尹文婧， 曲 瑒， 任佳欣， 馬虹印綜述， 郭珍妮， 楊 弋審校

腦卒中是全球公共健康的高危疾病之一，其中缺血性腦卒中（ischemic stroke，IS）占卒中的87%，可造成嚴重的殘疾并帶來沉重的經(jīng)濟負擔［1］。目前各種指南推薦靜脈溶栓和血管內治療作為首選的治療方法，但其應用受到狹窄治療時間窗的限制，并且隨著發(fā)病時間的延長，治療效果也會相應下降。因此尋找一種快速、簡單的診斷方式和有效的治療手段十分重要。外泌體（exosomes）是一類直徑為40～160 nm 的天然脂質雙層囊泡。1983 年研究人員首次在綿羊網(wǎng)織紅細胞中發(fā)現(xiàn)了它并在1987 年將其命名為“外泌體”。最初，外泌體被簡單地認為是細胞排出的廢物，但隨著生物技術的快速發(fā)展，人們對外泌體的認識和理解變得更加全面深刻。外泌體作為一種天然的納米材料，可以運載蛋白質、膽固醇、核酸等物質，并通過脂膜融合和受體-配體識別等機制完成細胞間的信息傳遞［2］。最近的研究表明，IS 后腦細胞釋放的外泌體數(shù)量增加，并且外泌體積極參與了IS 后腦損傷的恢復過程，成為IS 后潛在的生物標志物和治療靶點。此外，由于外泌體低免疫原性、高生物相容性以及可穿過血腦屏障等特性被視為極具潛能的藥物遞送載體。本文主要介紹外泌體對IS的診斷價值、治療價值以及作為藥物載體的價值，為IS的治療和科學研究提供參考。

1 外泌體的生物發(fā)生

外泌體是由各種細胞分泌的脂質囊泡，并且可以在血液、尿液、腦脊液等體液中被廣泛檢測到［3，4］。外泌體的生物發(fā)生機制已被大多數(shù)研究報道，但仍有很多細節(jié)需要進一步探索。一般來說，外泌體的生物發(fā)生過程涉及4 個關鍵步驟，包括貨物分選、多囊泡體（multivesicular bodies，MVBs）的形成和成熟、MVBs 的運輸以及MVB 與質膜的融合［2］，并且這些過程都是在各種機制的嚴密調節(jié)下完成的［5］。MVBs 是外泌體生物發(fā)生的中心。細胞質膜的內陷形成了早期內體。隨后，早期內體將各種貨物整合到腔內囊泡中以形成MVBs，并且可以與各種細胞器（例如反式高爾基體、內質網(wǎng)、線粒體或吞噬體）進行信息交流與傳遞。待MVBs 成熟后，會經(jīng)歷兩條生物學途徑，其一就是與溶酶體融合進而被降解；另外一條途徑就是與質膜融合，被釋放到細胞外并形成外泌體［6，7］。

2 外泌體在IS的診斷作用

IS 由于具有高致殘率和高死亡率的特點，并且治療效果會隨著時間的延長而降低［8］。因此，早期識別或者診斷是急性腦卒中的關鍵。對于IS患者來說，時間就是大腦，尋找一種快速、敏感和準確的診斷方法是控制病情進展和改善預后的關鍵一環(huán)。

在IS 發(fā)生后，不僅外周血細胞和內皮細胞可以釋放外泌體［9］，各種腦細胞也可以釋放外泌體［10，11］。這些外泌體可以穿過血腦屏障并在腦脊液和外周血中檢測到。因此，有望成為良好的早期診斷和判斷IS預后的生物標志物［12］。最近的研究評估了IS后外泌體中微小核糖核酸（miRNA）水平的變化，發(fā)現(xiàn)IS患者的外泌體miR-134、miR-223 水平明顯高于非缺血性卒中患者。這些研究還發(fā)現(xiàn)miR-134、miR-223的表達水平與美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表（National Institute of Health Stroke Scale，NIHSS）評分以及腦梗死體積呈現(xiàn)正相關關系。因此，miR-134、miR-223 與IS 的發(fā)生、嚴重程度和預后緊密相關，是早期診斷和預后的潛在的新型標志物［13，14］。大腦動脈粥樣硬化性卒中（large artery atherosclerotic，LAA）是所有卒中亞型中預后最差、負擔最重的一種亞型，該亞型的早期診斷顯得更加的重要。2021年，Zhang等［15］發(fā)現(xiàn)外泌體中l(wèi)nc_000048，lnc_001350 和lnc_016442 在LAA 患者中顯著增加，并且其水平隨著卒中嚴重程度的增加而升高。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)外泌體lncRNAs 比NIHSS 評分具有更高的判斷預后的能力。Xiao 等［16］發(fā)現(xiàn)外泌體所含有的circ_0043837和circ_0001801是LAA 的獨立預測因子，其診斷價值優(yōu)于血漿中的circRNAs，有助于更好地預防和管理LAA。這些發(fā)現(xiàn)表明，外泌體在IS 的早期診斷中具有極大的潛力。

