们携带着多种生物活性物质，如蛋白质、脂质和RNA等，因此被认为是其亲本细胞的微型版本。
换句话说，干细胞衍生的外泌体 (SC-Exo) 从其亲本细胞继承了类似的治疗作用，例如抗炎、免疫调节和组织再生[1]。并且能够充当细胞间信使，促进细胞间的通讯和修复损伤。总的来说，干细胞衍生的外泌体是干细胞治疗的有效替代品[2]。
干细胞外泌体通过多种机制治疗脑梗
脑梗死是全球第二大死亡原因和第三大残疾原因，其中缺血性脑梗死是最常见的亚型[3]。缺血级联反应期间的关键事件包括神经元功能障碍、兴奋性毒性、神经化学损伤和神经炎症。常规治疗方式主要包括使用细胞保护药物，如免疫调节剂、IL-6 受体拮抗剂、Rho 激酶抑制剂和自由基清除剂。而在脑梗死的治疗中，干细胞外泌体的作用机制主要体现在以下几个方面：
干细胞外泌体治疗脑梗的潜在机制：
1. 神经保护：干细胞外泌体中含有多种神经保护因子，如脑源性神经营养因子（BDNF）和神经生长因子（NGF）等，这些因子能够保护神经元免受缺血损伤，减轻脑梗死后的神经细胞死亡。
2. 促进神经再生：干细胞外泌体能够刺激神经细胞的生长和分化，促进受损神经的再生和修复，有助于恢复脑功能。
3. 抗炎作用：脑梗死会引发炎症反应，加剧脑组织损伤。干细胞外泌体中的抗炎因子能够抑制炎症细胞的活性，减少炎症介质的释放，从而减轻脑组织的炎症反应。
4. 改善微循环：脑梗死后，受损的血管会影响脑部的血液循环。干细胞外泌体能够促进血管新生和重塑，改善脑部的微循环，为受损脑组织提供充足的氧气和营养。
文献汇总：干细胞外泌体治疗脑梗死的效果
在神经保护和神经再生方面，首先外泌体疗法可以抑制神经元细胞死亡。研究发现，神经干细胞衍生的外泌体可以抑制细胞凋亡，减少梗塞面积[4]。通过用干扰素γ（IFN-γ）预处理亲本神经干细胞NSCs可以提高外泌体的抗凋亡作用[5]。
其次，干细胞外泌体可以保护中枢神经系统细胞。一项研究表明，源自骨髓 MSC 的外泌体可以通过抑制细胞焦亡来挽救神经细胞损伤[6]。来自乏氧培养物的外泌体比来自正常培养物的外泌体具有更明显的神经保护作用。同样，源自人 iPSC 衍生的神经祖细胞的外泌体对神经元和神经突生长具有神经保护作用[7]。此外，神经干细胞衍生的外泌体还可以保护星形胶质细胞。
第三，干细胞外泌体可以改善中风后神经发生。研究表明来自骨髓 MSC 衍生的外泌体可能改善脑梗死后神经再生、神经可塑性、空间记忆和神经功能[8]。另有研究表明 经修饰的外泌体可以通过增强神经再生来减轻急性脑损伤并促进脑梗死后的功能恢复[9]。
不仅如此，在抑制神经系统炎症方面，已有多项研究表明外泌体疗法可通过多种路径切实抑制脑梗死后的炎症反应。例如，未经修饰的干细胞外泌体疗法可以通过外泌体 miRNA 表现出抗炎作用。这种抗炎作用还可以通过修饰外泌体来增强。
最后，干细胞外泌体疗法还可以作用于包括修复神经化学损伤、抗氧化应激等在内的脑梗死恢复过程，提高患者生存质量。在过氧化氢诱导的氧化应激模型中，外泌体治疗显著提高神经细胞存活率。并且，神经干细胞衍生外泌体修饰可以改善缺血性脑梗死的治疗效果。另一方面，经修饰的外泌体可以保护神经元免受缺氧诱导的细胞凋亡、氧化应激和活力下降的影响，从而支持缺血性脑梗死的治疗[10][11]。
小结
以上研究均表明干细胞外泌体给临床治疗脑梗死提供了新思路。干细胞外泌体在脑梗死治疗中的临床应用尚处于起步阶段，已有的研究结果显示，其治疗效果令人鼓舞，不过未来仍然需要开展大量的临床研究，以探讨具体的机制、何种给药方式和治疗方案能够让患者最大受益，同时如何实现干细胞外泌体制备的标准化，确保疗效和安全性等，这些仍然是未来研究的重点。未来，随着技术的进步和临床试验的深入，干细胞外泌体有望成为脑梗死治疗的新希望。
[1] . Ren K. Exosomes in perspective: a potential surrogate for stem cell therapy. Odontology. 2019;107:271–284. doi: 10.1007/s10266-018-0395-9.
[2] Tan F, Li X, Wang Z, Li J, Shahzad K, Zheng J. Clinical applications of stem cell-derived exosomes. Signal Transduct Target Ther. 2024 Jan 12;9(1):17. doi: 10.1038/s41392-023-01704-0. PMID: 38212307; PMCID: PMC10784577.
[3] Campbell BCV, Khatri P. Stroke. Lancet. 2020;396:129–142. doi: 10.1016/S0140-6736(20)31179-X.
[4] Huang, R., Cheng, T. & Lai, X. Mechanism of ischemic brain injury repair by endothelial progenitor cell-derived exosomes. Mol. Med. Rep. 26, 269–278 (2022).
[5] Zhang, G. et al. Exosomes derived from human neural stem cells stimulated by interferon gamma improve therapeutic ability in ischemic stroke model. J. Adv. Res. 24, 435–445 (2020).
[6] Kang, X. et al. Exosomes derived from hypoxic bone marrow mesenchymal stem cells rescue OGD-induced injury in neural cells by suppressing NLRP3 inflammasome-mediated pyroptosis. Exp. Cell Res. 405, 112635 (2021).
[7] Li, W. Y. et al. Exosomes derived from human induced pluripotent stem cell-derived neural progenitor cells protect neuronal function under ischemic conditions. Neural Regen. Res. 16, 2064–2070, (2021).
[8] Wei, R. et al. Zeb2/Axin2-Enriched BMSC-Derived exosomes promote post-stroke functional recovery by enhancing neurogenesis and neural plasticity. J. Mol. Neurosci. 72, 69–81 (2022).
[9] Wang, J. et al. Exosomes from miRNA-126-modified endothelial progenitor cells alleviate brain injury and promote functional recovery after stroke. CNS Neurosci. Ther. 26, 1255–1265 (2020).
[10] Yerrapragada, S. M. et al. The protective effects of miR-210 modified endothelial progenitor cells released exosomes in hypoxia/reoxygenation injured neurons. Exp. Neurol. 358, 114211 (2022).
[11] Ma, X. et al. Loading MiR-210 in endothelial progenitor cells derived exosomes boosts their beneficial effects on hypoxia/reoxygeneation-injured human endothelial cells via protecting mitochondrial function. Cell Physiol. Biochem. 46, 664–675 (2018).
