2.1   尿源干细胞及其外泌体的生物学特性   
2.1.1   尿源干细胞的生物学特性   近年来，来源于各种成体组织的间充质干细胞不断被发现，并得到广泛研究。ZHANG等[8]于2008年通过离心的方法在尿液中获取了一类在体外具有自我增殖和多向分化潜能的细胞，命名为尿液来源祖细胞，其具有增殖分裂并诱导分化为尿路上皮细胞和平滑肌细胞的潜能。尿源干细胞的提取方法简便，仅需使用离心的方法，配合以适宜的培养基，即可培养出具有增殖活性的细胞克隆[22-23]。稳定传代后，尿源干细胞在光学显微镜下表现出纺锤样或米粒样的外观[24-26]。BHARADWAJ等[9]在体外条件下培养尿源干细胞，发现其在标准培养条件下中具有贴壁生长的能力，并且具有成骨、成脂、成软骨三系分化能力，表达间充质干细胞表面标志物(CD73、CD90、CD105)，不表达造血干细胞表面标志物(CD14、CD19、CD34、CD45、HLA-DR)，符合国际细胞治疗协会(International Society for Cellular Therapy，ISCT)规定的鉴定多能间充质干细胞的最低标准[27]。随着研究的深入，尿源干细胞的各类表面标志物分子不断被发现。除表达间充质干细胞表面标志物、不表达造血干细胞表面标志物外，尿源干细胞还表达胚胎干细胞标志物(SSEA4、TRA-1-60、TRA-1-81)[9，11，28]、黏附分子(CD29、CD166)[29-32] 、足细胞标志物(CD146)等[22，25，33]。

关于尿源干细胞的来源问题，目前仍未有确切的答案。多数研究者认为，尿源干细胞来源于肾脏[9-11]。一项研究将尿源干细胞的贡献者限定为接受男性供者肾移植的女性受者[9]，发现培养出的尿源干细胞均含有人类Y染色体，这一项研究为尿源干细胞来源于肾脏这一假设提供了强有力的证据。基于表面标志物的鉴定，研究者将尿源干细胞的来源更确切地定位在肾小囊壁层细胞或足细胞[9，25，34]。但也有研究者认为尿源干细胞起源于肾小管上皮细胞[35-36]。由于尿源干细胞本身存在于泌尿系统，且很可能来源于肾脏组织，因此，无论是通过直接分化为组织细胞或间接分泌细胞外囊泡发挥作用，尿源干细胞及其细胞外囊泡对于肾脏病的干预作用都更加符合真实的病理生理过程，因此可能具备优于其他间充质干细胞等干预措施的能力。 2.1.2   尿源干细胞来源外泌体的生物学特性   目前，在各类疾病中，关于间充质干细胞发挥作用的形式，绝大多数研究者认为其是通过传递细胞外囊泡发挥作用的[37]。外泌体是各类细胞外囊泡中研究较为深入的一类，它起源于细胞的内体，通过多囊体与细胞膜融合释放至细胞外。外泌体作为细胞间信息交流的运载体，携带核酸、蛋白质等活性物质，可以对多种生物过程产生调节作用[38]。尿源干细胞来源外泌体含有内体蛋白标志物(ALIX、TSG101)、四次跨膜蛋白(CD9、CD63、CD81)[38]，此外，还含有肾脏组织特异性蛋白(Nephrin、Wilm’s tumor-1)[39]，在缺血再灌注诱导的肾损伤[39-40]、糖尿病肾病[28，41]、骨质疏松[42]、股骨头坏死[43]、椎间盘退变[44]、压力性尿失禁[45]、肢体缺血性损伤等多种疾病的动物、细胞模型中表现出保护作用[46]。
2.2   尿源干细胞及其外泌体在肾脏病的应用   尿源干细胞及其外泌体作为一种干预因素及干细胞来源，已有大量研究探索其在泌尿系统的应用，见表1和图4[8-10，22-24，28，33，39-41，47-66]。文章主要综述尿源干细胞及其外泌体在急性肾损伤、慢性肾脏病(包括糖尿病肾病)以及肾脏组织工程及类器官领域的作用，见图5。











2.2.1   尿源干细胞及其外泌体在急性肾损伤的应用   急性肾损伤是由多种病因引起的，是以短期内血肌酐升高和尿量减少为特征的综合征[67]。在顺铂诱导急性肾损伤的动物和细胞模型上，尿源干细胞被证明具有改善肾功能和组织学改变、促进细胞增殖、调节细胞周期、抑制细胞凋亡和炎症反应的作用[61]。