IS包括超早期（＜6 h）、急性期（1～7 d）、亞急性期（8～14 d）和恢復期（＞14 d），外泌體在鑒別不同時期的IS 方面也有重要價值。Wang 等［17］發(fā)現(xiàn)與對照組（非卒中患者）相比，亞急性和恢復期卒中患者血漿外泌體中miRNA-21-5p 的水平明顯增高；超早期卒中患者血漿中外泌體miR-30a-5p 明顯升高，而在急性期中的含量卻低于對照組；與超早期患者相比，急性期患者的miRNA-21-5p 和miRNA-30a-5p 均較低。因此，外泌體有助于準確地判斷IS所處時期，并且根據(jù)分期及時制定針對性的治療方案。

基于上述研究發(fā)現(xiàn)，外泌體有望作為IS 早期診斷的重要指標，同時也是評估缺血損傷程度和階段的有希望的生物標志物?？傊?，外泌體對卒中具有重要的診斷價值，需要進一步研究其作為生物標志物的潛力。

3 外泌體在IS的治療作用

3.1 外泌體的潛在治療作用 IS 后的腦組織修復涉及多個復雜過程，如抗炎、抗凋亡、促進血管生成和神經(jīng)發(fā)生等。眾所周知，外泌體可以通過釋放各種生物活性物質，如蛋白質、核酸和脂質等與周圍細胞進行通信。IS 發(fā)生后，外泌體的含量發(fā)生了明顯變化，這預示著外泌體可能在IS 中發(fā)揮著重要作用。

IS后會發(fā)生一系列炎癥級聯(lián)反應。多種細胞和細胞因子與卒中后的神經(jīng)炎癥有關。盡管炎癥在某種程度上有助于卒中的修復［18］，長期不受控制的炎癥會導致繼發(fā)性腦損傷，如神經(jīng)元損傷、血管老化等。因此，控制炎癥是IS 治療的關鍵目標。小膠質細胞在IS 的炎性反應中發(fā)揮重要的作用［19］。外泌體調節(jié)小膠質細胞的表型轉化是一種有前景的治療策略。例如，Zhao 等［20］發(fā)現(xiàn)來源于骨髓間充質干細胞的外泌體可以通過miR-223-3p 調節(jié)CysLT2RERK1/2 介導的小膠質細胞極化發(fā)揮抗炎作用。星形膠質細胞和外周免疫細胞也是加劇IS炎性反應的重要免疫細胞。研究人員發(fā)現(xiàn)，皮質神經(jīng)元來源的外泌體通過miR-18c-3p下調星形膠質細胞中CXCL1和炎癥因子的表達，并且可以進一步減少浸潤腦組織的外周免疫細胞數(shù)量，從而改善IS后的炎癥［21］。

細胞凋亡廣泛地參與到IS的發(fā)生發(fā)展中。來源于骨髓間充質干細胞的外泌體通過miR-134 下調caspase-8 的表達進而抑制少突膠質細胞的凋亡，這可能是IS 的潛在治療靶點［22］。Deng 等［23］發(fā)現(xiàn)來源于骨髓間充質干細胞的外泌體通過miR-138-5p下調LCN2、Bax 和caspase-3 水平達到抑制星形膠質細胞凋亡的作用。由此可見，具有活性成分的外泌體可能通過抑制細胞凋亡，促進IS后的神經(jīng)功能恢復。

在IS 所致的血管損傷中，促進受損內皮細胞的修復和受損區(qū)域血管生成是至關重要的。血管生成是一個復雜的過程，涉及一系列關鍵因子的相互作用，如VEGF、VEGFR2、Ang-1 和Tie-2。Hu 等［24］發(fā)現(xiàn)，來源于骨髓間充質干細胞的外泌體可以通過miR-21-5p 增加微血管密度。由于腦組織對缺血缺氧極其敏感且耐受性差，當腦血管相應供血動脈被阻塞后，腦部神經(jīng)元會快速地發(fā)生不可逆的損傷，甚至出現(xiàn)壞死。最近的研究發(fā)現(xiàn)，外泌體中活性物質能夠在神經(jīng)元中起到很重要的調控作用，通過調節(jié)神經(jīng)軸突的增殖和分化，有助于促進神經(jīng)元的再生和突觸的重塑。例如，Jin 等［25］發(fā)現(xiàn)星形膠質細胞外泌體中的表面蛋白HepaCAM 通過獨特的表面接觸機制促進軸突生長。綜上，外泌體在促進血管生成和神經(jīng)發(fā)生方面具有潛力，并促進IS 后的神經(jīng)功能恢復。

