皮膚是人體最大的器官,也是我們機體抵御外界侵害的第一道防線,但是皮膚很容易受到燒傷、燙傷等損傷,這不僅會導致其防御功能喪失,而且難愈性皮膚損傷和損傷后引起的嚴重瘢痕甚至會導致畸形,給患者帶來極大的肉體和精神上的折磨,同時,外部環境刺激也會導致皮膚衰老損傷。

皮膚創傷愈合是一個復雜的、動態的過程,它涉及多個高度協調的過程,包括止血、炎癥、細胞遷移和增殖等。創傷愈合中的兩大難題是如何促進創面快速生長以及防止瘢痕形成。

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針對這兩大難題,科學家們不斷進行探索,發現干細胞來源的外泌體具有巨大治療潛力。

外泌體的基本信息

外泌體是細胞主動向外界環境中分泌的納米囊泡結構,通常直徑為30-100nm,含有蛋白質、脂質、mRNA等生物活性物質。外泌體一旦通過胞吐作用從干細胞中釋放,復雜的混合因子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。

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外泌體包裹在脂質雙層膜中,在雙層膜的保護下外泌體能夠進行長距離移動。外泌體因在上皮組織的增殖、遷移、再生、炎癥和瘢痕控制等方面的作用,有望成為“無細胞的細胞治療”工具。

已有研究表明外泌體是細胞旁分泌作用的主要介質,其內容物 (mRNA、microRNA、各種抗凋亡和促血管生成因子)被發現可誘導成纖維細胞的遷移和增殖以及膠原的合成。

外泌體修復皮膚損傷機制

在皮膚損傷后第3天后,成纖維細胞開始增殖產生細胞外基質(包括纖連蛋白,I型和III型膠原蛋白等)。上皮細胞開始增殖并向受傷區域邊緣遷移,加速傷口閉合,減少皮膚感染。因此,細胞增殖和皮膚再上皮化對皮膚再生至關重要。

1、外泌體促進成纖維細胞增殖

在皮膚損傷后第 3 天后,成纖維細胞開始增殖產生細胞外基質(包括纖連蛋白,I 型和III 型膠原蛋白等)。同時,上皮細胞開始增殖并向受傷區域邊緣遷移,加速傷口閉合,減少皮膚感染。因此,細胞增殖和皮膚再上皮化對皮膚再生至關重要。

2、外泌體促進血管新生

血管再生是外泌體促進皮膚損傷修復的主要機制之一。血管再生(包括動脈、靜脈以及毛細血管的再生),主要是通過促進平滑肌細胞和血管內皮細胞的增殖和遷移來修復損傷的血管完成的。

3、外泌體抑制瘢痕形成

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嚴重的創傷和大面積燒傷通常會導致瘢痕形成。瘢痕形成不僅影響美觀而且也妨礙皮膚功能。研究表明,外泌體能抑制瘢痕形成。外泌體在傷口愈合早期階段能促進 I型和 III 型膠原的產生,加速傷口愈合。然而,在后期階段,則可抑制膠原蛋白的表達,減少瘢痕的形成。

4、外泌體對受損皮膚免疫調節機制

皮膚受到感染或外傷時,受傷部位散發大量的炎癥細胞因子,吸引免疫細胞聚集參與對抗感染同時清除壞死組織細胞,干細胞也受散發的炎癥細胞因子激動,表達外泌體調動受傷部位細胞增殖填補損傷部位,外泌體具有調動免疫細胞增殖功能,更多免疫細胞參與修復損傷和對抗感染。

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發表在《STEM CELLS》上的一篇文章也證明了接受間充質干細胞外泌體注射后,促進了二度燒傷大鼠模型深部創傷后血管的重生、膠原蛋白合成和皮膚損傷修復。此外,另一項研究表明,外泌體還通過阻止成纖維細胞分化為肌成纖維細胞和增加轉化生長因子-β3/轉化生長因子-β1的比率,減少了小鼠切口創面瘢的大小,增加了Ⅲ型膠原與Ⅰ型膠原的比率。

同時外泌體在對抗皮膚衰老方面也有出色表現。

外泌體對皮膚衰老的調節

有研究用干細胞外泌體分別來處理UVB照射后及體外傳代30代以上的HDFs,結果發現干細胞外泌體在正常條件下可以促進兩種HDFs的增殖和遷移,提高兩者I型膠原的表達;并顯著降低后者衰老相關-半乳糖苷酶(SA-BETA-GAL)和金屬蛋白酶(MMP-1/3)的表達水平,而SA-BETA-GAL的高表達一直是自然衰老的標志,MMP也是細胞衰老過程中高表達的重要酶物質。細胞外泌體預處理結果則是抑制UVB輻照引起的損傷和MMP-1/3過表達。

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一項研究與其結果相似,互相印證:人脂肪源性干細胞EVs不僅增強了UVB輻照后HDFs的遷移能力,還可顯著抑制UVB照射誘導的MMP-1、MMP-2、MMP-3和MMP-9的過表達,增強Ⅰ型膠原、Ⅱ型膠原、Ⅲ型膠原和Ⅴ型膠原及彈性蛋白的表達。

在其預處理的HDFs中,UVB照射后組織金屬蛋白酶抑制劑(TIMP)-1和轉化生長因子(TGF)-beta1的表達顯著增加,而這兩種物質是參與MMP抑制和細胞外基質合成的重要因子。以上兩項實驗體現了干細胞外泌體改善光老化的積極作用。

還有研究證明,在人類脂肪組織來源的間充質干細胞外泌體(ASC-EXOSOMES)與特應性皮炎(AD)的研究中,外泌體還被發現可以通過皮下注射的形式刺激神經酰胺的合成。

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神經酰胺是增加皮膚角質層水合度,維持皮膚屏障、抗衰老及美白等方面的重要物質,也是如今抗衰老的熱門成分。

這些實驗結果可以從一定程度上預示干細胞外泌體對衰老皮膚成體干細胞的積極作用。

綜上所述,外泌體顯示出在臨床應用于皮膚損傷治療中的重大潛力,不但能改善我們的外觀,更能在一定程度上保持皮膚年輕化。

ANEXT安齡生物目前掌握了外泌體細胞修復藥物和外泌體作為藥物遞送載體的兩大工業化生產工藝及核心技術,致力于打造世界的細胞外泌體工廠,通過外泌體治療成為行業領導者,為全人類的健康獻出一份力量。

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