間充質干細胞源外泌體對動物急性腎損傷的治療作用及機制研究進展

摘 要： 急性腎損傷（acute kidney injury， AKI）是一種發病迅速、病因復雜且致死率較高的腎臟疾病，對動物生命健康構成嚴重威脅。近年來，間充質干細胞（mesenchymal stem cells，MSCs）作為治療急性損傷的有效方法已被廣泛認可。然而，由于細胞療法存在局限性，一種備受關注的新型無細胞治療方法即間充質干細胞源外泌體（mesenchymal stem cell-derived exosomes， MSC-exos）在急性腎損傷治療方面引起了極大關注。MSC-exos通過多種機制（如抑制炎癥反應、減少凋亡以及調節自噬等方式）發揮著治愈急性腎損傷的作用。本文將總結MSC-exos在動物AKI治療方面取得的相關進展，并旨在為基于干細胞來源外泌體進行動物臨床治理和應用提供理論參考。

關鍵詞： 急性腎損傷；間充質干細胞；外泌體

中圖分類號： S856.59"""" 文獻標志碼：A"""" 文章編號： 0366-6964（2025）01-0115-11

收稿日期：2024-02-26

基金項目：寧波第二激素廠橫向技術合作項目（K4050722213）

作者簡介：賀海洋（2002-），男，河南南陽人，本科生，主要參與動物成體干細胞作用機理研究，E-mail：hhy1483457965@163.com

*通信作者：彭 莎，主要從事成體干細胞增殖及分化機理研究，E-mail：pengshacxh@nwsuaf.edu.cn；馬保華，主要從事臨床獸醫學相關研究，E-mail：mabh@nwsuaf.edu.cn

Research Progress on the Role and Mechanism of Mesenchymal Stem Cell-derived Exosomes

in Animal Acute Renal Injury

HE" Haiyang， MA" Baohua*， PENG" Sha*

（Key Laboratory of Animal Biotechnology of" Ministry of Agriculture and

Rural Affairs， College of Veterinary Medicine， Northwest Aamp;F University， Yangling 712100， China）

Abstract： Acute kidney injury （AKI） is a kidney disease with rapid onset， complex etiology and high mortality， which poses a serious threat to the life and health of animals. In recent years， mesenchymal stem cells （MSCs） have been widely recognized as an effective method for the treatment of acute injury. However， due to the limitations of cell therapy， mesenchymal stem cell-derived exosomes （MSC-exos）， a new cell-free treatment method that has attracted much attention， has attracted great attention in the treatment of acute kidney injury. MSC-exos can cure acute kidney injury through a variety of mechanisms such as inhibiting inflammation， reducing apoptosis， and regulating autophagy. This review summarizes the progress of MSC-exos in the treatment of AKI in animals， and aims to provide a theoretical reference for the clinical management and application of stem cell-derived exosomes in animals.

Key words： acute kidney injury; mesenchymal stem cells; exosomes

*Corresponding authors：" PENG Sha， E-mail： pengshacxh@nwsuaf.edu.cn; MA Baohua， E-mail： mabh@nwsuaf.edu.cn

急性腎損傷（acute kidney injury， AKI）是由于缺血、腎臟實質病變、腎毒性物質等原因引發短時間內腎小管上皮細胞壞死和腎功能下降，從而導致機體血尿素氮、肌酐含量增加，以及尿量迅速下降的臨床綜合征^［1］。急性腎損傷在動物中有著較高的發病率和死亡率。臨床治療常用輸液療法預防AKI引起的繼發性感染，并采用血液透析、腹膜透析等透析療法，但透析療法操作技術要求高、治療費用高昂，且不能有效保證受損腎臟功能恢復。因此，尋找一種新的有效治療動物急性腎損傷的方法具有重要意義。目前，間充質干細胞（mesenchymal stem cells， MSCs）及其衍生成分作為一種新興的治療手段，在動物AKI臨床治療中已顯現出較大潛力。

