發(fā)布時(shí)間：2022-09-27 瀏覽量：0
1、前言
皮膚經(jīng)常會(huì)由于急性或慢性創(chuàng)傷而受損，比如大面積的燒傷、創(chuàng)傷或糖尿病性潰瘍等。而這些風(fēng)險(xiǎn)不僅會(huì)破壞皮膚的屏障功能，還會(huì)改變?nèi)梭w對(duì)溫度、疼痛和觸覺(jué)的感知。另外，這類(lèi)皮膚創(chuàng)傷還會(huì)給患者的身心健康造成不良的影響，同時(shí)也會(huì)給社會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。因此，迫切需要尋找一種促進(jìn)皮膚再生和恢復(fù)受損皮膚功能的有效途徑。
近年來(lái)，間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stromal cells, MSCs）在皮膚的修復(fù)和再生中受到了廣泛的關(guān)注。MSC是一種未分化的成體干細(xì)胞，可以自我更新并分化成多個(gè)譜系。因其易于分離，免疫原性低，而為組織再生創(chuàng)造了良好的環(huán)境。
目前，對(duì)于MSC在治療疾病中的作用機(jī)制尚不明確，專(zhuān)家學(xué)者認(rèn)為，MSC在體內(nèi)主要通過(guò)旁分泌信號(hào)實(shí)現(xiàn)治療作用，而在這其中，外泌體（exosomes）是MSC旁分泌作用的關(guān)鍵生物活性囊泡，它主要通過(guò)影響受體細(xì)胞的生存、增殖、遷移和基因表達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)許多生理和病理過(guò)程（圖1）。因此，MSC衍生的外泌體（MSC-exosomes）在皮膚再生中發(fā)揮的作用意義重大。
圖1：MSC分泌外泌體發(fā)揮組織修復(fù)作用
2、外泌體的生物來(lái)源
胞外囊泡根據(jù)其大小和來(lái)源不同，可分為三種類(lèi)型：凋亡小體、微囊泡和外泌體（圖2）。其中凋亡小體是凋亡細(xì)胞質(zhì)膜釋放出來(lái)的胞外最大的一組囊泡，直徑約為1000 nm。微囊泡是質(zhì)膜向外出芽時(shí)產(chǎn)生的較大的胞外囊泡，直徑在100-1000 nm。外泌體是主要來(lái)源于細(xì)胞內(nèi)溶酶體微粒內(nèi)陷形成的多囊泡體，經(jīng)多囊泡體外膜與細(xì)胞膜融合后釋放到胞外基質(zhì)中，直徑在50-100nm。到目前為止，幾乎所有已檢測(cè)到的活細(xì)胞都能分泌外泌體，包括正常上皮細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞、B細(xì)胞、T細(xì)胞、肥大細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞等。
圖2：凋亡小體、微囊泡和外泌體形成機(jī)制
3、受損組織的免疫調(diào)節(jié)作用
炎癥是機(jī)體應(yīng)對(duì)有害刺激的一種自衛(wèi)機(jī)制，其目的是恢復(fù)機(jī)體內(nèi)穩(wěn)態(tài)的平衡。據(jù)研究報(bào)道，當(dāng)皮膚損傷后24-36小時(shí)，中性粒細(xì)胞作為主要的細(xì)胞類(lèi)型，最初被招募到損傷部位。隨后，中性粒細(xì)胞通過(guò)吞噬作用來(lái)清除外來(lái)顆粒、病原體或受損組織細(xì)胞。在皮膚損傷后48-72h，巨噬細(xì)胞被招募到創(chuàng)面并繼續(xù)吞噬過(guò)程。因此，炎癥是皮膚再生過(guò)程的一個(gè)重要步驟。
巨噬細(xì)胞是皮膚再生過(guò)程中主要的炎性細(xì)胞，主要表現(xiàn)為促炎M1型和抗炎M2型，這些特定的細(xì)胞表型會(huì)影響皮膚再生的每個(gè)階段。此外，存在于傷口組織中的B細(xì)胞和T細(xì)胞在傷口愈合中也發(fā)揮著關(guān)鍵作用。MSC-exosomes可調(diào)控B細(xì)胞的活化、分化和增殖，也可抑制T細(xì)胞的增殖，而且MSC-exosomes可將活化的T細(xì)胞轉(zhuǎn)化為T(mén)調(diào)節(jié)表型，從而發(fā)揮免疫抑制作用(圖3A)[1]。總之，MSC-exosomes可以抑制炎癥，但其具體的作用機(jī)制尚不清楚。
研究報(bào)道，MSC-exosomes通過(guò)miRNAs發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。有專(zhuān)家學(xué)者發(fā)現(xiàn)，脂多糖預(yù)處理的MSC-exosomes轉(zhuǎn)染的miRNA-let7b可以通過(guò)抑制toll樣受體4（TLR4）/NF-κB通路和激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)以及轉(zhuǎn)錄激活因子3（STAT3）/蛋白激酶B（AKT）信號(hào)通路來(lái)調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的極化，從而解決慢性炎癥，進(jìn)而促進(jìn)皮膚傷口的修復(fù)[2]。此外，研究表明，攜帶miRNA-181c的hucMSC-exosomes通過(guò)下調(diào)TLR4信號(hào)通路，可減輕燒傷引起的過(guò)度炎癥(圖3B)[3]。
圖3：MSC-exosomes的免疫調(diào)節(jié)作用
(A) MSC-exosomes可調(diào)控B細(xì)胞的活化、分化和增殖，也可抑制T細(xì)胞的增殖，MSC-exosomes可將活化的T細(xì)胞轉(zhuǎn)化為T(mén)調(diào)節(jié)表型，
從而發(fā)揮免疫抑制作用。(B) MSC-exosomes通過(guò)傳遞特定的microRNAs，促進(jìn)巨噬細(xì)胞向抗炎M2表型轉(zhuǎn)化
4、受損組織中的血管生成
