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外泌体治疗慢阻肺:逆转肺泡结构损伤,提升肺部功能指标
发布者:海南省干细胞工程中心 发布日期:2025-09-15 10:50

慢性阻塞性肺疾病(简称慢阻肺,COPD)是全球范围内高发的慢性呼吸系统疾病。这种疾病以持续气流受限为主要特征,随着病情进展,肺功能逐渐衰退,最终会严重影响生活质量。长期以来,临床治疗主要依赖支气管扩张剂等药物,虽能暂时减少急性加重次数,却无法逆转肺组织的损伤。因此,寻找更有效的治疗手段一直是医学研究的重点方向。


一,干细胞外泌体治疗机制

近年来,干细胞及其衍生的外泌体凭借独特的生物学特性,为慢阻肺治疗带来了新的突破。干细胞外泌体是干细胞分泌的一种微小囊泡,直径仅30-150纳米,它虽不具备干细胞的增殖分化能力,却携带了干细胞中的多种活性物质,包括蛋白质、核酸、脂质等,这些物质就像“信号使者”,能够在细胞间传递信息,调控靶细胞的功能。

与传统药物相比,干细胞外泌体具有更强的靶向性和生物相容性,不易引发免疫排斥反应,且能通过雾化吸入、静脉注射等多种方式给药。尤其是雾化吸入,可让外泌体直接作用于肺部病变部位,大大提高了治疗效率,这些优势使其成为慢阻肺治疗领域的研究热点。


干细胞外泌体治疗慢阻肺的作用机制,具体可概括为以下五大核心方向:

1,抑制气道及肺组织慢性炎症

干细胞外泌体可通过多层面调控炎症反应,缓解慢性炎症。

其自身携带的抗炎细胞因子,能直接作用于气道和肺组织,抑制促炎因子的释放,减少中性粒细胞、巨噬细胞等炎症细胞向病灶部位的募集与浸润。

同时,外泌体中富含的microRNA,可靶向阻断经典炎症信号通路的激活,从分子层面抑制炎症级联反应的放大,促进炎症消退。

2,促进肺泡与气道上皮修复再生

针对慢阻肺中肺泡结构破坏、气道上皮屏障受损的问题,干细胞外泌体可通过携带的生物活性物质推动上皮细胞修复与再生。

其中的表皮生长因子、肝细胞生长因子等蛋白质能激活细胞增殖通路,同时抑制凋亡相关通路,减少肺泡上皮细胞和气道上皮细胞的凋亡,并促进其增殖。

此外,外泌体还能通过携带紧密连接蛋白或调控miR-124a促进上皮细胞骨架重组,重建气道上皮屏障的完整性,减少黏液过度分泌及外界刺激物的侵入。

3,调节肺组织氧化应激平衡

慢阻肺患者肺组织中活性氧大量堆积导致的氧化应激损伤,可通过干细胞外泌体的抗氧化作用得到改善。

外泌体内部富含超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶等抗氧化酶,能直接清除肺组织中的超氧阴离子、过氧化氢等活性氧,减轻脂质过氧化对肺细胞的损伤。

同时,其含有的microRNA可激活Nrf2/ARE信号通路,促进内源性抗氧化蛋白的表达,增强肺细胞自身的抗氧化防御能力,从而恢复肺组织内氧化与抗氧化系统的平衡,减少氧化应激介导的肺损伤。

4,改善肺组织免疫失衡状态

慢阻肺常伴随免疫功能紊乱,干细胞外泌体可通过调控免疫细胞功能与细胞因子网络,恢复免疫平衡。

外泌体携带的TGF-β、IL-10等细胞因子,能诱导初始T细胞分化为具有免疫抑制功能的调节性T细胞(Treg),从而抑制免疫反应的过度激活,减少细胞毒性损伤。

同时,还能抑制B细胞的过度活化以减少自身抗体产生,降低自然杀伤细胞的细胞毒性,避免其对正常肺上皮细胞的误伤,从多个维度调节肺组织免疫微环境,减少免疫相关损伤。

5,抑制气道重塑以保护肺功能

气道重塑是导致慢阻肺患者肺功能进行性下降的关键因素,干细胞外泌体可通过多途径抑制重塑进程。

其含有的miR-144能靶向抑制气道平滑肌细胞的RhoA/ROCK增殖通路,减少平滑肌细胞的过度增生与迁移,缓解气道狭窄。

此外,外泌体中的miR-30a可下调MUC5AC等黏液分泌相关基因的表达,抑制黏液腺肥大与黏液过度分泌,改善气道引流,从而保护肺功能,延缓疾病进展。

二,临床研究


一项由Min Wang等研究者发表于《Cellular Immunology》期刊的学术文献,研究核心是探索雾化吸入间充质干细胞(MSCs)来源外泌体对慢性阻塞性肺疾病(COPD)大鼠模型气道炎症的改善作用。

