外泌体(extracellular vesicles, EVs)疗法在提升皮瓣及皮肤移植物存活率方面显示出方向性积极的临床前信号。在动物模型中,外泌体治疗与皮瓣存活率改善、血管生成(angiogenesis)增强、组织灌注(perfusion)提升、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)表达上调、细胞凋亡(apoptosis)减少以及皮肤移植物存活延迟改善相关;然而,上述发现需谨慎解读。研究间存在显著异质性(heterogeneity)、漏斗图(funnel plot)不对称、Egger检验显著,且多数研究对分配隐藏(allocation concealment)和盲法(blinding)报告不清,这些因素限制了合并估计值的可靠性,提示真实效应量可能小于观察值。目前,该证据应被视为探索性和假设生成性的,而非临床确证性的。未来研究应优先开展外泌体表征标准化、更严谨且可重复的临床前研究设计,以及精心设计的早期比较性临床研究。 本系统评价与荟萃分析遵循PRISMA 2020指南,前瞻性注册于PROSPERO(CRD420251146650)。检索了PubMed、OVID MEDLINE、Scopus、Web of Science Core Collection和Google Scholar数据库,检索时间截至2025年9月12日,执行时间为2025年9月12日至15日。最终纳入24项动物研究(19项皮瓣研究;5项皮肤移植研究),皮瓣研究与皮肤移植研究作为独立群体分别进行分析。 随机效应荟萃分析显示,外泌体治疗可提高皮瓣存活率(k=19;平均差值(mean difference, MD)35.54%;95%置信区间(confidence interval, CI)25.11–45.97;p<0.0001)并促进血管生成(k=19;标准化均数差(standardized mean difference, SMD)3.60;95% CI 2.66–4.54;p<0.00001)。然而,研究间异质性极高(I2 76–97%),漏斗图不对称伴Egger检验显著(两项p<0.001),提示存在显著的小样本研究效应(small-study effects);真实效应很可能远小于合并估计值所提示的数值,因此应谨慎解读。 组织灌注、VEGF表达和细胞凋亡指标在叙述性综合中总体倾向于外泌体治疗有利。在皮肤移植模型中,5项研究中有4项在术后第10–14天报告了移植物存活改善,但证据确定性较低。所有研究均未报告分配隐藏,且多数研究盲法不清楚,这构成了重大的方法学局限性,可能进一步夸大观察效应。
**方法**
**方案注册**:本研究遵循PRISMA 2020指南,前瞻性注册于PROSPERO(CRD420251146650),动物研究报告符合ARRIVE 2.0 "Essential 10"标准,细胞外囊泡筛查采用MISEV 2018/2023指南。
**检索策略**:检索覆盖PubMed、OVID MEDLINE、Scopus、Web of Science Core Collection及Google Scholar,时间从数据库建库至2025年9月12日,执行时间为2025年9月12日至15日。检索策略联合使用受控词表和自由词,涵盖外泌体/小细胞外囊泡(small extracellular vesicles, sEV)、皮瓣/皮肤移植、动物/在体模型等概念。PubMed和OVID MEDLINE使用MeSH术语,无语言、日期或出版物类型限制。Google Scholar作为补充来源按相关性筛选,同时手工检索纳入研究及相关综述的参考文献列表。
**纳入标准与结局定义**:采用PICOS框架确定纳入标准。纳入评价外泌体或sEV治疗皮肤皮瓣或皮肤移植模型的对照在体动物研究,要求设有安慰剂、溶媒或未处理对照组,并报告至少一项关注疗效结局。外泌体或sEV的细胞来源、组织来源、分离方法、剂量、给药途径、时机或载体/支架不限,但囊泡表征需符合当代MISEV标准。排除体外或离体研究、无皮瓣或移植成分的开放伤口模型、脂肪移植模型、无对照组的研究、人体研究、综述、社论或信件。血管化复合组织同种异体移植物(vascularized composite allograft)或其他复合组织移植模型不归类为皮肤移植模型。
因皮肤皮瓣与皮肤移植具有不同的存活机制,合格研究分类为皮瓣模型或皮肤移植模型并分别综合;无合并两种模型的估计值。皮瓣研究的主要临床结局为皮瓣存活率,通常以存活皮瓣面积百分比表示;皮肤移植研究的主要临床结局为移植物存活率(graft take)或移植物存活,以存活移植物面积百分比或等效术后存活终点表示。机制性次要结局包括血管生成/新生血管形成、组织灌注、VEGF表达和细胞凋亡,因其直接反映与组织转移后存活相关的通路。血管生成结局定义为基于组织的血管新生测量,包括微血管密度(microvessel density, MVD)、组织学血管计数、CD31阳性内皮染色、α-SMA阳性血管染色或可比性血管免疫组化标志物。功能性血流评估(激光多普勒、激光散斑)单独归类为灌注结局。VEGF表达和细胞凋亡标志物也单独分析,不与血管生成终点合并。
