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2023间充质干细胞外囊泡治疗高氧相关早产儿并发症研究进展摘要出生后暴露于高氧是支气管肺发育不良、早产儿视网膜病和早产儿脑病等早产儿并发症的主要危险因素。间充质干细胞外囊泡在高氧相关的早产儿并发症中发挥抗氧化、抗炎、免疫调节、抗凋亡、抗纤维化、促血管生成、促组织修复等作用，是整体改善早产儿预后最具潜力的非细胞治疗手段。世界卫生组织数据显示，过去20年内全球早产儿数量仍在增加，早产儿并发症是5岁以下儿童死亡的首要原因。高氧是支气管肺发育不良(bronchopulmonarydysplasia,BPD)、早产视网膜病(retinopathyofprematurity,ROP)和早产儿脑病等早产儿并发症的危险因素。许多早产儿生后需要接受机械通气或氧疗，但早产儿对血管内氧浓度变化的适应能力和对氧化应激的抵抗能力较足月儿差1,各脏器尚未发育成熟,对高氧损伤易感，导致软组织生长停滞、血管生成和免疫反应失调2o由于早产儿并发症之间存在共同致病因素并相互影响3,4,因此单一疗法的防治效果不佳。间充质干细胞外囊泡(mesenchymalstemcell-derivedextracellularvesicles,MSC-EVs)是最具潜力的非细胞治疗手段，在早产儿并发症动物模型中发挥多器官保护效应，有望成为整体改善早产儿预后的新疗法。因此，本文主要综述MSC-EVs治疗高氧诱导的早产儿BPD、ROPx早产儿脑病以及胸腺和免疫系统损伤动物模型的机制，以期为早产儿并发症防治提供新思路。一、MSC-EVS的性质和生物效应细胞外囊泡是由细胞释放的纳米级脂质双层球形颗粒，内含蛋白质、RNA、脂质、线粒体和DNA等物质，介导细胞迁移、增殖、分化、凋亡等病理生理过程。作用机制包括：(1)通过膜融合作用或激活内吞受体使内容物进入靶细胞发挥效应；(2)直接刺激靶细胞受体介导信号转导5,6O细胞外囊泡包括：(1)外泌体：直径30-150nm,由多泡体通过胞内体途径与质膜融合分泌，具内质网特征；(2)微囊泡：直径1001000nm,由质膜出芽分泌；(3)凋亡小体：直径25m,由凋亡细胞释放。由于异质性囊泡缺乏特定标记物,国际细胞外囊泡协会建议统称为细胞外囊泡70间充质干细胞(mesenchymalstemcells,MSCs)在早产儿并发症的治疗中前景可观，已进入11期临床试验，但存在致瘤可能性和细胞毒性、排斥反应、血管栓塞等不良反应8而MSC-EVs为安全性更高且无复制能力的MSCs旁分泌颗粒，具有抗氧化、抗炎、抗纤维化、抗凋亡、免疫调节、促血管生成、促组织修复等功能。二、应用MSC-EVS治疗的早产儿并发症1.BPD:主要见于接受氧疗和机械通气的早产儿，是胎龄32周早产儿最常见的慢性肺疾病，胎龄越小、发病率越高，目前尚无有效防治手段。BPD病理改变为肺泡结构简单化、肺血管重塑、肺血管密度降低9,10,肺小动脉平滑肌增生、血管阻力增大导致肺动脉高压是造成患儿死亡的重要原因口1oBPD与成年期的哮喘、慢性阻塞性肺病和反复呼吸道感染有关5011型肺泡上皮细胞(alveolarepithelialtype11cells,AT11)是促进肺微血管和肺泡发育的关键细胞121研究报道，MSCS微囊泡在体内和体外实验中均可促进ATll增殖13,MSC-EVs还可下调高氧诱导肺损伤动物中过量表达的WNT5a,抑制ATn向I型肺泡上皮细胞(alveolarepithelialtypeI,ATI)转化14,15oMSCS小细胞外囊泡可通过PTEN/Akt信号通路保护ATll和血管内皮细胞16,MSCs外泌体中的miR-425可转移至肺细胞内，作用于磷酸酯酶与张力蛋白同源物(phosphataseandtensinhomologxPTEN)mRNA,激活PI3KAkt轴，改善细胞活力、抑制细胞凋亡17o另一方面，MSC-EVS还可抑制炎症反应和氧化应激。WiIIiS等18,19,20报道MSCS的小细胞外囊泡可完全恢复高氧所致的肺巨噬细胞数量减少,促进M2表型(促炎表型)巨噬细胞转换为Mr表型(抗炎表型)，抑制炎症转录组表达,不仅改善肺泡与肺血管发育，还能抑制血管平滑肌增生，缓解肺动脉高压和右心室肥厚，提高运动能力。研究报道MSCs外泌体中的肿瘤坏死因子何刺激基因6调节炎症介质水平21,MSC-EVs还能将线粒体、miRNA和蛋白质转移至巨噬细胞内，改善线粒体功能，从而减少抑制肺泡上皮细胞修复的活性氧产生220Sharma等23研究显示，MSC-EVs的保护作用可持续至大鼠成年。总之,在高氧诱导的BPD模型中，MSC-EVS主要作用于ATlI和巨噬细胞，促进肺血管和肺泡发育，抑制炎症反应和氧化应激。