外泌体参与多种皮肤再生修复机制

外泌体是由多种细胞类型释放的脂质双层囊泡。这些具有生物活性的囊泡正逐渐成为参与各种病理生理过程的细胞间通讯的领头羊。外泌体输送特定的和具有生物活性的运输货物，包括脂质、核酸和蛋白质，它们可以反映其亲本细胞，使它们在无细胞疗法中具有吸引力。

许多研究结果证实了外泌体在抑制疤痕、灼烧、衰老和伤口恢复方面的关键作用。此外，前沿研究中外泌体的生物学研究正在兴起，允许制定特定的指南和质量控制方法，这有利于它们在未来的可能应用。

外泌体参与多种皮肤再生修复机制

凝血功能

外泌体可以从唾液、单核巨噬细胞和血小板分泌物中提取。皮肤外伤后凝血功能受阻影响创面修复时间，凝血功能受阻与组织因子(tissue factor, TF)构象改变或TF抑制分子存在有关。

唾液来源的外泌体可以通过结合因子 VII 转运活性 TF 来缩短伤口凝血时间。同时，这些分泌到细胞内空间的不同来源的外泌体也可以通过传递TF来激活凝血，例如单核细胞分泌的外泌体可以与血小板结合并将自身的TF释放到血小板中以激活下游级联反应促进凝血酶和纤维蛋白凝块形成。

皮肤细胞的增殖

皮肤细胞的增殖在皮肤损伤修复中起着至关重要的作用。目前，来自各种组织和细胞的外泌体调节皮肤细胞的增殖，如MSC外泌体、小鼠ESC外泌体、内皮祖细胞衍生的外泌体和成纤维细胞衍生的外泌体。

这些外泌体以两种方式调节细胞增殖，激活细胞周期相关基因或增加生长因子表达水平。外泌体 RNA 或蛋白质被递送至靶细胞，例如 Wnt4 运输以激发表皮细胞中的 β-catenin 信号通路，或将小RNA递送至下游Akt、Erk、MAPK信号通路等，最终归因于细胞调控周期相关基因如cyclinA1、cyclinD1、cyclinD3促进细胞增殖。此外，外泌体还可以激活白介素 6 (IL-6)、胰岛素样生长因子 1 (IGF-1)、血管内皮生长因子 (VEGF) 和其他生长因子，从而刺激受损皮肤细胞增殖。外泌体的增殖作用可由影响周围细胞的旁分泌和从头影响自身的自分泌引起。

迁移调节作用

细胞的增殖和迁移是伤口愈合的关键。随着凝血期的开始，免疫炎性细胞如巨噬细胞和中性粒细胞首先被募集到受损部位以清除坏死的组织碎片以及吞噬感染的微生物。

随后，表皮细胞和真皮成纤维细胞开始迁移到受伤部位以填补空缺并促进伤口愈合。在这个过程中，来自各种细胞的外泌体参与了细胞迁移的调节，例如间充质干细胞、角质形成细胞、内皮细胞和成纤维细胞来源的外泌体。角质形成细胞来源的外泌体可以通过以自分泌方式转运热休克蛋白 90α (HSP90α) 来促进自身迁移。

此外，角质形成细胞来源的外泌体还可以促进血管内皮细胞的迁移，从而促进血管的再生和修复。角质形成细胞来源的外泌体通过转运 HSP 90α 增强真皮成纤维细胞的迁移，这在机械上与其与细胞表面受体 LRP-1/CD91 的相互作用相关。MSC外泌体通过激活Erk1/2信号通路调节成纤维细胞迁移，导致靶细胞IL-6、cyclin1、MMP-1、N-cadherin等因子表达上调。

促进血管生成

血管生成为修复组织提供氧气并提供营养。血管内皮细胞的增殖是其重要组成部分。此外，它还需要与血管生成、内皮细胞和周围的细胞外基质环境相互作用。

创面对血管内皮细胞具有趋化作用，使内皮细胞穿透血管基底膜，进入细胞外基质，形成管腔样结构并不断延伸、分支，最终生成新的血管网。在此过程中，人间充质干细胞和内皮细胞来源的外泌体可增加创面新生血管的密度，这与促进内皮细胞增殖和迁移有关。

此外，内皮祖细胞和富含血小板的血浆来源外泌体可激活靶细胞中促血管生成基因的表达，如IL-8、IL-6、纤维生长因子2、E-选择素等。这些因子会进一步激活Erk1/2等相关信号通路，激活下游VEGFA、VEGFR-2、c-Myc。

研究发现hucMSC-Ex通过促进血管内皮细胞的Wnt4/β-catenin信号通路来修复伤口。相反，一些研究人员发现外泌体通过与靶细胞表面的 CD36 结合来抑制血管的形成。因此，尽管在调节血管生成方面具有巨大潜力，但在使用外泌体时仍需具体分析其来源、类型和具体病理情况。