新血管的形成是各種生理和病理過(guò)程中的關(guān)鍵步驟，包括傷口的愈合和組織修復(fù)。許多研究報(bào)道，MSC-exosomes在不同疾病模型中的局部應(yīng)用，可誘導(dǎo)新血管的形成。誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（hiPSC）MSC-exosomes在體外能促進(jìn)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移和血管的形成，而且外泌體移植到創(chuàng)面，會(huì)誘導(dǎo)新血管的形成和成熟，可促進(jìn)皮膚創(chuàng)面的愈合[4]。因此，MSC-exosomes在新血管的形成中起著關(guān)鍵作用。
5、皮膚細(xì)胞增殖和上皮再生
當(dāng)皮膚損傷后，一般從第三天開(kāi)始進(jìn)入細(xì)胞增殖期。此后，開(kāi)始產(chǎn)生成纖維細(xì)胞并增殖，然后產(chǎn)生細(xì)胞外基質(zhì)（ECM），包括纖維連接蛋白、I型和III型膠原蛋白。此外，上皮細(xì)胞增 殖并開(kāi)始向傷口邊緣遷移，從而加速傷口閉合，以減少皮膚的感染。因此，細(xì)胞增殖和皮膚再上皮化是皮膚再生的關(guān)鍵。多項(xiàng)研究表明，不同細(xì)胞來(lái)源的外泌體，包括富血小板血漿(PRP)、hiPSC-MSCs和hucMSCs，都可以促進(jìn)皮膚細(xì)胞的增殖和加速上皮再生（圖4）[5]。
圖4：不同細(xì)胞來(lái)源的外泌體促進(jìn)細(xì)胞增殖和上皮再生過(guò)程
6、皮膚重塑的影響
嚴(yán)重的創(chuàng)傷和大面積的燒傷，通常會(huì)由于肌成纖維細(xì)胞過(guò)度聚集和ECM沉積而導(dǎo)致疤痕形成，而疤痕的形成不僅影響視覺(jué)外觀，而且會(huì)影響器官的功能。多項(xiàng)研究表明MSC-exosomes可抑制疤痕形成。通過(guò)高通量測(cè)序和功能分析證明，hucMSC-exosomes中攜帶的miRNA-125b和miRNA-145，在創(chuàng)面愈合過(guò)程中，可以通過(guò)抑制轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子TGF-β/SMAD2通路來(lái)抑制成纖維細(xì)胞分化和過(guò)度聚集，進(jìn)而減少過(guò)度纖維化和瘢痕形成[6]。
7、相關(guān)的臨床研
迄今為止，在全球范圍內(nèi)，MSC-exosomes相關(guān)的臨床研究有282例，這其中有正在招募患者的，有一些研究正在進(jìn)行但還未完成，還有一些已經(jīng)立項(xiàng)但還未開(kāi)始，已經(jīng)完成的只有66例。這些臨床研究涉及到了癌癥、心腦血管疾病、精神疾病、糖尿病和骨骼疾病等領(lǐng)域，僅有1例研究與皮膚再生相關(guān)。
該例用于皮膚再生的臨床研究旨在評(píng)估MSC-exosomes軟膏在成年健康受試者（第1天到第20天）反復(fù)局部應(yīng)用的安全性和耐受性，研究結(jié)果是提供有關(guān)該受試藥物安全性的第一臨床信息，并為在隨后的臨床研究中評(píng)價(jià)MSC-exosomes軟膏的給藥選擇提供信息。
8、展望
經(jīng)過(guò)多年的研究證實(shí)，MSC-exosomes對(duì)于皮膚的損傷方面表現(xiàn)出了良好的修復(fù)效果，作為MSC的安全的替代品，一種新的無(wú)細(xì)胞療法，為皮膚損傷的修復(fù)開(kāi)辟了新的領(lǐng)域，具有廣闊的臨床應(yīng)用前景。但目前對(duì)于MSC-exosomes促進(jìn)組織修復(fù)和皮膚再生的機(jī)制尚不明確，仍處于起步階段，對(duì)于怎樣優(yōu)化分離提取和純化來(lái)提高外泌體的產(chǎn)量，以及采取怎樣的預(yù)處理方法才能增強(qiáng)外泌體的治療效果等問(wèn)題仍待進(jìn)一步探索研究。因此，將外泌體應(yīng)用于于臨床還需要很多的工作要做。
[1] Ti D, Hao H, Tong C, Liu J, Dong L, Zheng J, et al. LPS-preconditioned mesenchymal stromal cells modify macrophage polarization for resolution of chronic inflammation via exosome-shuttled let-7b. J Transl Med 2015; 13:308.
[2] Ti D, Hao H, Fu X, Han W. Mesenchymal stem cells-derived exosomal microRNAs contribute to wound inflammation. Sci China Life Sci 2016; 59:1305–12.
[3] Li X, Liu L, Yang J, Yu Y, Chai J, Wang L, et al. Exosome derived from human umbilical cord mesenchymal stem cell mediates MiR-181c attenuating burn-induced excessive
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[6] Lo Sicco C, Reverberi D, Balbi C, Ulivi V, Principi E, Pascucci L, et al. Mesenchymal stem cell-derived extracellular vesicles as mediators of anti-inflammatory effects: endorsement of macrophage polarization. Stem Cells Transl Med 2017; 6:1018–28.