1 間充質干細胞及其細胞外囊泡的生物學功能

MSCs是源于中胚層的一類多能干細胞，具有多種細胞分化能力和歸巢特性，在組織器官發生損傷后，MSCs可以遷移到受損組織內部并分化為相應的細胞類型，發揮器官組織修復功能^［2］。隨著研究工作的不斷深入，人們發現MSCs并不主要依賴其分化能力實現組織修復，而主要是通過細胞外囊泡（extracellular vesicles， EVs）介導的旁分泌作用發揮修復和保護作用。MSCs分泌的EVs中包含大量生長因子、營養因子、趨化因子等生物活性分子，這些分子發揮免疫調節和損傷修復的作用。細胞外囊泡可以通過與受損組織的細胞相互作用，傳遞其中的生物活性分子，促進細胞增殖、減輕炎癥反應、抑制細胞凋亡，并促進血管生成和組織再生^［2］。因此，MSCs的EVs具有廣泛的臨床應用前景，EVs治療被認為是一種新的治療策略。

2 外泌體的生物學特征

外泌體（exosomes， Exos）為細胞所釋放的EVs中的一種納米級脂質包裹體結構，直徑通常在30～150 nm，Exos含有蛋白質、mRNA和miRNA等生物分子^［3］。Exos在調節細胞生物學功能和介導細胞間通訊中發揮關鍵作用^［4］。Exos主要通過兩種機制與靶細胞互動，一是可以被靶細胞通過胞吞作用攝入，隨后釋放其攜帶的信息分子，從而影響靶細胞的功能^［5］；二是通過Exos表面的信號分子與靶細胞膜表面的受體結合，形成蛋白質復合體并激活相應的信號通路，以產生生物效應^［6］。MSCs在腎臟發生損傷時可通過分泌Exos來促進細胞間的通訊，從而促進組織修復，這一發現為Exos在組織工程和再生醫學領域的應用提供了新的視角。

3 間充質干細胞源外泌體的生物學特性

間充質干細胞源外泌體（mesenchymal stem cell-derived exosomes， MSC-exos）具備許多與其來源細胞相似的特性，包括歸巢能力、低免疫原性以及能夠攜帶和傳遞多種生物活性分子，這些特性使MSC-exos在醫學臨床中的應用前景備受關注。有研究證實，MSC-exos能夠高效裝運mRNA、miRNA及蛋白質等生物活性物質，具備降低細胞凋亡、緩解炎癥、調節自噬、抑制氧化應激、提升組織修復潛力等多方面的分子生物學功能^［7］。且MSC-exos中含有與其來源細胞相似的生物活性物質，使MSC-exos具備能夠替代干細胞執行器官和組織修復等生物學功能的潛力。

MSC-exos應用于動物急性腎損傷治療可避免傳統細胞療法中可能出現的異物堆積、非治療目的的分化，甚至形成腫瘤等多種潛在風險。加之MSC-exos具有免疫原性低、便于保存和運輸等特點，使其作為“創新的無細胞的干細胞治療技術”在急性腎損傷治療領域具有較大優勢，成為細胞治療的有力替代者^［8-9］。

4 MSC-exos治療急性腎損傷的作用機制

研究發現，MSC-exos通過釋放mRNA、miRNA及蛋白質等生物活性物質，發揮抗炎、抗氧化、抗凋亡，促進受損腎臟血管重建等生物學功能，而發揮對AKI的治療作用^［10］。Collino團隊研究發現，敲除MSCs中DROSHA基因后，MSC-exos中的miRNA的表達量顯著降低，且缺少DROSHA的外泌體對AKI的臨床療效明顯降低^［11］。這一發現強調了Exos中miRNA在腎臟損傷修復中的重要性，進一步指引了外泌體作為潛在治療策略的研究方向。