每项结局的分析方法由可用研究数量而非结局重要性决定。10项及以上研究(k≥10)报告的结局可进行荟萃分析;少于10项研究的结局采用叙述性综合,以避免不精确的组间方差估计和不可靠的小样本效应检验。基于此阈值方法,皮瓣存活(k=19)和血管生成(k=19)进行荟萃分析,而灌注(k=7)、VEGF(k=7)、细胞凋亡(k=6)和皮肤移植物存活(k=5)采用叙述性综合。
**研究筛选**:三位作者独立检索和筛选文献。题目和摘要由三位审稿人筛选,分歧通过讨论解决;无法达成共识时由第四位审稿人裁决。全文合格性由三位作者独立评估,分歧通过与资深作者讨论解决。所有纳入和排除决定均由人类作者做出;Rayyan仅用于去重和筛选优先级排序。
**数据提取**:三位作者记录研究数据,包括:出版物详情;动物模型参数(物种、品系、性别、年龄、体重、皮瓣/移植类型及大小、缺血持续时间、随访时间点);干预措施(细胞来源、组织来源、分离方法、剂量、给药途径、时机、载体或支架);研究设计(随机化、盲法、每组样本量);以及结局(均数、标准差和样本量)。图形报告的结局采用数字图像提取法,联系作者确认缺失信息。以均数标准误(standard error of the mean, SEM)报告的研究按SD = SEM × √n转换为标准差(standard deviation, SD)。
**偏倚风险与研究质量**:所有研究采用SYRCLE偏倚风险工具评估,领域包括:序列产生、基线相似性、分配隐藏、随机饲养、照护者/研究者盲法、随机结局评估、结局评估者盲法、不完整结局数据、选择性报告和其他偏倚。各领域评定为低风险、不清楚或高风险。同时评估ARRIVE 2.0 Essential 10项目和MISEV 2018/2023符合情况。
**统计分析**:皮瓣研究与皮肤移植研究始终作为独立群体分析。数据采用随机效应模型(restricted maximum likelihood, REML)分析。皮瓣存活(k=19)计算百分比存活面积的均数差值(MD);血管生成(k=19)采用标准化均数差(SMD),因研究使用不同组织学测量方法(微血管密度、CD31
+ 血管计数、α-SMA
+ 血管计数),尽管构念相同但单位和量纲不同。SMD在动物实验中的应用存在局限性,因严格控制下的动物实验组内方差小可能产生大效应量。异质性采用τ
2 (REML)、Cochran's Q和I
2 评估,p<0.10视为显著。效应估计值报告95%置信区间。小样本效应通过漏斗图和Egger回归(k≥10的结局)评估。灌注(k=7)、VEGF(k=7)、细胞凋亡(k=6)和皮肤移植物存活(k=5)进行叙述性综合,汇总于表6。皮瓣荟萃分析中开展探索性亚组分析,考察外泌体细胞来源(脂肪组织来源vs骨髓来源)和物种来源(人源vs动物源)。未进行荟萃回归,因亚组样本量不足。敏感性分析包括逐次剔除法(leave-one-out analysis)。使用Review Manager(version 5.4)和Jamovi(version 2.7.6;meta和metafor程序包)进行统计分析。p<0.05视为显著(异质性p<0.10除外)。
**结果**
检索共获得2,739条记录,去重后1,306条进行题目和摘要筛选,37篇进入全文评估,最终24项研究(19项皮瓣,5项皮肤移植)符合纳入标准进行进一步定量分析。
纳入研究发表于2017年至2025年间。13项使用小鼠模型,10项使用大鼠模型,1项使用小型猪。外泌体来源多样,以脂肪组织来源干细胞(adipose-derived stem cells, ADSCs)(n=9)和骨髓来源间充质干细胞(bone marrow-derived mesenchymal stem cells, BMSCs)(n=7)最为常见。外泌体表征方法和给药方案差异显著。给药途径包括皮下注射(n=11)、静脉注射(n=7)、皮内注射(n=4)和水凝胶支架皮瓣下植入(n=2)。皮瓣研究特征见表1,皮肤移植研究特征见表2。
