《Frontiers in Pharmacology》：The recent progression of extracellular vesicles application in osteoporosis
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骨质疏松症是一种以骨脆性升高、骨折风险增加为特征的慢性疾病，其核心病理特征包括骨密度与骨质量下降、骨微结构破坏及骨折易感性升高，此类骨折好发于老年人群，可造成显著的健康损害与日常生活障碍，同时带来沉重的经济负担。细胞外囊泡（Extracellular Vesi
骨质疏松症是一种以骨脆性升高、骨折风险增加为特征的慢性疾病，其核心病理特征包括骨密度与骨质量下降、骨微结构破坏及骨折易感性升高，此类骨折好发于老年人群，可造成显著的健康损害与日常生活障碍，同时带来沉重的经济负担。细胞外囊泡（Extracellular Vesicles, EVs）是一类细胞在正常与病理状态下均可分泌的微小颗粒，内含蛋白质、脂质、核酸等多种活性物质，参与人体细胞生长、分化、凋亡等关键生理过程。近年研究显示，EVs在骨质疏松症领域已取得显著研究进展，展现出广阔的应用潜力。本综述系统总结了骨质疏松症的发病机制与危险因素，阐述了EVs在骨质疏松症诊疗中的应用价值及潜在作用机制，同时分析了当前应用的局限性并提出相应解决策略，旨在为相关领域研究者提供新的科研思路与方向。
1 骨质疏松症的流行病学
骨质疏松症被定义为一种慢性全身性骨科疾病，典型临床表现包括疼痛、脊柱畸形与脆性骨折。该病主要累及中老年人群，发病率随年龄增长呈上升趋势，由于早期缺乏明显症状，临床诊断难度大，导致未确诊率高、治疗率低。全球流行病学数据显示，骨质疏松症总体患病率为18.3%，女性患病率（23.1%）显著高于男性（11.7%），地域分布上非洲发病率最高，其次为欧洲、亚洲与大洋洲，北美洲最低，环境、生活方式与种族是主要影响因素。中国流行病学调查显示，国内骨质疏松症患者约9000万，其中女性占78%；50岁以上人群患病率达20%，女性（32%）远高于男性（7%）；65岁以上人群患病率进一步升高，女性达52%、男性为11%，存在显著的性别与年龄差异。疾病负担方面，预计到2035年全球骨质疏松相关骨折将达500万例，年医疗支出约200亿美元；中国2035年主要骨质疏松性骨折医疗费用预计超1300亿元，2050年将增至近1700亿元，给患者生活质量与社会经济均带来巨大压力。
2 EVs的功能特性
细胞外囊泡（EVs）是一类直径10~5000 nm的脂质膜结构，可运输蛋白质、核酸、代谢产物等功能活性分子，介导细胞间信号传递。EVs具备双向通讯能力，可摄取环境物质并分泌活性分子：其携带miRNAs、脂质、蛋白质等 cargo，通过内吞作用被受体细胞摄取，随后与细胞膜融合释放内容物至细胞质发挥功能。在骨代谢中，EVs通过介导骨、免疫、肌肉系统的“对话”调控骨质疏松症的发生发展，例如成骨细胞来源的EVs携带miR-150-5p可抑制破骨细胞形成、减少骨丢失，巨噬细胞来源的EVs含促炎因子，可通过营造炎症微环境促进破骨细胞生成、加速骨破坏。EVs的脂质双层结构可包裹核酸物质，降低其降解、提升稳定性；表面丰富的免疫调节因子可降低免疫原性、减少免疫排斥；且几乎所有细胞均可分泌EVs，便于大规模分离获取。这些特性——体积小、生物相容性好、固有靶向能力、低免疫原性、 cargo保护能力——使其在包括骨质疏松症在内的多种疾病中具有显著应用潜力，例如MC3T3-E1细胞来源EVs可通过miR-1224-5p改善骨质疏松小鼠的骨密度与骨体积，萎缩骨骼肌来源EVs中的miR-125a-5p则可通过调控肌肉萎缩与骨丢失参与疾病进展。
3 骨质疏松症的发病机制与危险因素