TIAN等[56]构建肾脏缺血再灌注损伤大鼠模型，将尿源干细胞注射至模型动物肾脏皮质，发现尿源干细胞可以显著降低血肌酐、尿素氮的上升程度，缓解组织学病理学改变，促进肾脏组织细胞增殖，抑制细胞凋亡。在对于尿源干细胞改善急性肾损伤作用机制的探索中，研究者们发现，尿源干细胞干预后炎症因子的表达水平发生明显改变；在转录水平，尿源干细胞处理组较对照组而言促炎细胞因子(干扰素γ、白细胞介素1β)表达明显降低，抗炎细胞因子(白细胞介素10、转化生长因子β1)表达明显上升。

LI等[39]在缺血再灌注诱导的急性肾损伤大鼠及细胞(HK2)模型中，证明了尿源干细胞及其外泌体可以发挥改善肾功能及组织学改变、抑制组织细胞凋亡、降低氧化应激水平、抑制炎症细胞浸润的作用。关于作用机制，研究发现尿源干细胞来源外泌体携带高水平的miR-146a-5p，作用于受体细胞的靶基因IRAK1，通过调控下游信号通路(NF-κB)，进而发挥上述作用。

在另外一项缺血再灌注诱导急性肾损伤实验性研究中[40]，研究者们发现miR-216a-5p在尿源干细胞来源外泌体中浓集，通过抑制靶基因PTEN的表达，调控下游Akt信号通路，最终改善肾功能和组织学损伤、抑制组织炎症反应和氧化应激，其在缺氧-再氧合的细胞模型中同样可以发挥抑制细胞凋亡和氧化应激水平的作用。

因此，尿源干细胞及其外泌体可以在个体、组织、细胞多个水平上改善多种原因引起的急性肾损伤，见表2[39-40，56，61]，且可能是通过转运miRNA发挥作用的。间充质干细胞来源外泌体可能通过其携带的蛋白质、核酸、脂质等各种分子对疾病产生干预作用，当前的研究仅筛选出个别miRNA在尿源干细胞来源外泌体对急性肾损伤的治疗中发挥作用，其他作用机制仍需进一步研究。



2.2.2   尿源干细胞及其外泌体在慢性肾脏病和糖尿病肾病的应用   慢性肾脏病被定义为存在肾小球滤过率小于60 mL/(min·1.73 m2)的情况或存在肾脏损伤的证据(如白蛋白尿)，病程超过3个月[68]。赵雅培等[53]构建缺血再灌注与庆大霉素双重诱导的慢性肾损伤大鼠模型，然后将尿源干细胞注射至肾实质内，结果显示，尿源干细胞干预组相较阳性对照组可以明显降低血肌酐水平、改善肾脏组织学改变、抑制单核细胞浸润。与之相似的另一项研究，ZHANG等[63]构建缺血再灌注与庆大霉素双重诱导的慢性肾损伤裸鼠模型，结果表明，尿源干细胞可以明显降低血肌酐水平、提高远期肾小球滤过率、改善肾脏组织病理学改变(肾小球硬化、肾小管萎缩、胶原沉积、肾间质纤维化)、抑制单核细胞浸润、缓解氧化应激。

作者所在团队正在进行尿源干细胞应用于单侧输尿管梗阻诱导的肾脏损害模型的研究，结果表明尿源干细胞来源外泌体对于肾脏组织纤维化及炎症反应具有明显的改善作用(文章尚未发表)。

糖尿病肾病是糖尿病微血管病变的主要表现之一，是慢性肾脏病的重要类型，是终末期肾脏病的主要原因[69]。关于尿源干细胞及其外泌体对糖尿病肾病干预作用的探索始于JIANG等[41]在链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠模型上的一项研究。在动物模型上，尿源干细胞可以降低尿蛋白含量、阻止足细胞凋亡、促进肾小球内皮细胞增殖；在高糖培养基诱导足细胞损伤的细胞模型上，尿源干细胞干预可以抑制足细胞凋亡。研究者进一步检测了尿源干细胞条件培养基及外泌体内细胞因子的表达水平，发现血管内皮生长因子、转化生长因子β、血管生成素、骨形态发生蛋白7表达量相较未培养过尿源干细胞的对照组培养基明显升高，这可能是尿源干细胞来源外泌体促进血管内皮增殖的作用机制。

