外泌体鼻喷雾剂:脑部炎症的一支专业“救火队”

提到脑部炎症,很多人可能会觉得陌生,但它与阿尔茨海默病、自闭症、癫痫、抑郁症等疾病息息相关,它就像一颗隐藏在大脑中的 “定时炸弹”,悄悄威胁着我们的神经健康。



脑部炎症性疾病主要指由感染(病毒、细菌)、自身免疫反应或其他原因引起的脑实质、脑膜及相关组织的炎症。

无论是阿尔茨海默病、脑梗死等疾病引发的继发性炎症,还是脑部损伤后出现的炎症反应,都会破坏大脑内的微环境 —— 激活过度活跃的小胶质细胞(大脑中的主要免疫细胞),释放大量炎症因子,进而损伤神经细胞、影响认知功能,严重时甚至会导致记忆衰退、行动障碍等不可逆后果。


神经功能损害

脑炎会导致病原体侵犯脑组织,造成神经细胞死亡或功能异常,直接影响大脑功能,导致认知障碍、记忆力下降及语言、运动能力受损。

阿尔茨海默病

脑部炎症如脑膜炎或脑炎可能导致阿尔茨海默病的发生。这些炎症可能导致神经细胞的死亡和损伤,进而影响大脑的功能。

抑郁症

炎症可能影响调节情绪的脑区,比如前额叶皮层、海马体、杏仁核,还可能干扰多巴胺、5 - 羟色胺等神经递质的合成与传递,进而导致情绪低落、兴趣减退等类似抑郁症的表现。

癫痫

脑炎造成的炎症损伤神经元致其异常放电,或形成脑组织水肿、瘢痕破坏正常脑功能,进而诱发神经元过度同步放电,从而引发癫痫发作。

长期后遗症

即使脑炎及时治疗,部分患者仍可能遗留头痛、疲劳、失眠等长期后遗症,严重影响生活质量。




传统的脑部炎症干预手段,一直面临着一道 “难关”—— 血脑屏障。这层由血管内皮细胞紧密连接形成的 “保护墙”,虽然能阻止有害物质进入大脑,却也让大部分药物难以穿透,导致治疗效果较差。

不过,随着生物医学技术的发展,一种 “鼻喷外泌体” 的新给药方式,正为改善脑部炎症带来全新可能。

关于外泌体与脑炎治疗

外泌体是直径约30-150纳米的脂质双层膜小囊泡,几乎所有的细胞都能产生和释放外泌体。它们携带蛋白质、RNA等多种生物活性物质,在细胞间信息传递中扮演着关键角色。

科学家发现,间充质干细胞来源的外泌体具有显著的抗炎和修复功能,而且比直接使用干细胞更安全、更容易保存和运输。

外泌体治疗脑部炎症的作用机制多样且复杂。研究表明,它们能够:

抑制神经炎症

调节小胶质细胞的活化状态,减少TNF-α等促炎因子的释放。在癫痫模型中,鼻滴外泌体后TNF-α水平降低了58%。

TNF-α(Tumor Necrosis Factor-α,肿瘤坏死因子 -α)是人体内一种关键的促炎细胞因子,主要由免疫细胞(如巨噬细胞、T 细胞、自然杀伤细胞)分泌,在免疫调节、炎症反应、细胞凋亡(程序性死亡)及组织修复中发挥核心作用。

促进神经修复

外泌体携带的神经营养因子和特定miRNA能帮助修复受损神经元,促进突触重建。

改善血脑屏障完整性

上调紧密连接蛋白的表达,减轻脑水肿,为大脑提供更好的保护环境。

外泌体与鼻腔给药

 “鼻喷” 是一种巧妙的给药方式。鼻腔黏膜下分布着丰富的神经和血管,且与大脑之间存在 “直接通道”(如嗅觉神经通路、三叉神经通路),鼻喷外泌体通过这两条通路,绕过血脑屏障直接进入大脑。

2024年《Pharmaceutics》(《药剂学》)期刊的一篇研究报道显示,静脉注射的外泌体只有0.005%-0.01% 能够到达大脑,效率极低。而外泌体经鼻喷后1小时内就可在嗅神经中检测到外泌体,且在24小时内持续增加。

这种方法使大脑中的外泌体分布量显著高于静脉注射,为治疗脑部疾病提供了更高效的递送方式。


研究与结果



2024年《pharmaceutics》杂志刊载了日本北海道大学医学研究生院神经外科的研究者,针对外泌体鼻腔给药的作用机制开展的一项临床前研究。

这项研究表明,通过鼻腔外泌体给药,微小的外泌体能在很短的时间内进入大脑,并成功地减少了微胶质细胞炎症和神经损伤,让受试大鼠恢复了认知功能。


(*短期和长期记忆障碍测试。接受鼻内外泌体的动物在准确性、行程距离、参考错误和工作错误方面表现出更好的记忆功能。黑色:外泌体组,灰色:PBS组,*: p < 0.05。)

脑部炎症的核心问题之一,是小胶质细胞的过度激活。当外泌体到达大脑后,会通过其携带的生物活性物质,“安抚” 过度活跃的小胶质细胞,减少肿瘤坏死因子(TNF - α)、白细胞介素(IL - 6)等炎症因子的释放,就像给 “失控的免疫卫士” 按下 “减速键”,快速平息脑部的炎症 “风暴”。


(海马小胶质细胞激活. 在PBS中可明显观察到活化的小胶质细胞,表现为细胞增殖和形态变为变形虫形状. 相反,这些变化在外泌体抑制组(上图和左下图)中显著减少,BAR=100µm. 发现用Exosparkler(绿色)标记的外泌体与小胶质细胞(橙色)共定位. 提示外泌体的抗炎作用(DAPI的核抑制作用). 右下面板). 条=20µm,**:p<0.01.)



( 与PB处理组相比,外泌体处理组表现出较低的细胞因子表达. 描述了IL-1B(上图)、IL-6(中图)和TNF-α(下图)的水平. 条形=100µm,*:p<0.05.)

炎症消退后,外泌体还会发挥修复作用。它能通过调节细胞凋亡信号,阻止神经细胞因炎症而 “死亡”,尤其是保护大脑中负责记忆的关键区域 —— 海马体。

当炎症得到控制、神经损伤得到修复后,大脑的正常功能也会逐步恢复。无论是脑损伤后的认知障碍,还是神经退行性疾病伴随的记忆衰退,鼻喷外泌体都展现出了改善潜力。


小结

目前,鼻喷外泌体改善脑部炎症的研究已经取得了不少突破。虽然这项技术仍处于发展阶段,部分研究还停留在动物实验层面,针对不同脑部疾病的疗效、长期使用的安全性,以及大规模临床应用的标准化方案,还需要更多研究来验证。

但鼻喷外泌体为脑部炎症的干预打开了一扇 “便捷之门”。随着研究的不断深入,未来它或许会成为改善神经炎症、保护大脑健康的重要手段,让更多受脑部疾病困扰的人,能够通过简单、安全的方式,守护自己的神经健康,重拾清晰的认知与高质量的生活。

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