研究首先构建了COPD大鼠模型,并将大鼠分为对照组、COPD模型组以及不同剂量的雾化吸入间充质干细胞外泌体处理组,其中外泌体处理组分别设置了低、中、高三个剂量梯度。在实验过程中,研究者对各处理组大鼠进行了为期一定周期的雾化给药干预,对照组和COPD模型组则给予等量的生理盐水雾化处理。

干预结束后,研究者收集了各组大鼠的血液、支气管肺泡灌洗液以及肺组织样本,通过一系列检测手段分析相关指标。其中在支气管肺泡灌洗液检测中发现,COPD模型组大鼠的炎症细胞数量显著高于对照组,而中、高剂量外泌体处理组的炎症细胞数量较模型组明显降低,低剂量组虽有下降但效果不如中、高剂量组显著。

此外,通过对肺组织进行病理切片观察,外泌体处理组,尤其是中、高剂量组的肺组织病理损伤程度明显减轻,肺泡结构完整性得到较好保留,气道炎症浸润情况也有所缓解。研究还对相关信号通路进行了检测,发现外泌体可能通过调控与炎症相关的信号通路活性,进一步抑制气道炎症反应的发生和发展。

综合所有实验数据,该研究得出以下结论。雾化吸入MSCs来源外泌体能够有效减轻COPD大鼠模型的气道炎症,降低炎症细胞浸润和促炎因子水平,改善肺组织病理损伤,且这种改善效果在一定范围内呈现出剂量依赖性,中、高剂量的外泌体干预效果更为显著。这一结果同时也提示雾化吸入可能是一种安全且有效的外泌体给药方式。


《间充质干细胞及其衍生外泌体在慢性阻塞性肺疾病中的作用与临床前景》由王锐英、魏双、刘先胜等研究者撰写,核心是系统梳理间充质干细胞(MSCs)及其衍生外泌体在慢性阻塞性肺疾病(COPD)治疗中的作用机制与临床应用潜力。

在作用机制相关的基础研究数据方面,纳入的研究显示,MSCs及其外泌体可通过多种途径改善COPD病理状态。

在炎症调控上,32篇基础研究证实,MSCs或其外泌体干预后,COPD动物模型支气管肺泡灌洗液中,肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-6等促炎因子水平较模型组平均降低35%-50%,同时抗炎因子白细胞介素-10水平平均升高20%-30%。

在肺组织修复上,28篇研究发现,干预后动物肺组织中肺泡上皮细胞增殖标志物表达量提升,肺泡结构破坏程度减轻,其中外泌体干预组肺组织纤维化面积较模型组平均减少25%-40%;在氧化应激抑制上,19篇研究表明,干预可使模型动物肺组织中氧化应激相关指标水平下降,抗氧化酶活性提升。

在临床研究数据方面,16项Ⅰ/Ⅱ期临床研究,共纳入320例轻中度COPD患者。其中接受MSCs或其外泌体治疗的患者,治疗后6个月内肺功能指标较治疗前平均提升8%-12%,呼吸困难评分平均降低1.5-2.0分,且未观察到严重不良反应(如严重感染、过敏反应),仅3例患者出现轻微发热(体温<38℃),且自行缓解。

综合所有纳入研究的结果,该文献得出以下结论。MSCs及其衍生外泌体可通过调控炎症反应、促进肺组织修复、抑制氧化应激等途径,对COPD发挥治疗作用,且早期临床研究显示其具有较好的安全性与初步有效性。


综上所述,干细胞外泌体为慢性阻塞性肺疾病的治疗开辟了新的路径,相信随着医学研究的不断推进,干细胞外泌体有望成为慢阻肺治疗的重要手段,为患者带来更优质的生活和更长久的健康。

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