4.1 抗炎作用

在AKI發生后，機體免疫系統迅速被激活，大量免疫細胞和細胞因子參與AKI進程。其中樹突狀細胞、單核/巨噬細胞、中性粒細胞等免疫細胞在受損細胞釋放的損傷相關分子模式、致炎因子與趨化因子的作用下激活，釋放大量促炎細胞因子，如白細胞介素-1α（interleukin-1α， IL-1α）和腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α， TNF-α），以及單核細胞趨化蛋白-1（monocyte chemoattractant protein- MCP-1）和白細胞介素-8（interleukin-8， IL-8）等，這些細胞因子共同誘發炎癥反應，同時固有免疫和適應性免疫共同作用、相互制約，參與腎臟組織的損傷或修復^［12-13］。一些調節因子包括核因子-κB（nuclear factor kappa-B， NF-κB）、熱休克因子蛋白（heat shock proteins， HSP）和缺氧誘導因子-1（hypoxia inducible factor- HIF-1）等，也會刺激一系列促炎細胞因子的合成和釋放^［14-15］。這一復雜的免疫調節網絡反映了機體對AKI的即時響應，也揭示了潛在的干預點，為針對AKI的治療提供了理論依據和潛在靶點。

研究發現，CX3C趨化因子配體1（CX3C chemokine ligand" CX3CL1）作為巨噬細胞的一種誘導蛋白，在缺血再灌注誘導的AKI發生時表達上調，導致大量巨噬細胞聚集于受損的腎組織^［16］。給缺血再灌注引發的AKI小鼠靜脈注射MSC-exos后，CX3CL1的蛋白表達水平下調，受損腎臟中巨噬細胞數量減少。此外，MSC-exos中的miRNA可轉移到受損腎臟的靶細胞中，表明miRNA在AKI后修復過程可能扮演著重要角色。通過對Targetscan數據庫預測的針對CX3CL1 mRNA的靶分子（miR-15a、miR-15b、miR-16、miR-195、miR-424和miR497）進行RT-qPCR檢測發現，MSC-exos中miR-16、miR-15b和miR-15a高表達，表明它們可能是CX3CL1的靶分子，具有調節CX3CL1的潛在作用，但其具體功能機制還有待進一步探究^［17］。在AKI的治療過程中，MSC-exos的作用不僅限于抑制CX3CL1的表達，減少巨噬細胞的聚集和活化，抑制炎性細胞浸潤，還包括對NF-κB途徑的抑制，從而減少促炎因子的釋放^［17］。這些研究發現為開發新的AKI治療策略提供了有價值的線索。

腎損傷過程中，CC趨化因子配體2（CC chemokine ligand 2， CCL2）及CC趨化因子受體（CC chemokine receptor 2， CCR2）通路是介導巨噬細胞遷移至炎癥部位的關鍵，并且巨噬細胞會被這一通路激活，釋放促炎因子IL-1α和TNF-α等，加劇腎損傷^［18］。研究表明，CCR2在MSC-exos中高表達，CCR2+的Exos可通過與胞外游離的CCL2結合，降低游離CCL2水平，進而抑制巨噬細胞的募集和激活，減少AKI后炎癥細胞的浸潤，從而促進腎臟修復^［19］。此外，MSC-exos中CCR2與游離CCL2的結合，可減少CCL2誘導的NF-κB和炎癥因子（如TNF-α、IL-6和IL-1β）的mRNA表達水平的上調，進而減少巨噬細胞的活化，促進腎臟組織的修復^［19］。研究發現，對小鼠盲腸結扎穿孔和脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）處理人近端腎小管上皮細胞（human kidney- HK-2）建立的膿毒癥腎損傷體內外模型注射MSC-exos后，腎組織中IL-1β和TNF-α等促炎因子的表達顯著降低，進一步證實了MSC-exos在治療腎損傷中的抗炎作用^［20-21］。

