在全球范围内，腰痛（（low back pain,LBP）困扰着约7亿人口，其中约40%的病例直接归因于椎间盘退变（interver‐ tebral disc degeneration,IDD）。IDD的核心病理特征表现为髓核细胞数量的显著减少，以及细胞外基质（ECM）稳态的严重失衡。

当前，IDD的治疗面临多重挑战。保守治疗虽能缓解病痛，但难以扭转椎间盘退化的趋势；介入疗法创伤小，但疗效不够稳定；而手术治疗虽能解决结构问题，却伴随着高风险、恢复周期长，并可能加速相邻椎间盘的退化。鉴于现有治疗方法的局限性，外泌体（Exos）作为IDD治疗的新策略，正逐渐获得科研和临床领域的广泛关注。

外泌体

外泌体是由细胞产生和分泌的纳米级颗粒，直径通常在30-150纳米之间。它们作为细胞间通讯的重要介质，通过运输一系列分子，包括微小RNA（miRNA）、信使RNA（mRNA）、蛋白质和脂质，来调节靶细胞的各种生物过程。外泌体的形成和分泌涉及多个步骤，包括内吞、多囊泡体（MVB）的形成、与细胞膜的融合以及最终的释放。

椎间盘蜕变

椎间盘蜕变是一个由衰老和损伤引起的复杂过程，通常涉及细胞外基质的分解和合成代谢紊乱。这导致椎间盘膨胀、髓核水分含量损失以及随后的椎间盘高度降低。椎间盘蜕变导致纤维环部分或完全破裂，髓核从破裂中向后突出并刺激或压迫神经根，从而导致腰部和腿部疼痛。

研究表明，椎间盘蜕变涉及多个方面的病理变化，包括细胞外基质（ECM）的合成和降解失衡、炎症反应、氧化应激以及细胞凋亡等。这些病理变化相互交织，共同促进了椎间盘蜕变的发生和发展。

外泌体在椎间盘蜕变中的作用

 调节细胞外基质代谢

细胞外基质（ECM）的合成和降解失衡是椎间盘蜕变的关键病理变化之一。研究表明，外泌体在调节ECM代谢中发挥着重要作用。例如，骨髓间充质干细胞（MSCs）来源的外泌体可以通过抑制基质金属蛋白酶（MMPs）和血小板反应蛋白解整合素金属肽酶（ADAMTS）的表达，来减缓ECM的降解。同时，外泌体还可以促进ECM的合成，如增加Ⅱ型胶原蛋白的合成，从而有助于维持椎间盘的结构和功能。

抑制炎症反应

炎症反应在椎间盘蜕变中也扮演着重要角色。研究表明，外泌体具有显著的抗炎作用。例如，MSCs来源的外泌体可以通过抑制炎性相关蛋白如iNOS、COX2及IL-6的表达，来减轻椎间盘细胞的炎症反应。此外，外泌体还可以通过抑制炎性小体的激活和减少炎症因子的释放，来进一步抑制炎症反应的发生和发展。

 减轻氧化应激

氧化应激是椎间盘蜕变的另一个重要病理机制。研究表明，外泌体可以通过抑制ROS的产生和减轻氧化应激反应，来保护椎间盘细胞免受损伤。例如，MSCs来源的外泌体可以通过增加抗氧化酶的表达和活性，来降低ROS的水平，从而减轻氧化应激对椎间盘细胞的损伤。

抑制细胞凋亡

细胞凋亡是椎间盘蜕变过程中的一个关键事件。研究表明，外泌体可以通过抑制细胞凋亡来促进椎间盘细胞的存活和增殖。例如，MSCs来源的外泌体可以通过激活AKT和ERK通路来抑制内质网氧化应激反应，从而抑制椎间盘细胞的凋亡。此外，外泌体还可以通过促进髓核细胞的增殖和维持细胞外基质稳态，来进一步抑制细胞凋亡的发生和发展。

外泌体在椎间盘蜕变治疗中的应用

 细胞疗法

基于外泌体的细胞疗法是一种新兴的治疗方法，它利用MSCs等干细胞来源的外泌体来治疗多种疾病。在椎间盘蜕变的治疗中，基于外泌体的细胞疗法具有广阔的应用前景。通过注射MSCs来源的外泌体到椎间盘内，可以直接作用于病变部位，从而抑制炎症反应、减轻氧化应激、抑制细胞凋亡并促进ECM的合成和修复。这种方法具有无创、安全、有效等优点，有望成为治疗椎间盘蜕变的新策略。最新研究显示，MSCs来源的外泌体在动物模型中能够显著延缓椎间盘退变过程，并改善动物的疼痛行为。此外，外泌体还能促进椎间盘细胞的增殖和分化，增强ECM的合成能力。这些研究结果为基于外泌体的细胞疗法提供了有力的证据支持。

基因疗法

基于外泌体的基因疗法是一种将外泌体作为载体，将治疗性基因传递到靶细胞的方法。在椎间盘蜕变的治疗中，基于外泌体的基因疗法可以通过将编码抗炎、抗氧化或抗凋亡等基因的外泌体注射到椎间盘内，来实现对病变部位的治疗。这种方法具有高效、精准、安全等优点，有望为椎间盘蜕变的治疗提供新的思路和方法。例如，将编码抗氧化酶或抗炎因子的基因导入外泌体中，可以增强外泌体的抗氧化和抗炎能力，从而更好地治疗椎间盘蜕变。

（A，炎症环境下髓核细胞（NPCs）内吞途径受损，对外泌体的吸收效率降低，致使外泌体治疗效率下降；B，工程化外泌体可改善髓核细胞的内吞活性，增加细胞对外泌体的细胞吸收量，进而提升外泌体在椎间盘退变中的应用效果）
 

药物递送系统

基于外泌体的药物递送系统是一种利用外泌体作为载体，将药物传递到靶细胞的方法。在椎间盘蜕变的治疗中，基于外泌体的药物递送系统可以通过将药物装载到外泌体中，然后注射到椎间盘内，来实现对病变部位的治疗。这种方法具有高效、低毒、可控等优点，有望为椎间盘蜕变的治疗提供新的选择。例如，将具有抗炎或抗氧化作用的药物装载到外泌体中，可以显著减轻椎间盘细胞的炎症反应和氧化应激损伤，从而延缓椎间盘退变过程。

未来展望

随着对外泌体研究的不断深入和技术的不断发展，基于外泌体的治疗方法在IDD修复中的应用前景将更加广阔。未来的研究需要进一步探讨外泌体的具体作用机制，开发更加高效、安全的外泌体提取和纯化方法，以及研究基于外泌体的联合治疗策略。同时，开展大规模的临床试验也是验证基于外泌体的治疗方法在IDD中有效性和安全性的关键步骤。

参考文献

[1] 黄飞鸿,江华.外泌体在椎间盘退变治疗领域中的研究现状与展望[J/OL].广西医科大学学报,1-7[2025-01-23]

[2] 脐带间充质干细胞治疗椎间盘退变研究进展[J]. 张学良;冉兵;钟瑞丹;叶军明.赣南医学院学报,2024(01)

编辑｜Ning.ZG

审核｜Geng.ZG