另一项基于链脲佐菌素诱导的糖尿病小鼠模型上的研究表明[64]，尿源干细胞可以改善肾功能和胰岛功能，改善肾脏组织学损伤，抑制组织纤维化和巨噬细胞浸润。相较于阳性对照组，尿源干细胞干预组肾脏组织色素上皮衍生因子的表达水平较高，而色素上皮衍生因子在糖尿病肾病的发生发展中被认为具有抑制炎症和抗氧化应激的保护作用，因此，尿源干细胞对于糖尿病肾病的改善作用可能依赖于色素上皮衍生因子表达水平的上调。

一项关于糖尿病及其各种并发症的研究中[52]，尿源干细胞被证明可以在动物模型上显著改善胰岛、肾脏、心室肌、膀胱的结构与功能。对于肾脏而言，尿源干细胞干预后，尿液检查各项指标(红细胞数、24 h尿量、24 h尿蛋白含量、尿肌酐、尿素氮、肌酐清除率)明显优于阳性对照组；组织学检查提示尿源干细胞处理组肾脏组织凋亡细胞数明显低于阳性对照组，且纤维化程度、足细胞损伤程度明显降低。使用荧光标记尿源干细胞的示踪结果显示，仅在肾脏和胰腺检测到荧光标记，心室肌及膀胱组织内并未检测到，说明尿源干细胞不仅通过归巢、分化为受体组织细胞发挥作用，同时也通过旁分泌的形式分泌各种因子发挥作用。

研究表明，糖尿病肾病的发生发展与血管内皮生长因子A诱导的肾脏异常血管生成有关[70-71]。基于这一结果，DUAN等[28]使用在线数据库预测可以调控血管内皮生长因子A的miRNA，选择相关程度最高的miRNA‐16‐5p，并通过慢病毒转染使其在尿源干细胞中高表达。高糖培养基培养的足细胞与高表达miRNA‐16‐5p的尿源干细胞共培养，或转染miRNA‐16‐5p类似物后，足细胞损伤明显改善。动物模型上，尿源干细胞无论是否转染miRNA‐16‐5p，其来源外泌体均可降低肾脏组织足细胞的损伤程度(足细胞形态、数目、足突宽度、系膜区面积、炎症因子水平)，但转染miRNA‐16‐5p的尿源干细胞分泌的外泌体表现出更加显著的保护作用。

基于以上研究结果，尿源干细胞及其外泌体对于慢性肾脏病以及糖尿病肾病具有明显的治疗作用，可以延缓慢性肾脏病以及糖尿病肾病的进展，见表3[28，41，52-53，63-64]，这对于肾脏病的治疗具有重要意义。关于其分子水平的作用机制，需要在未来进一步研究。由于尿源干细胞表达足细胞标志物(CD146)，且其分泌的外泌体具有改善足细胞损伤的作用，进一步增加了尿源干细胞与足细胞同源的可能性。



2.2.3   尿源干细胞及其外泌体在肾脏组织工程和类器官领域的应用   肾脏组织工程和再生医学是使用干细胞治疗肾脏病的另外一条具有发展潜力的道路[72]。ZHANG等[8]首次发现尿源干细胞时，因尿路上皮以及平滑肌相关蛋白在尿源干细胞内表达，认为尿源干细胞具有分化为尿路上皮以及尿路平滑肌的潜力，进而猜测尿源干细胞具有应用于泌尿系统组织工程的能力。随着对于尿源干细胞在组织工程领域研究的深入，研究者们成功在体外诱导出具有屏障功能的尿路上皮细胞和具有收缩功能的平滑肌细胞[58-59]。

CHOI等[57]使用肾系分化培养基诱导尿源干细胞，结果提示诱导分化后的尿源干细胞肾系基因表达水平(PAX2、WT1、LIM1、PDGFRA、E-CADHERIN、CD24、ACTB、AQP1、OCLN、NPHS1)随分化程度加深而不断提高，且分化后的尿源干细胞表达更高水平的肾系关键标志物。虽然该研究尚未构建成三维肾脏组织结构，但体现了尿源干细胞在肾脏组织工程和类器官领域的潜力。

肾脏类器官可用于构建三维肾脏疾病模型、研究肾脏病治疗药物、进行肾毒性药物筛检，还可为肾脏再生医学提供可能的供体组织[73]。研究表明，肾脏细胞外基质可以在体外条件下诱导、培养尿源干细胞形成三维肾脏类器官，其与对照组肾脏类器官具有相似的组织形态和肾脏特异标志物表达水平(AQP1、EPO、Podocin、Synaptopodin)。在药物肾毒性筛检方面，尿源干细胞构建的类器官具备与对照组类器官可比的毒性筛查能力[65]。