骨质疏松症的病理本质是骨代谢过程中骨吸收与骨形成的动态失衡，核心表现为破骨细胞过度活化导致骨组织过量吸收，或成骨细胞活化不足导致骨缺损修复不充分。Wnt/β-连环蛋白（Wnt/β-catenin）通路是调控成骨分化的核心开关：正常情况下β-catenin在细胞内蓄积并入核启动Runx2、OCN等成骨相关基因表达，该通路受抑会导致成骨细胞功能丧失，DKK1可抑制Wnt表达，而去泛素化酶USP26可保护β-catenin免于降解；MACF1骨架蛋白可将成骨负调控因子滞留于胞质，骨形态发生蛋白9（BMP9）则通过mTORC1/STAT3通路促进成骨分化。破骨细胞起源于血液单核巨噬细胞，核因子κB受体活化因子配体（RANKL）是其活化的关键因子，可通过激活NF-κB等通路诱导成熟破骨细胞大量生成；USP26不足时IκBα降解、NF-κB通路激活，会促进破骨细胞过度生成，线粒体能量代谢与线粒体自噬也可通过促进破骨细胞分化加剧骨丢失。
激素调控方面，性激素对骨代谢具有单向保护作用，雌激素可通过促进骨保护素（OPG）分泌、调控Wnt通路维持骨代谢平衡，其水平下降是原发性骨质疏松的主要诱因；雄激素则通过结合骨细胞表面的雄激素受体（AR）直接调控细胞功能，或通过芳香化为雌激素间接发挥作用。钙调节激素中，甲状旁腺激素（PTH）呈双向调节作用：持续性PTH升高（如甲状旁腺功能亢进、维生素D严重缺乏）会增加骨细胞RANKL表达、降低OPG表达，导致破骨细胞异常活化与骨量快速丢失；间歇性PTH脉冲刺激则可优先激活成骨细胞，使骨形成超过骨吸收，实现骨量净增长。此外，垂体激素除通过调控甲状腺、性腺等靶腺间接影响骨代谢外，还可直接作用于骨细胞，骨髓免疫细胞也可产生TSH-βv等垂体激素变体参与骨代谢调控。
肠道微生态通过肠-骨轴调控骨质疏松症进展：稳态下肠道菌群可维持Th17/Treg细胞平衡、促进骨健康；菌群失调则会触发炎症反应，导致骨吸收大于骨形成。其代谢产物中，短链脂肪酸可抑制破骨细胞分化与活性，次级胆汁酸可抑制NF-κB蛋白表达、阻断破骨细胞成熟，同时肠道菌群还参与雌激素代谢调控与活性维生素D合成。炎症因子方面，白细胞介素-17（IL-17）是连接免疫与骨代谢的关键因子，可通过增强破骨细胞前体细胞对RANKL信号的敏感性、上调RANKL表达激活RANKL/RANK通路、激活NF-κB与JAK/STAT3等炎症通路，共同促进骨破坏与骨丢失。
危险因素可分为不可控因素（种族、衰老、女性绝经、脆性骨折家族史）与可控因素（不健康生活方式、影响骨代谢的疾病与药物）。衰老伴随性激素下降、维生素D不足、慢性负钙平衡与成骨细胞抑制，可直接导致骨量减少；多种代谢异常与特定药物也会打破骨代谢平衡。此外，骨免疫调控通过NF-κB通路参与发病，核糖核苷酸还原酶M2（RRM2）可通过Wnt/β-catenin通路促进成骨分化，谷氨酰胺则通过IL-17-能量代谢轴调控破骨细胞分化，均为潜在治疗靶点。
4 EVs的生物发生与分类
EVs是细胞释放至胞外的膜结合囊泡，参与细胞通讯、免疫调控与疾病传播，广泛存在于血液、尿液、唾液、脑脊液等生物流体中。根据国际细胞外囊泡学会（ISEV）MISEV指南，EVs不能仅以粒径或来源分类，需结合物理特性与生化特征描述：外泌体（exosomes）直径40~150 nm，起源于内膜系统，介导细胞间通讯；微囊泡（microvesicles）直径100 nm~10 μm，通过细胞质膜直接出芽形成，参与多种病理生理功能；凋亡小体（apoptotic bodies）直径50 nm~5 μm，产生于程序性细胞死亡时的膜发泡过程，含DNA与细胞器成分，参与细胞凋亡调控。基质囊泡（matrix vesicles）是一类由成骨细胞与软骨细胞分泌的EVs，可浓缩钙与无机磷酸盐，携带磷脂、碱性磷酸酶（TNAP）等骨矿化关键组分，直接参与骨矿化过程；近年发现的blebbasome是一类直径可达20 μm的EVs，具备双向囊泡互作功能，可摄取胞外囊泡并分泌外泌体与微囊泡，参与多种生理过程。
5 EVs在骨质疏松症中的治疗作用