**任何研究在SYRCLE任何领域均未被评定为高风险。** 然而,24项研究(100%)的分配隐藏均不清楚,20项(83%)的随机饲养不清楚,18项(75%)的照护者/研究者盲法和结局评估者盲法不清楚。序列产生、基线特征、随机结局评估、不完整结局数据、选择性报告和其他偏倚来源主要为低风险。缺乏对隐藏和盲法的报告限制了对整体证据基础的信心。
**主要终点(荟萃分析)**
**皮瓣存活**:19项研究的随机效应荟萃分析显示,外泌体对改善皮瓣存活有显著正向效应。MD为35.54%(95% CI 25.11–45.97;Z=6.68;p<0.0001)。异质性极高(I
2 =97%;τ
2 =494.32;χ
2 =698.04;p<0.0001)。Egger回归(6.735;p<0.001)和漏斗图不对称提示可能存在小样本研究效应。各研究效应值范围为7.40%至73.97%。样本量最小的研究置信区间最宽,反映了小样本临床前实验的固有不精确性。Sun等(2025)报告了最大效应,但其置信区间异常狭窄,可能反映组内方差低。逐次剔除分析见补充材料3。
**血管生成/新生血管形成**:19项研究报告了血管生成或新生血管形成结局。标志物包括微血管密度和相对新生血管化评分。外泌体与更显著的血管生成相关(SMD=3.60;95% CI 2.66–4.54;Z=7.52;p<0.00001)。异质性显著(I
2 =76%,τ
2 =2.75,χ
2 =75.28,p<0.00001)。漏斗图不对称和Egger回归(9.088,p<0.001)提示小样本研究效应。Wu等(2022)为离群值,SMD达14.76,主要由极低的组内方差驱动;排除该研究的敏感性分析未实质改变合并估计值(补充材料4)。两项研究的置信区间跨越零,与其小样本量一致。
**探索性亚组(外泌体来源和物种)**:亚组分析提示ADSC-外泌体对皮瓣存活的效应大于BMSC-外泌体;人源外泌体亦较动物源外泌体呈更优趋势。亚组样本量小,这些观察应仅视为假设生成性。
**次要终点(叙述性综合)**:灌注(k=7)、VEGF(k=7)、细胞凋亡(k=6)和皮肤移植物存活(k=5)因各结局报告研究少于10项而采用叙述性综合,结构化汇总于表6,包括每项结局的研究数量、效应方向、研究间一致性、效应范围、关键机制观察和非正式确定性评级。
**讨论**
24项临床前研究的综合显示,外泌体治疗与皮瓣存活、血管生成、灌注、VEGF表达、细胞凋亡和皮肤移植物存活的方向性积极变化相关。在皮瓣研究中,荟萃分析提示外泌体治疗后存活率更高(MD 35.54%;95% CI 25.11–45.97)且血管生成更显著(SMD 3.60;95% CI 2.66–4.54)。这些估计值应谨慎解读。两项主要结局的漏斗图不对称和显著Egger回归检验(皮瓣存活p<0.001;血管生成p<0.001)表明存在显著的小样本研究效应,小样本研究效应、极端异质性和不清楚的方法学保障措施的汇聚提示,真实治疗效应很可能小于这些合并数值。本综述的发现应理解为方向性一致的生物学信号,而非临床获益的定量估计。
研究间异质性在两项主要终点均极高(I
2 76–97%),从根本上限制了合并估计值的可解释性。皮瓣存活的I
2 =97%意味着几乎所有观察到的研究间变异反映真实效应差异而非抽样误差;实际上,各研究并非在估计单一共同治疗效应,合并均数差应被视为广泛不同生物学情形的数学平均值,而非"外泌体治疗效应"的可推广估计。
这种离散可能反映皮瓣模型、缺血方案、剂量、外泌体来源、调节方法、给药途径、载体或支架使用、随访时间和结局测量的差异。按细胞来源和物种来源的亚组分析未能解决此异质性,且亚组研究数量有限无法进行荟萃回归。血管生成使用SMD增加了谨慎理由,因严格控制下的动物实验中小组内方差可产生大标准化效应。
方法学保障在整个证据基础中报告不佳,这是重大局限性而非中性观察。24项研究(100%)的分配隐藏均不清楚,20项(83%)的随机饲养不清楚,18项(75%)的照护者/研究者和结局评估者盲法不清楚。需要强调的是,"不清楚"不等同于"低风险":它反映了缺乏报告使读者无法判断保障措施是否实施。临床前研究的实证证据表明,不充分或未报告的分配隐藏和盲法与膨胀的治疗效应系统性相关,这种关联几乎肯定对合并估计值的大小和观察到的漏斗图不对称有贡献。
研究人员未尝试量化"校正"估计值,因修剪填补法(trim-and-fill)推算零项研究,且在如此异质性下任何单一方法校正本身亦不可靠;研究人员转而敦促读者将本综述中所有数值估计视为上限而非中心估计。
