综述：外泌体在阿尔茨海默病中的作用：从发病机制到治疗——诊断与药物递送应用的全面评述

　　本综述系统探讨了外泌体（Exosomes）在阿尔茨海默病（AD）中的双重角色：既是疾病进展的媒介（如传播Aβ和tau蛋白），也是极具潜力的治疗载体（如靶向递送神经保护剂）。文章详细介绍了外泌体的生物学特性、分离纯化技术、工程化改造策略及其在AD早期诊断（如生物标志物检测）和治疗（如跨血脑屏障递药）中的应用前景，为AD研究提供了多角度的前沿视角。

　　

引言

阿尔茨海默病（Alzheimer’s Disease, AD）是一种慢性、不可逆的神经退行性疾病，以细胞外β-淀粉样蛋白（Aβ）沉积和细胞内神经纤维缠结（由过度磷酸化的tau蛋白构成）为主要病理特征。全球老龄化趋势加剧了AD的患病率，目前治疗手段有限，亟需早期诊断和有效治疗策略。外泌体作为纳米级细胞外囊泡，在细胞间通信中扮演关键角色，近年因其在AD中的双重作用（传播病理蛋白和递送治疗剂）成为研究热点。

外泌体的生物学特性

外泌体是直径30–150纳米的脂质双层囊泡，起源于细胞内吞途径的多泡体（MVBs），通过释放至细胞外空间参与细胞通信。其膜结构富含胆固醇、鞘磷脂、磷脂酰丝氨酸等脂质，并携带蛋白质、核酸（如mRNA、miRNA）和糖缀合物等生物活性分子。外泌体表面特异性标志物包括四跨膜蛋白（CD63、CD81）、Alix和TSG101，这些蛋白常用于其鉴定和分离。

外泌体的生物发生涉及细胞膜内陷形成早期内体，再通过内体膜二次内陷形成腔内囊泡（ILVs），最终与质膜融合释放至胞外。其摄取机制主要包括内吞作用、吞噬作用及膜融合，其中内吞是主要途径。外泌体可通过血脑屏障（BBB），低免疫原性，并能保护内容物免受降解，这些特性使其成为理想的药物递送系统。

外泌体与AD发病机制

外泌体在AD病理中具有“双刃剑”作用：

1. 1.

   传播病理蛋白：外泌体可携带Aβ和过度磷酸化tau蛋白在神经元间传播，加速疾病进展。研究显示，AD患者脑脊液中的外泌体富含磷酸化tau（如P-T181-tau、P-S396-tau），且微胶质细胞来源的外泌体可促进tau蛋白的聚集和扩散。

2. 2.

   介导神经炎症：外泌体携带的炎症因子（如IL-6、TNF-α）和补体蛋白（如C1q、C3b）可激活小胶质细胞，加剧神经炎症。

3. 3.

   影响突触功能：AD患者神经元来源外泌体（NDEs）中突触蛋白（如神经颗粒素、SNAP-25）表达下调，与认知障碍相关。

然而，外泌体也可能通过清除Aβ（如通过小胶质细胞吞噬）或递送神经营养因子发挥保护作用。

外泌体的分离与表征技术

外泌体分离方法包括超速离心（金标准）、尺寸排阻色谱、聚合物沉淀、免疫亲和捕获和微流控技术。各方法优劣如下：

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  超速离心：高纯度但耗时且可能损伤结构；

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  尺寸排阻色谱：保留外泌体完整性但耗时较长；

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  免疫亲和法：基于表面标志物（如CD63）实现高特异性分离；

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  微流控技术：高效、快速且适合临床样本。

表征手段包括纳米颗粒跟踪分析（NTA）、透射电镜（TEM）、Western blotting和流式细胞术，用于评估大小、形态和标志物表达。

外泌体作为AD诊断工具

外泌体是AD早期诊断的理想生物标志物来源：

• •

  蛋白质标志物：NDEs中Aβ_1–42、P-T181-tau、P-S396-tau水平在AD患者中显著升高，甚至可在症状出现前10年检测到异常；

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  miRNA标志物：外泌体miR-125b、miR-146a（促炎）和miR-132、miR-212（突触功能相关）的表达变化与AD相关；

• •

  来源多样性：血液、脑脊液、唾液和尿液均可用作无创诊断样本。

  多组学研究（如蛋白质组学、脂质组学）进一步揭示了外泌体在AD中的分子签名，助力开发高灵敏度诊断平台。

外泌体作为治疗载体

外泌体因其天然靶向性和低免疫原性成为AD治疗的有力工具：

1. 1.

   药物加载策略：

   • •

     外源性加载：孵育（疏水性药物）、电穿孔（核酸）、超声、冻融循环和挤出法；

   • •

     内源性加载：通过工程化母细胞（如间充质干细胞）预加载治疗剂（如miRNA、酶）。

2. 2.

   靶向修饰：表面修饰靶向配体（如RVG肽靶向神经元乙酰胆碱受体）可增强BBB穿透和细胞特异性递送。

3. 3.

   治疗应用：

   • •

     递送神经保护剂：如载Curcumin的外泌体抑制氧化应激，载Catalase的外泌体降解Aβ；

   • •

     基因治疗：递送siRNA（如BACE1-siRNA）或miRNA（如miR-124-3p）下调病理蛋白表达；

   • •

     干细胞来源外泌体：间充质干细胞（MSCs）外泌体通过调节神经炎症和促进神经再生改善认知功能。

挑战与前景

当前外泌体研究面临以下挑战：

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  分离标准化和规模化生产困难；

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  异质性导致功能一致性差；

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  安全性问题（如免疫激活、意外病理蛋白传播）。

  未来方向包括：开发标准化协议、整合多组学数据验证生物标志物、探索CRISPR/外泌体联合治疗策略，以及推动临床转化研究。

结论

外泌体在AD中既是疾病推手也是治疗希望。通过深入理解其生物学功能、优化工程化策略，外泌体有望成为AD早期诊断和精准治疗的核心平台，突破当前治疗瓶颈。