《Frontiers in Cell and Developmental Biology》：Beyond wound closure: translational opportunities and barriers of mesenchymal stem cells and their extracellular vesicles in burn management
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烧伤救治长期面临感染控制、瘢痕形成及功能恢复等多重临床挑战。间充质干细胞（Mesenchymal Stem Cells, MSCs）及其分泌组（外泌体）作为一种无细胞疗法，在炎症调节、血管生成、上皮再生及细胞外基质（Extracellular Matrix,
烧伤救治长期面临感染控制、瘢痕形成及功能恢复等多重临床挑战。间充质干细胞（Mesenchymal Stem Cells, MSCs）及其分泌组（外泌体）作为一种无细胞疗法，在炎症调节、血管生成、上皮再生及细胞外基质（Extracellular Matrix, ECM）重塑方面展现出多靶点潜力。本综述未依据细胞来源进行分类，而是以临床需求与转化路径为导向，提出了产品化与转化开发的框架。MSCs/细胞外囊泡（Extracellular Vesicles, EVs）策略在炎症-再生-纤维化轴中表现出独特优势，适用于整合至敷料、递送系统及联合疗法中。当前存在的障碍包括供体与来源一致性、药品生产质量管理规范（Good Manufacturing Practice, GMP）合规性、关键质量属性（Critical Quality Attributes, CQAs）的标准化、给药策略优化以及临床意义明确终点的选择。建立标准化的生产与质控体系，并推动多中心随机研究，是实现从基础研究向临床实践高质量转化的关键。
1 引言
烧伤创面常伴随严重炎症反应、愈合延迟及增生性瘢痕形成的倾向。大面积深度烧伤患者通常需要多次手术干预以防治急慢性并发症。与普通创伤不同，烧伤涉及氧化应激、过度炎症反应及上皮再生受损等多重病理生理机制。重度烧伤后，氧化应激加剧会进一步损害线粒体功能并触发持续性炎症反应。虽然生理性炎症反应与免疫激活有助于修复，但在重度烧伤中，这些反应可能失控并过度激活，驱动继发性损伤进展，导致高发病率与死亡率。
当前烧伤护理标准涵盖预防感染、早期清创、换药及手术治疗，即切除坏死组织后的自体皮片移植。然而，深度烧伤后瘢痕形成与结痂仍不可避免。重度烧伤定义为总烧伤面积（Total Body Surface Area, TBSA）≥20%，成人全层烧伤>5%，10岁以下儿童≥10% TBSA。治疗大面积深真皮及全层烧伤的金标准是自体刃厚皮片移植（Split-Thickness Skin Grafting, STSG），通常使用网状或Meek技术扩展。尽管广泛应用，该方法受限于制备与取材耗时长、功能结局欠佳及供区并发症。因此，缩短愈合时间与预防瘢痕形成仍是重度烧伤管理的核心任务。
在此背景下，创新性细胞疗法作为再生策略迅速发展。多种细胞类型被评估用于烧伤治疗，其中烧伤组织本身可提供MSCs来源，即从患者全层皮肤分离的烧伤源性MSCs（Burn-Derived MSCs, BD-MSCs）在小样本小鼠与猪实验中显示出良好愈合效果且无免疫排斥迹象。递送方式包括局部应用（如基质/支架辅助递送）、局部注射（皮下或皮内）及静脉全身递送。研究显示，干细胞通过减少肉芽组织形成、增强新生血管形成、减少免疫细胞浸润、加速ECM合成、抑制炎症反应及减少瘢痕形成与纤维化，优于其他细胞类型。MSCs作为多能细胞，可维持并修复所在组织，并分化为脂肪细胞、成骨细胞与软骨细胞。在烧伤愈合中，MSCs根据创面需求分泌一系列细胞因子，包括通过外泌体传递的促增殖、抗炎及抗纤维化因子，支持更快愈合与更少瘢痕形成。同时，MSCs分泌的可溶性因子可招募并增强靶组织驻留细胞的活性，强化组织修复再生的内源性机制。相较于MSC疗法，MSC来源的外泌体在各种病理生理条件下更稳定，免疫原性更低，且无细胞治疗相关风险。
2 烧伤病理生理学：MSC/EVs介导干预的关键节点
2.1 烧伤病理生理学的三维视角
烧伤并非局限于单一时间点的离散局部事件，而是一个沿时间轴、组织学与全身轴同步演变的动态过程。烧伤创面愈合通常分为急性炎症期、增殖期与重塑期，各期由不同的病理生理机制支撑。
