脊柱退变疾病中，椎间盘退变（IVDD）是导致慢性腰痛的主要病因。髓核细胞（NPCs）的衰老被认为是IVDD发生与进展的关键机制。 细胞外囊泡，作为多种细胞分泌的纳米级膜性结构，可携带microRNA、蛋白质等多种生物活性分子，在介导细胞间通讯等方面展现出巨大治疗潜力。近年来，间充质干细胞来源的外泌体（MSC-exos） 因其良好的安全性和在退行性疾病干预中显现的疗效而受到广泛关注。研究表明，MSC-exos 具有抑制炎症、调节免疫以及逆转细胞衰老等作用。其中，经低氧预处理的脐带间充质干细胞来源外泌体（hyp-UCMSC-exos） 因其在增强细胞活性和抗衰老方面表现出的优越性而备受瞩目。然而，传统的外泌体注射方式存在滞留时间短、局部浓度不足、治疗效果受限等问题。为实现外泌体的持续递送并增强治疗效果，研究者们近年来致力于开发缓释系统，例如将外泌体封装于水凝胶中形成可注射制剂等。
2025年5月12日，空军军医大学西京医院罗卓荆/叶正旭教授团队在Regenerative Biomaterials杂志上在线发表题为“Injectable hydrogel loaded with exosomes from hypoxic umbilical cord-derived mesenchymal stem cells alleviates intervertebral disc degeneration by reversing nucleus pulposus cell senescence.”的研究论文。该研究创新性地将 hyp-UCMSC-exos 负载于透明质酸甲基丙烯酰水凝胶中，旨在实现其在体内的缓慢释放，从而提高对IVDD的治疗效率。该策略有效整合了低氧预处理增强外泌体活性、外泌体本身的治疗潜能以及水凝胶支架提供的缓释和局部滞留优势，为IVDD的治疗提供了新路径。
该研究揭示了低氧脐带间充质干细胞来源外泌体可通过富含miRNA的负载机制，调控P53信号通路逆转髓核细胞衰老，从而有效缓解椎间盘退变。此外，研究构建了由透明质酸甲基丙烯酰水凝胶构成的可注射缓释系统，实现了hyp-UCMSC-exos的持续释放与靶向递送，在体内实验中显著改善了椎间盘细胞功能。这一发现不仅揭示了hyp-UCMSC-exos在抗细胞衰老和组织再生中的关键作用，也为IVDD提供了新的治疗靶点与策略。 空军军医大学博士生赵昕，襄阳第一人民医院施玉博副教授，西京医院骨科孙振副教授为论文共同第一作者，西京医院骨科罗卓荆教授和叶正旭教授为论文通讯作者。西京医院骨科为论文第一单位。
通过高通量miRNA测序与功能富集分析，研究团队鉴定出hyp-UCMSC-exos中高表达的多种与细胞衰老密切相关的miRNA，尤其是调控P53信号通路的核心miRNA，在逆转NPCs衰老中发挥关键作用。进一步构建的基于透明质酸甲基丙烯酰水凝胶HAMA的可注射缓释系统，不仅显著延长了外泌体在局部的滞留时间和生物活性释放周期，还有效修复了髓核细胞外基质的代谢失衡、抑制炎症因子表达并恢复了NPCs的增殖能力。动物实验证实，该系统显著改善了椎间盘结构完整性，减缓了退变进程，且未观察到明显毒副反应，展现出良好的生物相容性与安全性。这一发现不仅深化了对干细胞外泌体抗衰老机制的理解，也为IVDD的治疗提供了新策略。
参考文献：
Injectable hydrogel loaded with exosomes from hypoxic umbilical cord-derived mesenchymal stem cells alleviates intervertebral disc degeneration by reversing nucleus pulposus cell senescence. REGEN. BIOMATER., Volume 12, 2025, doi:10.1093/rb/rbaf039.
外泌体资讯网 REGEN BIOMATER｜空军军医大学西京医院罗卓荆/叶正旭：负载低氧脐带MSC外泌体的可注射水凝胶减轻椎间盘退变
