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干細胞外泌體——肌膚修復與再生的新星

干細胞來(lái)源的外泌體作為無(wú)細胞治療的替代方法,在抗皮膚老化中起著(zhù)重要的作用。


外泌體的生物學(xué)特征


外泌體(exosome)直徑40-100nm,作為一種活細胞分泌的亞細胞成分,外泌體中含有細胞特異的蛋白、脂質(zhì)和核酸,能作為信號分子傳遞給其他細胞從而改變其他細胞的功能,起到調節細胞狀態(tài)與功能的作用。它可以在細胞之間運輸和轉移生物活性分子,如蛋白質(zhì)和RNA,介導靶向細胞間信號傳遞,甚至是遺傳信息的功能性轉移,是細胞間通訊的重要介質(zhì)。

外泌體中包含多種生物因子,這些因子被發(fā)現可誘導成纖維細胞的遷移和增殖以及膠原的合成。具有減少細胞凋亡、減輕炎癥反應、促進(jìn)血管生成、抑制纖維化、提高組織修復潛力等重要生物學(xué)功能,在組織損傷修復、慢性傷口愈合、抑制傷口瘢痕形成及抗衰老等方面具有良好的應用前景。


細胞通過(guò)內吞作用產(chǎn)生小囊泡→小囊泡融合形成早期胞內體→早期胞內體出芽→形成含多個(gè)腔內小囊泡的多泡體→釋放到細胞外


1983年,外泌體首次于綿羊網(wǎng)織紅細胞中被發(fā)現,1987年Johnstone將其命名為"exosome"。




2013年10月7日,瑞典卡羅琳醫學(xué)院宣布,將2013諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎授予2名美國科學(xué)家1名德國科學(xué)家,以表彰他們發(fā)現細胞內部囊泡運輸調節機制。諾獎委員會(huì )這樣描述外泌體的重要性:“沒(méi)有囊泡運輸的精確組織,細胞將陷入混亂狀態(tài)”。


外泌體的功能優(yōu)勢

來(lái)源于不同的組織的外泌體不僅具有其特異性蛋白分子,而且還包含其行使功能的關(guān)鍵分子。也就是干細胞外泌體具備干細胞的一些特質(zhì),比如具有定向遷移的歸巢能力、低免疫原性等。


外泌體的電鏡照片


外泌體發(fā)揮生物學(xué)效應的方式要有以下兩種:

直接作用:外泌體表面的蛋白分子或脂質(zhì)配體直接激活靶細胞表面的受體,產(chǎn)生信號復合體并激活胞內信號通路;

遞送作用:外泌體可以與靶細胞的質(zhì)膜融合或內吞直接進(jìn)入細胞,將自身攜帶的蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)等活性分子帶到細胞內,進(jìn)而調控細胞的功能及生物學(xué)行為。

干細胞外泌體與干細胞具有相似的生物學(xué)性能,但干細胞外泌體更加安全穩定高效,外泌體對受損的微環(huán)境不響應,具有更強而復雜的信號分子轉運和調控能力,具有改變細胞外基質(zhì),改變受體細胞的轉錄組和蛋白質(zhì)組,調節細胞凋亡,生長(cháng),增殖和分化途徑的能力。為無(wú)細胞移 植治療的情況下實(shí)現組織再生、組織修復提供了新策略、新方法。


外泌體與皮膚修復

皮膚有極強的修復和再生能力,這與皮膚干細胞的存在具有直接的關(guān)系。當皮膚受到損傷時(shí),位于皮膚表皮基底層和毛囊隆突的皮膚干細胞就會(huì )在內外因素的調控下,及時(shí)增殖分化為相關(guān)細胞,以修復機體受損的表皮、毛囊等結構。

近年來(lái)研究發(fā)現干細胞外泌體與皮膚衰老相關(guān),外泌體不僅參與皮膚生理、病理過(guò)程,如調節皮膚微環(huán)境中促炎細胞因子分泌,促進(jìn)皮膚缺損處血管新生及膠原沉積,顯著(zhù)促進(jìn)創(chuàng )面的愈合,以及調節皮膚成纖維細胞增殖分化,同時(shí)還在皮膚微環(huán)境發(fā)生病變時(shí)發(fā)揮特異性信息傳遞作用、抑制缺損皮膚中肌成纖維細胞的過(guò)度聚集和瘢痕形成。


2015年,Zhang等人發(fā)現間充質(zhì)干細胞的外泌體通過(guò)促進(jìn)血管新生修復皮膚

2015年發(fā)表的研究發(fā)現,間充質(zhì)干細胞外泌體中含有有豐富的Wnt蛋白,它能活化β-catenin信號通路,同時(shí)通過(guò)激活Erk1/2信號通路正調控VEGFA、Cox-2、FGF2等(成血管基因)的表達,進(jìn)而促進(jìn)了二度燒傷大鼠模型深部創(chuàng )傷后血管的重生、膠原蛋白合成和皮膚損傷修復。



皮膚老化分為內源性老化與外源性老化,前者主要表現為皮膚干燥、細紋、膠原纖維和彈性纖維減少以及皮下脂肪變薄,是人體隨著(zhù)年齡增加逐漸出現的正常皮膚老化;后者主要表現為皮膚干燥、出現深大皺紋、皮膚松弛彈性下降、粗糙、色素不均勻,多由環(huán)境因素導致,尤其是紫外線(xiàn)。

紫外線(xiàn)損傷和老化會(huì )影響細胞外基質(zhì)膠原蛋白和彈性蛋白,這兩者都是防止皮膚脫水以及保持皮膚緊致和彈性的關(guān)鍵。


已有研究發(fā)現人誘導多能干細胞外泌體可以顯著(zhù)降低衰老相關(guān)β-半乳糖苷酶的表達水平,并上調HDFs中膠原的表達,為干細胞外泌體美容抗衰提供了理論依據。在臨床上,干細胞外泌體主要治療燒傷、燙傷、皮膚潰瘍,再生健康皮膚;用在護膚方面,主要是對外傷受損、衰老、中毒皮膚進(jìn)行修復,全面調理皮膚、改善膚質(zhì),令肌膚恢復年輕、健康的狀態(tài)。


干細胞外泌體通過(guò)激活多種信號通路參與調控成纖維細胞增殖能力,恢復細胞外基質(zhì)成分,降低ROS水平,進(jìn)而逆轉皮膚老化,給抗衰老治療帶來(lái)了新的希望。


總結

干細胞外泌體目前在骨/軟骨組織修復、神經(jīng)組織再生、肝腎組織再生、肌肉組織修復、血管組織再生等領(lǐng)域均已進(jìn)行了大量的臨床研究, 展現了外泌體的再生潛能?;谕饷隗w的治療是一種很有前途的治療手段,從干細胞中提取外泌體并加以純化和儲存,可以為未來(lái)各種疾病的治療以及組織再生提供一種全新的治療模式。

隨著(zhù)人們生活質(zhì)量的日漸提高,外在的各種皮膚問(wèn)題也越來(lái)越得到重視,尤其對于醫療美容的需求也日漸增多。干細胞因其免疫原性小、取材豐富等優(yōu)勢也成為了研究者們關(guān)注的焦點(diǎn),干細胞外泌體產(chǎn)品已應用于臨床,其在敏感皮膚修復、皮膚創(chuàng )傷愈合以及醫療整形美容等領(lǐng)域占有重要地位,修復效果良好,值得臨床應用推廣!

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