骨关节炎（Osteoarthritis, OA）作为最为常见的退行性关节疾病之一，其病理过程呈现出多面性，涵盖软骨破坏、骨赘形成、软骨下骨重塑以及滑膜炎等方面。从临床角度来看，OA表现为慢性关节疼痛以及活动受限，这对患者的身体功能以及整体生活质量造成了显著损害。目前，针对骨关节炎的临床策略，无论是手术治疗（如全膝关节置换术）还是非手术治疗（如使用非甾体抗炎药，NSAIDs），都仅仅局限于症状的控制，并且伴有一系列的不良反应。这些治疗方法疗效有限且治疗结果存在异质性，这凸显了开发新型治疗策略的迫切性。

  近年来，随着研究的深入，人们逐渐认识到能量代谢失调在OA进展中扮演着重要角色。OA患者软骨细胞中的线粒体功能障碍以及活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）的积累，正是能量代谢失衡的表现。这种代谢损伤不仅限制了软骨细胞内三磷酸腺苷（Adenosine TriPhosphate, ATP）的合成，还加剧了炎症反应，促进细胞凋亡，进而加速关节软骨的退化。因此，开发能够调节能量代谢的治疗手段，有望成为OA治疗的有效策略。

  植物细胞外泌体，又称细胞外囊泡（Extracellular Vesicles, EVs）作为一种源自天然的物质，在再生医学领域崭露头角。这些由细胞内源性分泌的纳米级膜结合颗粒，在细胞间通讯中发挥着重要作用，能够在细胞间传递蛋白质、脂质、核糖核酸（RNA）等生物活性分子，从而影响各种细胞过程。微藻作为地球上最为丰富的自养生物，能够在光照条件下进行光合作用，产生诸如ATP和还原型辅酶II（NADPH）等富含能量的分子，这些分子在细胞代谢以及多种生物学过程中发挥着关键作用。螺旋藻（Spirulina platensis, SP）作为一种光合海洋生物，富含藻蓝蛋白、类胡萝卜素和叶绿素等植物色素，具有出色的光捕获效率和能量产生能力，同时还含有多种具有抗炎和抗氧化特性的维生素、酚类化合物、多糖等生物活性物质。

  大黄酸（Rhein, Rh）作为一种对OA有效的天然草药化合物，是一种强大的抗炎剂，但在传统治疗中，由于其生物利用度低以及在体内代谢迅速，临床效果受到限制。因此，开发了Rh水凝胶（Rh Gel）作为药物递送系统。水凝胶与EVs的结合能够有效延长它们在关节腔内的停留时间，实现缓释，保护它们免受体内免疫清除，并调节释放速率，为提高局部治疗效果提供了创新途径。

图1.螺旋藻外泌体凝胶用于骨关节炎治疗示意图

图2.螺旋藻外泌体提取、标准以及成分分析

图3.Rh Gel@SP-EVs制备、表征以及药物释放分析

图4. Rh Gel@SP-EVs线粒体能量代谢和炎症调节机制分析

图5.Rh Gel@SP-EVs在DMM诱导骨关节炎模型中治疗效果评价

  在动物模型中，Rh Gel@SP-EVs有效减轻了内侧半月板失稳（Destabilization of the Medial Meniscus, DMM）和单碘乙酸盐（Monoiodoacetate, MIA）诱导的小鼠OA进展。关节腔内注射后，Rh Gel@SP-EVs表现出生物可降解性，具有良好的生物安全性，对血液和组织无不良影响。

  未来的研究方向可以进一步深入探索Rh Gel@SP-EVs在人体中的作用机制和疗效，开展临床试验以验证其在OA治疗中的安全性和有效性。同时，可以研究如何优化水凝胶的配方和制备工艺，以更好地控制SP-EVs的释放速率和靶向性，进一步提高治疗效果。此外，还可以探索SP-EVs与其他治疗方法的联合应用，为OA患者提供更有效的综合治疗方案。

  本文提出了利用微藻衍生的外泌体（SP-EVs）与中药水凝胶结合治疗骨关节炎（OA）的新策略。研究发现，来自蓝藻门螺旋藻（Spirulina platensis）的外泌体含有抗氧化和ATP依赖性代谢相关化合物，能够有效调节细胞间通讯和能量稳态，从而缓解OA症状。OA涉及氧化应激、慢性炎症、线粒体功能障碍、能量缺乏和软骨退化等多重因素。螺旋藻来源的外泌体富含抗氧化和ATP相关的代谢物质，能被软骨细胞有效吸收，调节能量稳态。这种策略通过改善线粒体功能和减少炎症反应，有效地减缓了OA的进展，展示了其在治疗OA方面的巨大潜力。

  论文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.4c16085