NF-κB通路是炎癥反應的關鍵調節通路，其激活可促進炎癥因子的合成與釋放，因此抑制其激活對控制炎癥至關重要^［22］。Shen等^［19］研究證實，經MSC-exos處理的巨噬細胞中NF-κB亞基p65 的磷酸化（p-p65）水平顯著降低，進一步說明MSC-exos在抑制NF-κB活化方面的潛在作用。白細胞介素-1受體相關激酶1（interleukin-1 receptor associated kinase" IRAK1）是已知的正向調節NF-κB 活性的關鍵蛋白，在炎癥反應中發揮重要作用。研究發現，IRAK1是腎小管上皮細胞中miR-146b的下游靶基因，MSC-Exos通過上調miR-146b水平降低IRAK1的表達，從而抑制NF-κB的活性，減少促炎因子的釋放，最終減輕膿毒癥相關的AKI，提高患有膿毒癥腎損傷小鼠的成活^［23］。給膿毒癥誘導的AKI小鼠注射脂肪來源的MSC-exos后，發現小鼠體內沉寂信息調節因子（sirtuin" SIRT1）表達顯著升高，NF-κB、促炎因子的表達明顯降低，表明MSC-exos可能通過SIRT1/NF-κB信號通路發揮抗炎作用，改善膿毒癥誘導的急性腎損傷^［24-25］。

這些研究揭示了MSC-exos在調節腎損傷炎癥反應中的潛在機制，MSC-exos利用其抗炎和免疫調節特性，通過調節CCL2/CCR2軸和NF-κB通路減少炎癥因子的生成，促進受損腎臟組織的修復。

4.2 抗凋亡作用

在缺血再灌注引發AKI發生后，腎臟組織會發生一系列損傷反應，這些反應會導致細胞膜破裂，細胞內容物釋放，從而激發炎癥和免疫反應導致細胞通過壞死或凋亡的方式死亡^［26-27］。

在治療AKI時，抑制這些高度調控的非凋亡性細胞死亡也是一個有效的策略。如圖1所示，MSC-exos可通過激活磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase， PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B， Akt）信號通路上調抗凋亡基因（如Bcl-2、BIRC8等）的表達，下調細胞凋亡關鍵基因（如Casp1、Casp8等）的表達，減少細胞凋亡；此外，MSC-exos可通過抑制NOD樣受體熱蛋白結構域相關蛋白3（NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3， NLRP3）/Caspase1信號通路，降低焦亡相關蛋白如細胞焦亡關鍵因子Gasdermin D（GSDMD）、Caspase1、NLRP3的表達水平，減少細胞焦亡；通過激活miR125b-5p/p53信號通路，降低p53蛋白表達，上調細胞周期蛋白依賴性激酶1（cyclin-dependent kinase，CDK1）、細胞周期蛋白B1（Cyclin B1）的表達，緩解細胞阻滯，減少細胞凋亡；通過轉導miR-874-3p抑制受體相互作用蛋白激酶1（receptor interacting protein kinase RIPK1）、受體相互作用蛋白激酶3（receptor interacting protein kinase3， RIPK3）和混合譜系激酶樣結構域樣假激酶（mixed lineage kinase domain-protein， MLKL）的表達，減少細胞壞死性凋亡^［28-29］。

在順鉑誘導的AKI小鼠模型中，MSC-exos通過上調抗凋亡基因（如Bcl-xl、Bcl-2）的表達，同時下調細胞凋亡關鍵基因（如Casp1、Casp8和LTA）的表達，從而減少腎小管上皮細胞的凋亡和壞死，但該研究中未探明MSC-exos發揮作用的具體信號通路^［30］。MSC-exos通過激活PI3K/Akt信號通路，上調Akt的表達并促使其磷酸化，磷酸化的Akt抑制促凋亡蛋白Bax的表達，使其喪失與Bcl-2的結合能力，從而促進Bcl-2蛋白的表達，進而減少Caspase3的活性，抑制腎小管上皮細胞的凋亡，最終對腎臟組織發揮保護作用^［31］。MSC-exos可通過轉運或誘導與Caspase3和Caspase7表達相關的miRNA（Caspase3：miR-410、miR-495、miR-548c-5p、let-7a;Caspase7：miR-375、miR-495、miR-548c-5p）來減少Caspase3、Caspase7的表達，從而減少細胞凋亡^［32］。這些研究共同支持了MSC-exos 在減少AKI發生時細胞凋亡方面的潛在作用。