在另外一项使用肾脏细胞外基质诱导尿源干细胞形成肾脏肾小管类器官的研究中[66]，构建的肾小管类器官具有肾小管样组织结构，且表达近端小管上皮细胞标志物(AQP1)和足细胞标志物(Synaptopodin、Nephrin)，证明此诱导培养条件可以诱导类器官中的尿源干细胞分化为肾小管上皮细胞和足细胞[64]。在顺铂和丙酮毒性的筛检实验中，肾脏肾小管类器官表达肾损伤标志物(KIM-1、CYP2E1)，并产生相应的组织病理学改变。因此，尿源干细胞构建的肾脏肾小管类器官可以作为药物肾毒性的筛检工具。

结合上述研究，尿源干细胞具备干细胞多向分化潜能[35，74-76]，相较其他各类间充质干细胞，具备特殊的肾系分化能力，甚至可以诱导、分化为肾脏类器官，进一步证实了尿源干细胞对肾脏病作用的特殊性。关于其来源问题，尿源干细胞可能是具有肾定向分化偏向的间充质细胞，也可能为混合了肾祖细胞与间充质细胞的细胞群。

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肾脏病是各种影响肾脏结构和功能的异质性疾病的全称[1]。研究发现，急性肾损伤在住院患者(入院前无终末期肾脏病病史)的发生率为12.2%[2]，其在重症医学科患者中的发生率甚至可超过50%[3]。两项将尿蛋白阳性和肾小球滤过率下降定义为慢性肾脏病的研究分别表明，美国慢性肾脏病的患病率自1994-1998年的10.0%升至1999-2004年的13.1% [4]，中国2007-2010年受调查的成人群体中，慢性肾脏病的患病率为10.8%[5]。在世界范围内，无论发达国家或发展中国家，慢性肾脏病及终末期肾病患者的不断增加都将给国家和家庭带来沉重的负担[6]。因此，避免肾脏病致病因素、降低肾脏病患病率、延缓肾功能进展，是目前肾脏病学研究亟待解决的问题。

间充质干细胞是多能干细胞的一种，由于其具有自我更新、多向分化、分泌生物活性物质等多种潜能，得到了广泛的研究[7]。近年来，在尿液中发现了一类具有间充质干细胞特性的细胞，称为尿源干细胞[8]，其提取方法无创，具有强大的自我增殖与多向分化潜能[9]，因此受到了研究者们的青睐。由于尿源干细胞来源于泌尿系统，且多数研究者认为其来源于肾脏[9-11]，因此，作为肾脏组织本身存在的间充质干细胞，可能具备对于肾脏疾病治疗的特殊作用。细胞外囊泡(extracellular vesicles，EVs)是指从细胞膜上脱落或者由细胞分泌的双层膜结构的囊泡状小体，在细胞间信息传递等方面起着重要作用。根据粒径大小、亚细胞来源、内容物以及表面标志物的不同，分为外泌体、微囊泡和凋亡小体[12]。外泌体被靶细胞摄取，发挥影响细胞增  殖[13-17]、促进组织损伤愈合[18-19]、抑制炎症反应等多种生物学功能[20-21]。文章综述了尿源干细胞在泌尿系统应用的发展脉络，着眼于尿源干细胞及其外泌体在急性肾脏病、慢性肾脏病、糖尿病肾病、肾脏组织工程和类器官方面的研究内容，以期为肾脏疾病的治疗提供新思路。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

1.1   资料来源   
1.1.1   检索人及检索时间   第一作者于2021年11月进行检索。
1.1.2   检索文献时限   2000年1月至2021年10月。
1.1.3   检索数据库   CNKI数据库和PubMed数据库。
1.1.4   检索词   中文检索词为“尿源干细胞，急性肾损伤，慢性肾病，糖尿病肾病，组织工程，类器官”。英文检索词为“urine-derived stem cell*，urine-derived stromal cell*，urine-derived mesenchymal stem cell*，urine-derived mesenchymal stromal cell*，urine-derived progenitor cell*，kidney diseases，acute kidney injury，diabetic nephropathies，kidney failure, chronic，tissue engineering，organoids”。
1.1.5   检索文献类型   检索发表于期刊上的论著、综述、勘误等全部类型的文献。
1.1.6   检索策略   检索策略见图1，图2。