3.2 外泌體作為藥物載體的作用 1996 年，美國食品藥品監(jiān)督管理局（food and drug administration，F(xiàn)DA）批準了唯一治療IS的藥物阿替普酶，但其應用受到狹窄治療窗口的限制。近年來研究人員一直在尋找新的藥物（例如，依達拉奉、姜黃素等）來延緩病情進展，然而大多數(shù)藥物很難通過血腦屏障（blood-brain barrier），該屏障一直是限制IS治療藥物發(fā)展的瓶頸［26］。外泌體具有免疫原性低、穩(wěn)定性好、遞送效率高等特點。更重要的是，外泌體可以穿過血腦屏障，有望成為IS后的藥物遞送載體。

大量證據(jù)表明，活性氧類（ROS）在IS 后立即積聚，通過激活線粒體介導的細胞凋亡和破壞血腦屏障的完整性，導致進一步的缺血性損傷。因此，清除ROS可以促進IS的功能恢復。依達拉奉（edaravone，Edv）是一種臨床上常用的神經(jīng)保護藥物，可以清除ROS，抑制細胞過氧化物，減少細胞損傷［27］。然而其應用受到半衰期短、難以通過血腦屏障以及生物利用度低等潛在的限制。為了解決這一問題，Li 等［28］將依達拉奉加載到巨噬細胞衍生的外泌體（Exo+Edv）中，隨后發(fā)現(xiàn)Exo+Edv 提高了依達拉奉的生物利用度，減少了神經(jīng)元損傷和梗死面積，提供了良好的神經(jīng)保護作用。Guo 等［29］將依達拉奉加載到血漿來源的外泌體中，與游離依達拉奉相比，負載依達拉奉的外泌體可改善腦靶向性，提高安全性和生物利用度，并減少腦卒中急性期的梗死面積。

與其他抗氧化劑相比，姜黃素是一種從姜科植物姜黃中分離得到的天然抗氧化劑，具有來源簡單、抗氧化活性強、無毒等優(yōu)點。此外，它在治療IS表現(xiàn)出清除ROS，抗凋亡和神經(jīng)保護的特性［30，31］。然而，姜黃素穩(wěn)定性差且難以通過血腦屏障限制了其臨床發(fā)展［32，33］。一些報道已經(jīng)證實，姜黃素可以被裝載到干細胞衍生的外泌體上，并且在IS 中產(chǎn)生神經(jīng)保護作用并減輕缺血再灌注損傷［34］。近期，He 等［35］將姜黃素裝載到巨噬細胞衍生的外泌體（Exo-cur）中，隨后發(fā)現(xiàn)Exo-cur 不僅具有良好的穩(wěn)定性，而且具有減少缺血腦組織中 ROS的作用。

這些結果表明相比傳統(tǒng)的藥物直接攝入體內的方法，外泌體作為藥物載體可以使藥物具有更好的穩(wěn)定性和更高的靶向性，為IS治療提供了新方向。

4 外泌體的臨床試驗

近年來，越來越多的研究證實外泌體可以促進IS的神經(jīng)血管再生和功能恢復。然而基于外泌體治療IS 的臨床研究仍處于初步階段，需要設計良好的臨床試驗來促進外泌體的臨床轉化。截至目前，已經(jīng)有兩個關于外泌體在治療IS 的臨床研究注冊（NCT03384433、NCT06138210）。前一項臨床研究的目的是評估富含mir-124 的同種異體間充質干細胞來源的外泌體對改善急性缺血性卒中患者殘疾的作用；后一項臨床研究的目的是探索人多功能干細胞外泌體對急性缺血性卒中的治療作用。此外，還有一些是有關外泌體在腦卒中的預測、診斷和預后作用的研究（NCT05035134、NCT05370105），目前仍在招募中。

5 展 望

IS是世界范圍內高發(fā)病率和高死亡率的疾病之一。越來越多的研究人員關注外泌體在IS 的作用，并將外泌體看作是一種潛在的IS治療策略。外泌體作為一種通訊物質和運輸載體，在IS 中發(fā)揮重要作用，例如抗炎、抗凋亡、血管生成、神經(jīng)發(fā)生等。最近的報道集中在外泌體作為一種潛在的藥物遞送途徑在IS的應用。然而，外泌體給藥的劑量、頻率和途徑尚未達成一致，需要進一步研究，以促進外泌體治療從實驗室走向臨床。迄今為止，外泌體研究仍處于初始階段，沒有足夠的信息可用于將外泌體治療轉化為臨床實踐。因此，基于外泌體的治療在減輕IS 造成的功能障礙方面具有巨大的潛力，值得進一步研究。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻聲明：尹文婧、曲瑒負責設計論文框架、查閱文獻并起草論文；任佳欣、馬虹印負責查閱文獻；郭珍妮負責論文修改；楊弋負責擬定寫作思路、指導撰寫文章并最后定稿。