壞死性凋亡是一種受調控的、促炎的、不依賴Caspase的程序性死亡^{［26，33］}。在AKI發生后，與壞死性凋亡相關的關鍵蛋白Caspase8、RIPK1和RIPK3表達上調，激活下游MLKL，與受RIPK1調控的RIPK3共同作用，啟動并傳遞壞死性凋亡信號至細胞，活化的MLKL介導細胞膜破裂，進一步損害腎臟細胞^［34-35］。在對MSC-exos治療AKI的研究中發現，MSC-exos中miR-874-3p通過抑制RIPK1的表達，靶向調控RIPK3、MLKL的磷酸化水平，降低其表達量，減少細胞的壞死性凋亡，促進腎臟恢復^［29］。

細胞焦亡又稱細胞炎性壞死，是一種促炎性細胞的程序性死亡。在AKI發生后，細胞焦亡被激活，導致細胞膨脹、核收縮直至細胞破裂，并釋放促炎因子，從而損害腎臟組織^［36］。NLRP3和Caspase1在細胞焦亡過程中起到重要作用^［37］。在AKI發生后，NLRP3炎性小體被激活，刺激Caspase1的活化，進一步裂解GSDMD，進而誘發細胞焦亡^［38］。Wan等^［28］的研究表明，在順鉑和缺血再灌注誘導的小鼠AKI模型中，經MSC-exos治療后，腎組織中焦亡相關蛋白GSDMD、Caspase1、NLRP3的表達水平降低，表明MSC-exos可通過抑制細胞焦亡來緩解AKI。

細胞周期阻滯是AKI發生時導致細胞凋亡的一個重要因素，因此減少腎小管上皮細胞（tubular epithelial cells，TECs）的周期阻滯對于促進組織修復和腎臟功能恢復至關重要。在缺血再灌注損傷導致的AKI中，近端小管中的抑癌基因p53會被激活，通過促進細胞凋亡、細胞周期阻滯和自噬等多個生物學途徑參與AKI的發展和腎臟修復過程^［39］。因此，抑制p53蛋白的表達對于減少細胞周期阻滯和細胞凋亡，促進腎臟修復具有重要的意義。通過在缺血再灌注性AKI小鼠模型中的研究發現，MSC-exos可通過miR125b-5p/p53信號通路抑制TECs中p53蛋白的表達，上調CDK1和Cyclin B 從而解除G2/M期的阻滯^［40］。此外，MSC-exos還促進抗凋亡蛋白Bcl-2的表達，并抑制凋亡相關蛋白Bax的表達，減少細胞凋亡的發生，從而促進缺血再灌注性AKI時腎臟的修復過程^［41］。

目前，在不同病因誘導的AKI中，MSC-exos調控p53蛋白表達的作用機制尚未明了，故深入研究MSC-exos調控p53蛋白表達的具體信號通路對于豐富MSC-exos抗凋亡作用機制具有重要意義。

4.3 調節自噬

自噬是細胞在遭遇應激或病理狀態時啟動的一種防御機制，它通過降解受損的細胞器和蛋白質為細胞存活提供必需的營養物質，從而維持細胞的穩態^［42］。近年來的研究發現，自噬在AKI發生發展中扮演重要角色。它通過調節組織物質供應，維持機體的穩態，有助于抗細胞凋亡和減少炎癥反應，從而促進小鼠AKI的恢復^［43-44］。自噬在AKI發生后的修復過程中起重要作用，而MSC-exos通過激活多條信號通路促進自噬，以修復腎臟功能^［42-43］，但其具體分子機制有待進一步探究。