急性炎症期通常为伤后0–72小时至第1周，热损伤诱导血管内皮损伤与组织因子（Tissue Factor, TF）暴露，迅速激活凝血级联反应，血小板黏附、活化与聚集形成初始止血栓。同时，内皮失去关键的内源性抗凝机制，包括血栓调节蛋白与内皮蛋白C受体（Endothelial Protein C Receptor, EPCR），向促凝表型转变。静脉窦及相关血管腔隙中，血管性血友病因子（von Willebrand Factor, vWF）与凝血因子VIII（Coagulation Factor VIII, FVIII）显著上调，进一步增强血小板黏附与凝血酶生成。活化血小板同时释放血小板衍生生长因子（Platelet-Derived Growth Factor, PDGF）、TGF-β及多种趋化因子，建立炎症启动微环境。数小时内，坏死组织释放大量损伤相关分子模式（Damage-Associated Molecular Patterns, DAMPs），包括高迁移率族蛋白B1（High Mobility Group Box 1, HMGB1）与DNA片段，这些DAMPs结合模式识别受体并激活补体系统，驱动TNF-α、IL-6与IL-1β等促炎细胞因子显著升高，进而诱导内皮细胞表达E-选择素、血管细胞黏附分子-1（Vascular Cell Adhesion Molecule-1, VCAM-1）与趋化因子，促进中性粒细胞与单核细胞向损伤组织滚动、牢固黏附及跨内皮迁移。此外，创面存在广泛细胞凋亡与坏死，这不仅源于直接热损伤，还包括缺血再灌注损伤、神经内分泌应激反应及水电解质失衡等继发机制。关键病理标志是糖酵解驱动的M1巨噬细胞表型未能向氧化磷酸化（Oxidative Phosphorylation, OXPHOS）依赖的M2表型转换，导致M1巨噬细胞持续分泌IL-1β、IL-6与TNF-α，放大局部炎症信号并促进单核细胞募集，形成自我放大的正反馈环。氧化应激亦显著加剧，肥大细胞来源的组胺增强黄嘌呤氧化酶介导的活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）生成，过量ROS进而驱动全身炎症反应综合征（Systemic Inflammatory Response Syndrome, SIRS）、免疫失调、感染与脓毒症易感性增高、进行性组织损伤及多器官功能障碍。此期湿润创面伴大量渗出液显著提升感染风险，全身并发症可能包括分布性休克与终末器官灌注不足，是限制损伤进展与保护远隔器官功能的关键时期。
随后进入增殖期，特点是炎症环境消退并转向主动修复程序，又称亚急性或增殖期，通常为伤后第4–21天，以肉芽组织形成为特征。此阶段主要愈合目标从“损伤控制与病原体清除”转向“基质重建、屏障恢复与灌注恢复”。细胞层面，局部修复信号逐渐占主导，巨噬细胞从M1向M2/促再生表型转换是关键转折点。此后，人皮肤成纤维细胞（Human Skin Fibroblasts, HSFs）在损伤区快速增殖并启动强效胶原合成。同时，上皮细胞迁移与增殖以覆盖创面，防止感染与经表皮水分丢失。机制上，在EGFR/MAPK（ERK）与PI3K-Akt信号驱动下，角质形成细胞黏附并迁移穿过新暴露的ECM成分（包括纤连蛋白与胶原片段），整合素-FAK通路激活协调“黏附–迁移–增殖”轴。并行地，创面床内皮细胞组织形成新生毛细血管网，逐步恢复组织灌注。增殖期中段，持续的胶原合成伴随沉积与结构重塑，该过程受基质金属蛋白酶（Matrix Metalloproteinases, MMPs）及其组织抑制剂（Tissue Inhibitors of Metalloproteinases, TIMPs）精细平衡调控，为功能组织恢复提供结构支架。增殖期晚期，成纤维细胞与肌成纤维细胞合成并沉积ECM蛋白，最终形成瘢痕组织。此阶段残余炎症与活跃修复共存，是MSC/EVs介导免疫微环境调节、促进血管生成及加速创面闭合的治疗窗口。
之后进入重塑期，炎症反应逐步消退，免疫细胞群减少，新生血管发生修剪，ECM经历广泛重组，最终形成坚硬瘢痕。基质层面，成纤维细胞主要交联并重塑早期阶段沉积的临时ECM。生化特征性改变是III型胶原逐渐被I型胶原替代，巩固并强化ECM结构，形成成熟且具有机械强度的瘢痕。
2.2 烧伤管理中尚未解决的临床挑战
烧伤管理存在四大核心挑战：感染与过度炎症控制、快速高质量再上皮化与血管生成促进、增生性瘢痕与挛缩减轻，以及大面积TBSA烧伤患者的全身炎症与免疫失调调控。
感染与过度炎症方面，烧伤创面天然易感细菌定植与感染，不仅阻碍愈合，还可能诱发SIRS，最终导致全身炎症级联失调并进展为多器官功能障碍综合征（Multiple Organ Dysfunction Syndrome, MODS）。因此，合理管控感染与过度炎症，预防继发性感染并发症，仍是烧伤护理的关键难题。