1.1.7   检索文献量   检索出中文文献3篇，英文文献196篇。
1.2   文献筛选标准
1.2.1   纳入标准   ①尿源干细胞及其外泌体应用于泌尿系统的文献；②与尿源干细胞及其外泌体对肾脏病治疗作用相关研究的文献。
1.2.2   排除标准   ①非相关性文献；②重复性文献；③综述等二次文献。
1.3   质量评估及数据的提取   计算机初步检索获得199篇文献，在严格执行纳入标准和排除标准的前提下，经人为筛选，共纳入31篇文献进行综述，见图3。

3.1   既往他人在该领域研究的贡献和存在的问题   纵观学者们对于尿源干细胞的研究历程，自2008年ZHANG等[8]发现尿源干细胞，研究者们便在泌尿系统组织工程领域不断深入研究，目前已可重建出结构、功能与原生组织高度相似的输尿管和膀胱组织，并且已诱导、培养出肾脏类器官，初步具备肾毒性药物筛查能力。此外，在使用尿源干细胞作为干预因素治疗肾脏病方面，研究者们自2016年起发表多篇文献报道相关研究进展，在各类肾脏疾病的动物和细胞模型上均证明了尿源干细胞的治疗作用。对于其机制的探索，已有研究发现尿源干细胞可以通过miRNA调节靶细胞特定靶基因的表达水平，或通过调节靶细胞的细胞因子水平发挥干预作用。
目前对于将尿源干细胞应用于泌尿系统的研究尚处于初步阶段。尚未有研究在动物模型上原位完全替代原生组织，且未进行进一步的远期功能随访。在治疗肾脏病方面，机制研究倾向于个别单一的核酸组分，尚未分析出外泌体中携带的多种蛋白、核酸共同作用于靶细胞的作用机制，需要学者们在未来进一步探索。
3.2   作者综述区别于他人他篇的特点   文章采用系统综述的形式，尽最大可能囊括全部已发表的相关中、英文文献，汇总尿源干细胞及其外泌体在泌尿系统应用的研究脉络，着眼于尿源干细胞及其外泌体在急性肾损伤、慢性肾脏病、糖尿病肾病以及肾脏组织工程和肾脏类器官领域的研究进展。
3.3   综述的局限性   尽管检索策略尽可能地囊括了所有的相关文献，数据库中仍有可能存在未被检索的相关文献，且由于语言的限制，中、英文以外的文献未进入综述流程。
3.4   综述的重要意义   纵向总结目前尿源干细胞及其外泌体在泌尿系统的应用，重点综述了二者对肾脏病的作用。横向对比尿源干细胞及其外泌体在急性肾损伤、慢性肾脏病、糖尿病肾病以及肾脏组织工程和类器官领域各项研究的结论，并且进一步推论尿源干细胞的来源。
3.5  课题专家组对未来的建议  期待更多的学者站在已有研究的基础上，拓宽尿源干细胞的应用领域，加深尿源干细胞及其外泌体对肾脏病治疗的机制研究，加速在细胞、动物模型上的研究进展，推动成果转化，使其早日成为临床上可选的一种治疗手段。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

文题释义：
尿源干细胞：即尿液来源的间充质干细胞，可仅通过离心的方式从人类、兔、犬科动物的尿液中获取，最可能来源于肾脏组织，具备较强的自我更新和多向分化潜能，并可分泌细胞外囊泡发挥对多种疾病的治疗作用。
外泌体：属于细胞外囊泡的一种，起源于细胞的内体，通过多囊体与细胞融合释放至细胞外，通过旁分泌的形式作用于靶细胞。外泌体作为细胞间信息交流的运载体，携带核酸、蛋白质等活性物质，可以对靶细胞的多种生物过程产生调节作用。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

文章纵向总结了尿源干细胞及其外泌体在泌尿系统的应用，重点综述了二者对肾脏病的作用。目前，尿源干细胞及其外泌体对肾脏病的干预作用的研究停留在肾脏病经典的表型上，比如肾功能、肾脏组织学、细胞凋亡等，研究视野尚未转移至与组织损害相关的其他表型如焦亡、铁死亡等。对于分子机制的探索，除miRNA外，蛋白、lncRNA、circRNA等其他类型的分子值得被深入研究，以丰富其作用机制，更加靠近真实的生物学过程。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

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