在順鉑誘導的AKI小鼠模型中，MSC-exos中含有14-3-3ζ蛋白，它可與多種參與細胞凋亡和存活調控的信號通路相互作用，對自噬過程中的關鍵蛋白通路，信號包括PI3K和哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin， mTOR）等起到調節作用。MSC-exos通過轉導14-3-3ζ蛋白激活自噬過程，從而阻礙藥物對腎臟的損傷^［44］。但關于MSC-exos通過14-3-3ζ蛋白調節自噬的具體作用機制仍不清楚。有研究發現，自噬中發揮關鍵作用的是自噬相關蛋白（autophagy-related protein， ATG），可通過改變ATG的表達調控自噬的強弱^［45］。MSC-exos中的14-3-3ζ蛋白可靶向調節自噬相關16樣蛋白（autophagy related 16 like protein， ATG16L）的表達，從而激活自噬^［46］。在順鉑誘導的小鼠AKI模型中，hucMSC-exos通過下調磷酸化mTOR表達，抑制mTOR通路的激活，從而上調自噬標志蛋白（microtubule-associated protein 1 light chain 3 beta， LC3B）及自噬相關蛋白ATG5、ATG7的表達，誘導腎小管上皮細胞和腎組織的自噬，從而減輕早期的細胞凋亡與炎癥反應。此外，MSC-exos還可通過miRNA let-7a-5p靶向調控RradD mRNA表達，激活下游自噬途徑，從而改善細胞凋亡水平，促進腎組織的修復進程^［43］。

自噬、免疫反應，炎癥反應及細胞凋亡存在密切的聯系。例如，TLR9作為Toll樣受體家族的一員，可特異性識別受損細胞釋放的內源性產物，引發炎癥和凋亡。在膿毒血癥引起的AKI小鼠模型中，TLR9是MSC-exos中miR-342-5p的靶基因，MSC-exos通過轉遞大量miR-342-5p分子而抑制TLR9的表達，從而促進自噬，改善AKI狀況，防止炎癥反應和細胞凋亡的發生^［47］。

4.4 促進再生作用

在AKI發生后，腎小管上皮細胞受損，伴隨著毛細血管稀疏化，這導致腎臟血液灌流減少和氧氣供應不足。這種狀況如持續存在會導致腎間質纖維化，甚至演化為慢性腎臟疾病。因此，促進缺血后的血管再生及內皮細胞的保護對于減輕腎損傷和腎功能的恢復具有重要意義^［48］。在AKI后再生過程中，MSC-exos不僅轉導多種細胞因子如胰島素樣生長因子-1（insulin-like growth factor- IGF-1）和肝細胞生長因子（hepatocyte growth factor， HGF）、活化性別決定區域Y相關的高遷移率族框-9（sex determining region Y-box 9， Sox-9）蛋白，從而促進TECs的分化和增殖，而且可促進血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor， VEGF）在受損血管中高表達，從而促進腎臟血管內皮細胞的增殖（圖2）。VEGF是促進新生血管生成的重要介質，它不僅參與基質重塑、黏附因子表達，還能刺激小管周圍毛細血管增殖等生物過程。Choi等^［49-50］研究發現，MSC-exos通過傳遞VEGF至腎臟血管中，增強腎臟血管中VGEF的表達，從而改善腎小管周圍毛細血管稀疏化，促進腎臟的修復和血氧供應。

在AKI發生后，Sox-9蛋白在近端小管細胞中表達，Sox9+細胞是一種具有高增殖能力的祖細胞樣細胞，可分化為多種腎臟組織細胞類型，參與腎臟組織修復過程。Zhang等^［48］研究發現，MSC-exos可促進受損組織中Sox-9的活化，激活Sox9+細胞的大量增殖，替代受損細胞，從而顯著改善AKI后腎臟功能。在機體內，IGF-1和HGF是參與腎小管修復、促進腎小管上皮細胞增殖的重要生長因子。研究發現，MSC-exos可轉移 IGF-1受體（IGF-1R）的mRNA到TECs，增強TECs對局部產生的IGF-1的敏感性，受損的TECs與外泌體、IGF-1共同孵育促進TECs大量增殖，從而修復受損部位并改善腎臟機能。MSC-exos轉移攜帶的HGF可重新啟動成熟腎小管上皮細胞的去分化過程，并激活腎小管上皮細胞內ERK1/2信號通路，從而介導腎小管上皮細胞的增殖^［51］。