2.R0P:是视网膜血管增生性疾病，是美国儿童失明的第二大原因24,主要危险因素包括低出生体重、低胎龄和氧疗。ROP的发病包括两个阶段:前期，高氧使血管内皮生长因子(vascularendothelialgrowthfactor,VEGF)水平降低，抑制视网膜血管生成；后期，随着视网膜发育增厚，氧气供不应求，VEGF水平升高，促进病理性血管增生25o限制氧疗是ROP的主要预防手段，但效果不佳；手术治疗包括激光光凝疗法、巩膜环扎术、玻璃体切除术，主要用于3期及以上的严重病例，但可能导致周边视力丧失；抗VEGF治疗因可能导致视网膜神经元损伤，尚未得到美国食品和药品监督管理局批准26z27o因此，目前迫切需要安全有效的ROP治疗方法。MoiSSeieV等28报道向高氧诱导视网膜病变小鼠的玻璃体内注射MSCs外泌体可改善视网膜缺血和变薄,抑制病理性新生血管，且小鼠耐受性较好，未见免疫抑制。Noueihed等29报道向视网膜病变小鼠玻璃体内注射MSCs和含有MSC-EVs的间充质干细胞培养基均能显著改善视网膜血管闭塞，抑制病理性新生血管，通过脑信号蛋白3E下调来源于髓系细胞的白细胞介素17A和白细胞介素1水平。3 .早产儿脑病：包括早产儿脑室周围白质软化、脑室周围-脑室内出血及出血后脑积水等以弥漫性脑白质损伤为主要病变特征的疾病，是早产儿智力损伤和运动障碍的主要原因。高氧是早产儿脑病的独立危险因素，可使脑前体细胞和产生髓鞘相关蛋白的少突胶质细胞减少，导致脑白质体积缩小和功能障碍30z31oLithoPoUIoS等1报道，高氧和脂多糖诱导的肺损伤小鼠出现脑血管损伤，神经祖细胞的神经球和少突胶质细胞减少，炎症转录信号增强，导致长期认知功能障碍，而MSC-EVs能同时改善肺部和脑部病变。Chaubey等21报道MSCs外泌体可通过减少脑细胞凋亡恢复星形胶质细胞数量、促进髓鞘形成。Joerger-Messerli等32报道MSCs小细胞外囊泡中的miRNA通过抑制Notch和MAPK/ERK信号通路促进少突胶质祖细胞成熟和髓鞘形成。蛋白质组学分析表明MSCS外泌体含2416个与突触传递、神经干细胞向神经元分化、血管生成、神经元投射等相关的脑修复蛋白330总之,MSe-EVS可促进神经细胞和髓鞘形成、抑制炎症反应、促进脑修复，具有改善早产儿脑病预后的潜力。4 .胸腺和免疫系统损伤：围产期是中枢耐受建立的关键时期，胸腺皮质细胞、髓质间质细胞和非基质细胞形成的3D网络可调控骨髓来源的T细胞前体细胞发育为成熟T细胞和FoxP3+调节性T细胞34o高氧可破坏胸腺结构，使髓质缩小、胸腺抚育细胞数量减少、T细胞成熟加速，导致获得性免疫缺陷和T细胞自身高反应性29f350Reis等35报道,高氧诱导的小鼠MSC-EVs,可通过上调树突状细胞和胸腺髓质上皮细胞中与细胞成熟、抗原呈递和抗氧化应激损伤相关的基因表达，保护胸腺髓质的结构和功能，恢复胸腺细胞和多器官内调节性T细胞数量，促进胸腺细胞向CD4÷T细胞分化，降低高氧所致的T细胞高自身反应性。三、MSC-EVS研究中的问题尽管MSC-EVs治疗早产儿并发症前景可观，但将其应用于临床尚有许多问题需解决。首先,需要明确MSC-EVs的分子特性、作用机制、药代动力学和生物分布，以保证其安全性和有效性。例如，MSC-EVS转运遗传物质、细胞因子和生长因子进入细胞，是否会导致靶细胞的恶性转化，MSC-EVs的免疫调控作用是否会对适应性免疫尚未完全建立的早产儿造成不良后果，仍需进一步研究分析6o其次，现有研究的异质性是阻碍临床转化的突出问题，包括MSC-EVs的来源和制备方法、定量方式和剂量、给药途径等尚未统一，各项研究之间无法定量比较。有研究认为局部给药可避免全身不良反应,也有研究发现气管内给药将产生全身效应240因此，除了结合气管插管等治疗手段给药外，对存在多器官损伤的患儿全身给药可能效果更好。最后,需考虑如何实现MSC-EVs商业化的问题，目前虽有临床级的生产方案,但无法大规模制备高质量的MSC-EVs36,制剂的稳定性及保存条件有待探索。综上，MSC-EVs有诸多优点，如免疫原性低，体积小，可深入大多数组织，具有良好的生物稳定性，可经修饰载药，在早产儿高氧损伤动物模型中发挥多器官保护效应，有望成为改善早产儿预后的新疗法，但未来的研究还需要克服MSC-EVs的异质性问题并思考如何实现商业化。引用本文：李汶希，史源，刘银.间充质干细胞外囊泡治疗高氧相关早产儿并发症研究进展J.中华新生儿科杂志（中英文），2023,38：438-441.DOI:10.3760cma.j.issn.2096-2932.2023.07.012.