近年来的研究表明干细胞通过分泌抗炎、抗纤维化和促血管生成的活性因子,如可溶性分子(生长因子)或细胞外囊泡(外泌体)等来改善创面愈合过程。除了传统的使用干细胞治疗创伤的方法外,还出现了新的疗法——使用干细胞外泌体。
外泌体(exosome)是一类直径30-150nm,具有完整膜结构的细胞外囊泡,主要负责细胞间的物质运输和信息传递。
人体几乎所有类型的细胞都能分泌外泌体,外泌体广泛存在并分布于各种体液中,携带多种蛋白质、mRNA、miRNA和脂质类物质等,可参与细胞间信息传递、细胞迁移、血管新生和细胞生长等过程。
干细胞外泌体在上皮组织的增殖、迁移、再生、炎症和瘢痕控制等方面具有较好的治疗作用。研究表明,间充质干细胞(MSCs)分泌的外泌体具有再生和抗炎特性,除此之外,具有更高的安全性、较低的免疫原性和跨越生物屏障的能力。
(1)易获得:相比较其他细胞来说,MSC是己知的唯一具有大规模生成外泌体能力的人源细胞;
(2)安全性高、免疫原性低,避免吞噬:外泌体是机体固有的,其表面具有与细胞相似的固有生化特性,因此能够避免吞噬作用。除此之外,外泌体可以抑制T细胞的激活,并有助于维持免疫稳态,避免了因细胞移植引起的免疫排斥和肿瘤发生;
(3)无伦理限制;
(4)易于控制:外泌体的浓度、剂量、使用途径和时间易于掌控。
因此,MSC-Exo的生物学特性使其在创伤修复中具有良好的应用前景。
促进成纤维细胞增殖
在皮肤损伤后第3天后,成纤维细胞开始增殖产生细胞外基质(包括纤连蛋白,I型和III型胶原蛋白等)。同时,上皮细胞开始增殖并向受伤区域边缘迁移,加速伤口闭合。从整个伤口愈合过程来看,细胞增殖和皮肤再上皮化在皮肤再生过程中起至关重要的作用。
研究发现,不同来源间充质干细胞的外泌体都可以促进皮肤细胞增殖,并加速上皮再生。脐带间充质干细胞外泌体(UCMSC-exo)可以通过上调N-cadherin,cyclin-1,PCNA,I 型胶原和 III 型胶原的基因表达,促进成纤维细胞增殖和胶原合成。脂肪间充质干细胞外泌体(ASCs-Exo)能够刺激成纤维细胞的增殖、迁移和胶原蛋白合成,并促进细胞周期蛋白1、N-钙黏蛋白、Ⅰ型胶原、Ⅲ型胶原和增殖细胞核抗原的表达[5]。
促进血管新生
创面愈合过程中,机体内血管内皮细胞迁移、增殖形成新生血管,新生血管的形成在创面愈合的过程中发挥重要作用。MSC-EXO富含多种与血管生成相关的蛋白质和RNA,包括mRNA和miRNA,它们可以激活内皮细胞中多种信号通路。
已有许多研究报道,在不同的疾病模型中,局部应用MSC-EXO可诱导新血管形成。人诱导多能干细胞(hiPSC)-EXO可促进人脐静脉内皮细胞体外增殖、迁移和成管。此外,在伤口部位移植外泌体可以诱导新血管的形成,促进皮肤伤口的愈合。
抑制瘢痕形成
一些研究表明,MSC-EXO可以抑制疤痕的形成。MSC-EXO可能通过传递生物活性蛋白和miRNA而发挥其抗瘢痕作用。
调节免疫反应
MSC来源的外泌体介导传递具有抗炎及免疫活性的分子,B细胞和T细胞也在伤口愈合中起着关键作用。MSC-EXO可以调节B淋巴细胞的活化、分化和增殖,也可以抑制T细胞的增殖,MSC-EXO可将效应T细胞转化为调节性T细胞,从而发挥免疫抑制作用,其中调节性T细胞能够减少γ干扰素和促炎M1表型巨噬细胞的积累,进而促进伤口的愈合。
MSC-EXO在皮肤创伤愈合模型中表现良好的治疗效果,为皮损治疗提供了新的实现途径。
随着不断的临床摸索,拥有各种生物学功效的干细胞衍生品的应用价值逐渐被发掘。目前干细胞衍生品在烧伤烫伤,难愈合性溃疡及术后创伤修复领域的潜在应用价值比较大,通过了解MSC-exo在皮肤损伤修复中的作用,可以预见:MSC-Exo在皮肤损伤修复方面(包括烧伤烫伤、糖尿病足)有着很大的前景。
MSC-Exo的监测和鉴定
外泌体产品可以被细胞摄、并促进细胞增殖、促进脐静脉内皮细胞体外生成血管;
MSC-Exo的细胞水平有效性
动物实验结果表明:外泌体产品可以促进大鼠创面的愈合,展现出良好的效果。
MSC-Exo的创面治疗有效性
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