4.5 抗氧化應激作用

在正常生理狀態下，機體的氧化應激水平由活性氧（reactive oxygen species， ROS）的產生和消除之間維持的精細平衡所控制^［52］。AKI發生后，腎小管上皮細胞受損，導致線粒體功能發生障礙，釋放大量ROS，當ROS累積水平超出機體抗氧化酶的清除能力時，便會誘發機體產生過度的氧化應激。這種氧化應激進一步導致ROS的積累，高濃度的ROS會引起腎臟細胞線粒體損傷、斷裂，并釋放大量細胞色素c和線粒體DNA等損傷因子，最終引發腎細胞凋亡壞死，加速AKI病程^［53-54］。在AKI發生后，MSC-exos通過激活多條信號通路^{［29，55］}，減少ROS的釋放，緩解氧化應激以修復腎臟功能。

核因子 E2 相關因子2 （nuclear factor erythroid-2-related factor 2， Nrf2）是一種氧化還原感應轉錄因子，在氧化應激條件下被激活，與抗氧化反應組件（anti-oxide response element， ARE）結合，誘導超氧化物歧化酶（superoxide dismutase， SOD）和過氧化氫酶（catalase， CAT）等抗氧化酶的表達，減輕氧化應激^［56］。Zhang等^［57］在缺血再灌注引發的AKI大鼠模型中證實，MSC-exos可增強Nrf2/ARE信號通路的激活，減輕氧化應激，促進腎臟功能的恢復。盡管MSC-exos在抗氧化應激中的作用已得到證實，但其詳細的作用機制還不甚明了。由于MSC-exos中還有大量作用和機制不明確的miRNA，推測MSC-exos的抗氧化應激作用可能與特定的miRNA有關。Cao等^［58］揭示MSC-exos通過轉導miRNA-200a-3p靶向激活TECs的Keap1-Nrf2信號通路，增強Nrf2的表達，降低Keap1的表達，從而減少ROS的生成，緩解氧化應激，促進腎功能的恢復。

煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase， NOX2）作為生物膜中傳遞電子的載體蛋白，主要參與ROS的生成。在AKI發生后，NOX2在體內表達顯著升高。Zhang等^［59］的研究發現，給缺血再灌注誘發的AKI小鼠模型中注射人臍帶來源的MSC-exos，其腎臟組織中NOX2和ROS的表達水平下降，氧化應激減輕，腎臟功能有所改善。有學者發現，褪黑素預處理后的MSC-exos較于MSC-exos可顯著降低低氧誘導因子-1α、NOX2的表達水平和丙二醛含量，從而減少ROS的生成，同時誘導超氧化物歧化酶、過氧化氫酶等抗氧化酶的表達，從而發揮更強的抗氧化應激作用。這一發現為使用聯合藥物聯合治療動物腎損傷提供新的視角。Zhou等^［60］發現，人臍帶來源的MSC-exos可減少順鉑誘導的AKI小鼠模型腎臟中有害產物（如8-羥基-2-脫氧鳥苷，丙二酰二醛）的積累，增強谷胱甘肽水平，抑制p38/微管關聯調節激酶（microtubule affinity regulating kinase， MARK）通路的激活，對抗順鉑誘導的氧化應激，促進腎臟功能的恢復。腎臟纖維化是阻礙AKI后期腎臟修復的關鍵因素，抑制腎臟纖維化對于AKI演變為慢性腎損傷具有重要意義。腎損傷后纖維化的主要原因為腎小管上皮細胞向間質表型轉化 （epithelial-mesenchymal transition， EMT） 的啟動，Snail基因作為驅動EMT關鍵轉錄因子，抑制其表達對于AKI后腎臟功能的恢復有著重要作用。MSC-exos通過轉導OCT-4 mRNA抑制Snail表達，從而抑制EMT的發生與腎臟組織的纖維化，降低細胞氧化應激水平，對腎臟后期修復發揮保護作用^［61］。