皮肤干细胞动员和参与

干细胞是解释皮肤超强自我修复能力的重要原因。表皮干/祖细胞一般位于表皮基底层，以满足日常角蛋白更新代谢或皮肤损伤后补充新细胞的需要。皮肤干细胞的增殖和分化受多种因素的影响，最终达到增殖和分化的平衡。

在大鼠深二度烫伤修复模型中，我们证实hucMSC-Ex可在修复早期激活CK19和α6整合素阳性的表皮干细胞，并使修复后的表皮干细胞恢复到静止状态完成了。其机制可能与Wnt/β-catenin信号通路与Hippo/YAP信号通路之间的动态调控有关。

此外，表皮干细胞在创伤后早期参与表皮再生，但在晚期和正常表皮更新中不发挥作用。来自自体干细胞的外泌体还可有效促进受损皮肤细胞的增殖、血管生成和伤口愈合。

免疫调节

皮肤外伤和感染后，大量免疫细胞被募集到病变区域，外泌体运输病理核酸、蛋白质和脂质，参与抗原促进、免疫反应相关受体激活和防御诱导，因此引起人们的兴趣，将外泌体视为良好的基于免疫的疗法和候选疫苗。

皮肤和免疫细胞通过分泌外泌体介导相应的免疫效应。角质形成细胞通过分泌外泌体加速树突状细胞的刺激和成熟，增强CD40的表达，并产生大量细胞因子如IL-6、IL-10、IL-12。

来自单核细胞等循环免疫细胞的外泌体还可以通过转运 14-3-3 蛋白促进真皮成纤维细胞中 MMP-1 的表达，从而促进细胞向伤口区域迁移。

此外，MSC外泌体通过调节抑制性免疫细胞Treg参与自体皮肤移植，汗液中的外泌体也可以调节皮肤免疫，这是供体外泌体在移植后触发同种异体反应性 T 细胞反应 。

M2 巨噬细胞衍生的外泌体 (M2-Exo)在体外诱导 M1-M2 转化，通过促进新血管形成、胶原沉积和再上皮化来促进伤口愈合。

近年来，免疫细胞如树突状细胞来源的外泌体被用于刺激T细胞激活宿主抗肿瘤免疫，并已进入I期和II期临床试验。

相反，一些研究发现，在皮肤移植后，一些供体来源的外泌体意外地触发了免疫反应，并通过激活自体T细胞免疫来攻击受体组织细胞，这提醒我们皮肤的免疫系统是一个相当复杂的网络，每一种类型内部细胞可能与附近或远处的其他细胞类型进行通信，一些“串扰”机制被解锁，而另一些则没有，外泌体在免疫调节中的功能和应用仍有待更充分的研究。

图：外泌体在皮肤病中的免疫调节作用。皮肤依靠免疫系统来实现基本功能，例如温度调节和感染控制。伤口愈合过程是一个复杂的过程，至少有三个阶段，而免疫细胞参与了所有阶段。炎症阶段一开始，中性粒细胞和巨噬细胞就会渗入伤口愈合中。创面是一个复杂的微环境，其内部的表皮细胞、成纤维细胞、基质细胞等细胞可以通过释放特定的生物分子与T细胞、Tregs、树突状细胞和巨噬细胞等免疫细胞相互作用，共同影响疾病的命运。

细胞外基质重塑

外泌体参与皮肤损伤修复以及组织重塑的出血、炎症和增殖阶段。来自各种细胞的外泌体已显示出对细胞外基质的有效调节功能。

弹性蛋白是细胞外基质维持结构的重要组成部分，外泌体可以在组织重塑过程中促进弹性蛋白的表达。主要由成纤维细胞分泌的胶原蛋白也参与组织重塑。

脂肪来源的MSC外泌体可有效促进真皮成纤维细胞的增殖和分泌能力。外泌体还能够通过其膜表面 LOXL2 蛋白促进细胞外基质中胶原蛋白的形成。

其他相同的研究表明，外泌体可以在纤维网络中分离，证明它们参与细胞外基质的形成和功能调节。此外，外泌体可以通过与膜联蛋白 A1 和甲酰肽受体相互作用来加速修复过程并限制结痂大小，从而完成组织重塑。

定制外泌体作为皮肤病的新疗法

外泌体在皮肤伤口中的积极作用不断得到认可。目前，研究领域掀起了外泌体工程改造热潮，通过对原始细胞进行基因操作，通过物理孵育、冻融循环、电穿孔、超声处理等方式加载药物或治疗性分子，最大限度地发挥外泌体的优势。精心设计的外泌体可以消除天然外泌体的局限性，提高靶向能力、循环半衰期以及货物浓度。

总之，外泌体可显着修复皮肤损伤，为多种疾病的治疗提供新的治疗策略，为基于外泌体修饰的生物制药奠定重要基础。大量研究已经证明了外泌体，尤其是MSC-外泌体在组织再生、免疫调节中的作用。