西南交通大学郭星/周绍兵教授《AFM》：M2巨噬细胞来源的外泌体用于抑制缺血性卒中内中性粒细胞胞外陷阱

缺血性卒中是最常见的脑卒中类型，炎症和免疫反应在卒中的病理生理中起关键作用。中性粒细胞是缺血后第一批从外周募集到大脑的细胞，高度参与脑卒中后的炎症。缺血区域积聚的中性粒细胞会释放颗粒状内容物，形成网状结构的DNA，也称中性粒细胞胞外陷阱（NETs）。NETs可介导炎症反应导致组织损伤及损害卒中后的血运重建和血管重塑。降解NETs可通过减轻炎症、促进血管重构、预防血栓形成等途径减少脑梗死，改善神经功能恢复。然而，NETs的主要降解物—DNase 1，在血液循环中的半衰期短，通过血脑屏障（BBB）的效率低。

近期，西南交通大学郭星教授、周绍兵教授课题组利用M2型巨噬细胞产生的外泌体（M2exo）包载DNase 1，用于递送药物及卒中治疗。如图一所示，外泌体经胞吞作用穿过BBB，在缺血区域周围积聚。随着M2exo分泌抗炎细胞因子，将小胶质细胞极化为M2型，发挥神经保护作用。此外，外泌体释放的DNase 1可以降解NETs，减少炎症，促进血管重塑。同时诱导小胶质细胞M2极化和NETs清除，M2exo@DNase 1为缺血再灌注损伤的组织修复提供了一种有前景的途径。

图 1 M2exo@DNase 1参与卒中治疗过程

【文章要点】

如图2所示，M2exo由于靶向作用及血脑屏障通透性增强，使得外泌体滞留时间延长，能富集在病灶区域。此外，可以发现M2exo@DNase 1的干预改善了卒中的结局，降低了梗死体积。图3的行为学测试及mNSS证明M2exo@DNase 1治疗可逆转MCAO的神经功能缺陷，运动和认知功能得到恢复。

图 2 M2exo在MCAO小鼠的体内分布及M2exo@DNase 1的治疗效果

图 3 行为学分析及mNSS

如图4所示，作者考察了MCAO小鼠体内的小胶质细胞极化表型及NETs清除效果。M2exo@DNase 1的干预清除了NETs以及促进小胶质细胞M2型的上调，减少了炎症因子的分泌。

图 4 M2exo@DNase对体内小胶质细胞极化和NETs的抑制作用

如图5所示，作者通过转录组基因分析探索了小胶质细胞极化和抑制NETs协同作用的分子机制。KEGG富集分析发现这主要与免疫反应、炎症过程和细胞存活相关。M2exo@DNase 1通过诱导Cdk4和Id4的表达介导促血管生成；抑制Jun、Fos、Dusp1、Tnfrsf12a等从而发挥抗炎作用；阻断Cdkn1a和Traf6减少细胞凋亡。DNase 1对NETs的破坏和M2exo对小胶质细胞的极化，通过促进紧密连接和TGF-β信号通路，阻断mTOR和toll样信号通路，使得BBB重塑、减轻炎症，发挥神经保护作用。

图 5 转录组基因分析

综上所述，该研究开发了CD206⁺ M2样巨噬细胞衍生外泌体（M2exo）系统，用于DNase 1递送，实现缺血性卒中治疗。该纳米颗粒通过外泌体的胞吞作用穿过BBB，经DNase 1清除NETs，防止血管损伤。此外，M2exo诱导M1小胶质细胞向M2表型极化，通过产生抗炎细胞因子减轻神经炎症。并通过转录组分析，揭示了M2exo和DNase 1协同作用的机制。M2exo@DNase 1的干预可减少脑梗死面积、改善长期神经系统预后。为提高缺血性脑卒中的治疗提供了一个有效的途径。

该项目研究获得国家重点研发计划（2022YFA1206500、2021YFB3800900）、国家自然科学基金（U22A20161、52073236）、四川省自然科学基金（24NSFTD0103）、中央高校基本科研业务费专项基金（2682023ZTPY083）等项目的资助。

论文信息：

M2 Macrophage-Derived Exosomes Inhibiting Neutrophil Extracellular Traps for Ischemic Stroke Therapy. DOI: 10.1002/adfm.202402724

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202402724