再上皮化与血管生成方面，再上皮化指创面被新生表皮层覆盖，是恢复皮肤完整性与屏障功能的首要步骤，从创缘向心性推进，角质形成细胞黏附于ECM蛋白并重组为连续、分层、分化的新生表皮。在大面积皮肤缺损背景下，表皮干细胞（Epidermal Stem Cells, EpSCs）与树突状表皮T细胞（Dendritic Epidermal T Cells, DETCs）的比例决定再上皮化程度，但DETCs调控EpSCs行为的精确机制尚待阐明。血管生成通过向新生再生组织供应氧气与营养，在创面愈合中起核心作用，对缺血性与慢性创面尤为重要。强健的新生血管形成是恢复组织活力与维持充足灌注的生物学基础。这两个过程是烧伤愈合的核心，有效再上皮化与血管生成密切相关：快速完全再上皮化可减少创面暴露从而降低感染风险。值得注意的是，二者具有时相特异性调控需求：炎症期需减弱内皮炎症反应并限制过度免疫细胞浸润，增殖期则需将血管生成限制在生理范围内。因此，如何在各时相有效协同促进这两大过程并实现高质量功能性愈合，仍需深入研究。
增生性瘢痕与创面挛缩方面，这是烧伤常见且重要的后遗症，源于创面愈合过程中成纤维细胞异常活化。增生性瘢痕在组织病理学上表现为病理性成纤维细胞活化，Kv3.1通道表达上调及ECM过度沉积。机制上，基质硬度增加驱动成纤维细胞向肌成纤维细胞转分化，产生自我放大的“硬度–活化”正反馈环。目前治疗局限在于，自体刃厚皮片移植虽为标准疗法，但常伴移植后挛缩与色素异常；糖皮质激素疗法虽广泛应用，但研究显示其虽加速创面闭合，也可能加剧胶原沉积与组织纤维化；部分天然来源ECM生物材料虽能促进愈合，但对抑制瘢痕挛缩效果有限。总体而言，该领域治疗手段不足，亟需新概念与策略。
全身炎症与免疫失调方面，大面积TBSA烧伤患者常出现显著全身炎症与免疫失调。髓系与淋巴系免疫细胞区室失调与疾病严重程度及死亡率显著相关，这种模式在急性呼吸窘迫综合征（Acute Respiratory Distress Syndrome, ARDS）、创伤及烧伤患者中广泛存在，提示危重病状态下存在保守的免疫功能障碍病理机制。因此，开发有效的全身免疫调节策略以对抗烧伤诱导的全身炎症与免疫失调，是改善大面积烧伤患者预后的关键方向。
3 MSCs及其衍生产品
3.1 主要MSC来源的定义与比较概述
国际细胞与基因治疗学会（International Society for Cell and Gene Therapy, ISCT）2025年发布的最新鉴定标准中，MSCs正式命名为“间充质基质细胞（Mesenchymal Stromal Cells）”，强调其功能机制主要通过分泌细胞因子与细胞外囊泡（Extracellular Vesicles, EVs）调节局部微环境实现。这一转变对烧伤治疗具有重要意义，因为重度烧伤诱导的细胞因子风暴与氧化应激正需要此类主动旁分泌干预。新标准要求在引用“干细胞”时需提供干性证据，并更强调效力评估与关键质量属性（CQAs），为烧伤医学临床转化建立了更严格框架。
MSCs因低免疫原性与强免疫调节能力，可通过直接接触或旁分泌信号精确调控T淋巴细胞与巨噬细胞等免疫效应细胞的表型转换，从而对抗烧伤急性期特征性的促炎微环境。按组织来源，MSCs主要分为骨髓来源MSCs（Bone Marrow-derived MSCs, BM-MSCs）、脂肪来源MSCs（Adipose-derived MSCs, AD-MSCs）、脐带来源MSCs（Umbilical Cord-derived MSCs, UC-MSCs）以及羊膜与胎盘来源MSCs（hAMSCs/PMSCs）等。
BM-MSCs是研究最深入的亚型，在血管生成中通过高表达FGF与VEGF促进肉芽组织形成与新生血管生成，该发现在重度辐射烧伤猪模型中也得到验证。在大鼠二度烧伤模型中，BM-MSCs显著下调TGF-β、IL-6、TNF-α、MMP-9与microRNA-21等愈合介质，同时显著上调热休克蛋白90α（Heat Shock Protein-90α, HSP-90α），从而恢复正常皮肤结构并减少瘢痕形成。但其采集过程有创且细胞产量随年龄增长下降，限制了在大规模TBSA烧伤急诊中的应用。
AD-MSCs可从脂肪组织中高效分离，300 mL脂肪组织即可提供充足细胞储备，为烧伤患者提供可靠细胞制造来源。在烧伤微环境中，AD-MSCs的强抗氧化能力可有效清除ROS，减轻热损伤后的继发性氧化损伤，同时高水平分泌VEGF促进缺血创面区新生血管生成。
UC-MSCs因HLA II类分子表达降低而具有极低免疫原性，且增殖能力强，适合作为重度烧伤（>30% TBSA）的现货型治疗产品。小鼠烧伤实验中，伤后0、1、3小时尾静脉注射UC-MSCs，结果显示