EVs的独特优势使其在治疗研究中展现出明确疗效：骨骼肌来源EVs可促进骨髓间充质干细胞（BMSCs）成骨分化、改善骨质疏松小鼠骨形成；年轻骨细胞来源EVs（YO-EVs）可通过调控原肌球蛋白-1（TPM1）提升老年骨质疏松小鼠的骨量与生物力学强度，效果优于衰老骨细胞来源EVs。工程化改造可进一步增强疗效，例如磷脂酰丝氨酸（PS）修饰的外泌体可特异性靶向破骨细胞前体，通过抑制RANKL诱导的NF-κB信号与CXCL9-CXCR3轴减少骨丢失。植物来源EVs也显示出治疗潜力：巴戟天来源EVs（MOEVs）可调控RUNX2与OCN表达，通过MAPK通路促进MC3T3-E1细胞增殖，改善绝经后骨质疏松小鼠模型骨形成；葛根来源类外泌体纳米囊泡可通过自噬信号通路促进人BMSCs分化与矿化；唾液乳杆菌来源EVs可被转运至骨质疏松病灶，缓解疾病症状。反之，阴道加德纳菌来源EVs可上调去势小鼠RANK、RANKL与TNF-α表达，可能是骨质疏松的风险因素，抑制此类EVs或为潜在治疗思路。现有研究已证实，不同来源EVs可通过调控miR-21-5p、BMP/SMAD、Wnt/β-catenin、RANKL/OPG等多条通路，实现抑制破骨细胞分化、促进成骨分化、改善骨稳态等功效。
6 EVs在骨质疏松症中的诊断应用
EVs可从尿液、血液、唾液等多种体液分离，且携带DNA、RNA、蛋白质等活性分子，可作为骨质疏松症的生物标志物或治疗靶点。其中EVs来源的RNA因在体液中稳定性高、检测技术成熟（如高通量测序、RT-PCR），已成为最具潜力的诊断标志物：绝经后女性血清外泌体中miR-324-3p、miR-766-3p、miR-1247-5p与骨密度显著相关，miR-330-5p可促进hBMSCs碱性磷酸酶（ALP）活性；血浆外泌体中hsa-let-7d-3p、hsa-miR-24-3p、hsa-miR-550a-3-5p与绝经后骨质疏松存在统计学关联；RANKL+EVs数量升高与外泌体miR-1246表达上调也见于患者群体；miR-34a-5p+miR-9-5p+miR-98-5p组合、外泌体miR-19b均已证实具备诊断效能。非编码RNA层面，环状RNA（circRNA）Hsa_circ_0006859在患者中高表达，可通过吸附miR-431-5p上调ROCK1，抑制成骨、促进成脂；BMSC来源外泌体中差异表达的circRNA可调控自噬、PI3K-Akt、FoxO、MAPK通路参与发病；长链非编码RNA（lncRNA）中286种差异表达分子可通过MAPK与PI3K-Akt通路反映疾病进展；转移RNA衍生片段（tRFs）中tRF-25、tRF-38、tRF-18对疾病诊断具备高准确性。此外，EVs携带的蛋白质组特征也具诊断价值，Vinculin、Filamin A、Profilin 1等差异蛋白可作为潜在生物标志物。跨细胞通讯中EVs携带的非编码RNA形成的“lncRNA/circRNA-miRNA”调控轴，可反映不同来源骨相关细胞的病理状态，多标志物组合还有望实现骨折高风险部位的精准识别。
7 结论与展望
EVs具备来源便捷、低免疫原性、抗炎、免疫调控与组织修复等多重生物学功能，且可通过理化方法修饰，在骨质疏松症治疗中潜力显著。但当前仍存在四大局限：一是EVs异质性强，现有基于来源与粒径的分类体系无法区分功能差异，MISEV指南未覆盖大规模分离纯化、表征与储存的标准规范，主流分离方法（超速离心、超滤）难以保障纯度，需建立亚型来源、分离鉴定相关的法规标准，探索牛奶、山药、牡蛎等新型大规模获取来源，或通过低氧、炎症环境刺激提升靶细胞EVs分泌的治疗活性。二是现有动物模型难以模拟人类骨质疏松的慢性多因素病理特征，非临床研究给药方案差异大、临床试验匮乏，需开展多中心大样本临床试验，结合多给药方案验证安全性与有效性。三是EVs的体内分布与细胞摄取效率存在差异，需通过表面修饰骨特异性受体、装载骨特异性蛋白或RNA实现精准递送，或结合水凝胶、3D打印支架等生物材料实现缓释控释，提升靶向性与治疗效能。四是EVs的长期生物安全性数据缺失，现有研究多为短期动物实验，需建立质量控制标准与长期安全性评价体系，推动其临床转化应用。