外泌体改善皮瓣存活的生物学机制涉及协调的多通路效应。外泌体通过HIF-1α/VEGFA轴调控血管吻合支重塑和新生血管形成,6项研究确认此机制。PI3K/AKT介导的抗细胞凋亡在7项研究中报告。外泌体通过促进M1向M2巨噬细胞极化,减少肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)、白细胞介素-1β(interleukin-1β, IL-1β)、IL-6和诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase, iNOS),同时增加IL-10,使皮瓣微环境从促炎转向抗炎。这具有重要意义,因为慢性或过度炎症导致灌注受损、缺血、细胞损伤和进一步炎症放大的恶性循环。外泌体还抑制PANoptosis(泛凋亡),这是血管皮功能障碍和最终皮瓣坏死前的病理过程。Keap1/Nrf2通路的激活调控BAD、Bax、caspase-3和caspase-9等促凋亡分子,同时增加抗凋亡的Bcl-2。BMSC-外泌体激活Keap1/Nrf2通路以减少活性氧和丙二醛,同时上调超氧化物歧化酶2(superoxide dismutase 2, SOD2)和过氧化氢酶。
多项miRNA在各研究中被涉及:ADSC-外泌体中的miR-132增加具有功能网络的新成熟血管;miR-126促进内皮细胞增殖和血管稳定性;miR-21、-130、-210、-421-3p和-183-5p产生积极效应,但无单一miRNA在多项研究中被统一调查。
关于细胞条件调节,低氧预处理的 外泌体持续显示更大的效应量,提示其富集了促血管生成货物。氧化应激预处理(H
2 O
2 )的外泌体通过Wnt/β-catenin信号增强内皮祖细胞血管生成特性,招募循环祖细胞至缺血区域。脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)预处理的BMSC-外泌体通过NF-κB/NLRP3抑制驱动巨噬细胞极化转变。这些发现提示外泌体货物和治疗效力显著受亲代细胞类型和调节环境影响,支持未来转化研究中探索生物工程或预处理外泌体。
皮肤移植结局方向性积极,但仅基于5项低确定性研究。移植物存活的时间依赖性改善(第10–14天显著)与吻合和血管重建时间线一致,提示外泌体加速血管长入而非产生即刻血流动力学挽救。外泌体对自体移植物有保护作用,并延长同种异体移植物存活。然而,研究数量少、异质性大(混合移植物类型、可变时间点)和无法荟萃分析限制了确定性。
探索性亚组数据显示人源ADSC来源外泌体与更优结局相关,这与文献报道的ADSC具有更高促血管生成miRNA分泌和更强旁分泌效应一致。脂肪组织比骨髓更易获取,使ADSC-外泌体生产更具规模性。人源ADSC来源外泌体可能成为进一步标准化临床前评估的合理优先方向。
临床价值在不同情境下可能不同。在复杂重建(放射区域、高缺血负荷、挽救情形)中,即使存活率适度改善也可能证明成本和物流合理。在美容外科中,基线并发症率较低,风险-获益阈值更高。任何潜在采用均需标准化生产/表征、监管批准和有力的安全性及成本效益证据。外泌体尚未获任何监管机构批准用于临床治疗;早期采用需要试验级生产和透明表征。
**局限性**
24项研究中23项使用小型啮齿类模型,仅1项使用小型猪。多数模型使用年轻健康动物,可能高估疗效,因手术患者常合并糖尿病、吸烟、血管疾病或既往放疗。啮齿类皮肤解剖、灌注动态和免疫反应与人类不同;因此这些发现应作为生物学概念验证而非临床疗效解读。异质性报告阻碍了剂量-反应分析。所有研究关注早期存活;长期耐久性未知。外泌体来源、分离、表征、剂量、途径、时机和结局测量方面存在显著异质性。偏倚风险评估显示多数研究分配隐藏和盲法不清楚,关键领域频繁的不清楚评级可能贡献于膨胀的效应量。尽管存在这些局限性,多项相关结局中方向性相似信号支持继续研究,但获益幅度和可重复性仍不确定。
**结论**
外泌体治疗显示出方向性积极但初步的临床前信号,可改善皮瓣和皮肤移植存活。在动物模型中,外泌体与更好的皮瓣存活、血管生成、灌注、VEGF表达、减少的细胞凋亡以及皮肤移植存活的延迟改善相关;然而这些发现必须谨慎解读。显著异质性、漏斗图不对称、显著Egger检验以及分配隐藏和盲法的频繁不清楚报告,限制了对合并估计值的信心,并提示真实效应量可能小于观察值。目前,该证据应视为探索性和假设生成性的,而非临床确证性的。未来工作应优先推进外泌体表征标准化、更严谨可重复的临床前研究设计,以及精心设计的早期比较性临床研究。
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