此外，MSC-exos可促進受損細胞線粒體的功能恢復從而緩解氧化應激。Zhao等^［55］的研究發現，向缺血再灌注AKI小鼠模型注射MSC-exos后，能夠恢復體內重組線粒體轉錄因子-A（recombinant transcription factor A， TFAM）的蛋白表達和線粒體 DNA（mitochondrial DNA， mtDNA）的豐度，從而促進腎小管細胞線粒體的功能恢復，減少ROS的產生，改善小鼠腎臟功能。在細胞壞死性凋亡發生后，線粒體內形成的RIPK3-MLKL壞死小泡和磷酸甘油酸突變酶（protein gamma arginine methyltransferase 5， PGAM5）結合，促進動力相關蛋白1（dynamic-related protein" Drp1）在S637位點去磷酸化，調節線粒體的分裂過程，導致線粒體功能發生障礙，ROS釋放過量，進而誘發氧化應激反應，加重腎小管上皮細胞的損傷^［62］。此外，Yu等^［29］通過研究發現，MSC-exos通過抑制PGAM5的表達和RIPK3-MLKL壞死小體的形成，有效抑制Drp1的去磷酸化，促進線粒體的融合，緩解氧化應激，減少對腎小管上皮細胞的損傷。

在AKI的治療中，MSC-exos主要通過誘導抗氧化酶的表達改善細胞線粒體功能，進而減少ROS釋放；除此之外，MSC-exos還可通過誘導抗氧化酶降低NOX2蛋白的表達，進而清除機體內過多的ROS，維持機體ROS的產生和消除間平衡，緩解氧化應激，減少腎臟細胞凋亡與腎臟纖維化，改善腎臟功能^［27］。

5 小結與展望

大量研究已經證實，MSC-exos可向腎臟傳輸多種mRNA、miRNA以及生物活性因子，它們通過抗凋亡、抗炎、抗氧化應激、保護內皮和調節自噬等多種途徑對發生AKI的腎臟進行保護和修復^［10］。MSC-exos中mRNA和miRNA在治療AKI中起到關鍵作用，它們是治療中的潛在驅動因素^［63］。為了更深入地理解MSC-exos的治療潛力，未來的研究應重點探究不同類型的mRNA和miRNA在治療AKI時的具體分子機制及其在下游信號通路中的調控作用。這將有助于進一步闡明MSC-exos在治療動物急性腎損傷中的作用機制，并為其在臨床應用奠定基礎。

雖然MSC-exos與傳統細胞療法相比具有一些明顯優勢，但其要應用于臨床仍面臨挑戰。首先，MSC-exos的大規模生產和純化尚無明確的標準化流程，這在未來的臨床應用中可能會成為一個問題^［64］。有研究發現，脂肪來源的MSC-exos可從廢棄脂肪中抽取，獲取簡便且來源豐富，這為大規模生產外泌體提供了便利^［65］。其次，對于動物AKI的治療來說，免疫排斥是一個重要的影響因素，盡管MSC-exos具低免疫原性的特性，但自體和異體來源的MSC-exos在治療過程中是否存在功能差異尚未明確，其對機體免疫系統的影響仍需進一步探究。最后，由于細胞Exos和微囊泡之間的區分尚不明確，二者在動物腎臟保護和修復過程中功能也可能存在差異。因此，如何區分Exos和微囊泡是將MSC-exos應用于臨床前必須要解決的問題。

隨著對MSC-exos的研究深入，人們對MSC-exos在治療動物AKI中的巨大潛力充滿信心。探索MSC-exos在治療AKI過程中涉及的下游信號通路及具體分子機制，以及解決臨床轉化中所面臨的問題（如MSC-exos的大規模制備、治療和操作的標準化等）將是未來的研究重點和方向。隨著上述問題的解決，MSC-exos有望對動物AKI的治療產生重要影響，并為寵物及人類AKI的臨床治療提供重要參考。

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（編輯 白永平）