如何看待外泌体在皮肤损伤修复中的作用

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正文

随着间充质干细胞（MSCs）培养技术的推广，外泌体作为高科技概念产品迅速风靡细胞治疗和药妆行业。那么，如何看待“外泌体皮肤损伤修复中的作用”，南山小仙也有话说！

撰文：南山小仙

来源：干细胞者说

干细胞外泌体，小仙是一直在关注的。2017年5月，韩国ExCoBio公司在A轮融资中募集了1100万美元，主要用于开发基于外泌体修复皮肤损伤和组织再生的药用化妆品和生物药物。

女童鞋们的天性就是关注让自己变美的技术和项目。小仙对皮肤方面的产品特别有兴趣（颜值管理和身材管理），而日韩在护肤品方面一是政策开放（国内不允许用的都能用），二是敢用（只要有效，都可以尝试）。而干细胞外泌体用于皮肤损伤修复，也有很多理论依据和实验数据了。

因此，小仙专门整理了一篇科普文来聊一聊干细胞外泌体这个时髦的名词。在这里，我们只谈以间充质干细胞外泌体为主的干细胞外泌体，不涉及肿瘤细胞外泌体。

1 外泌体的基本信息

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。1983年，外泌体首次于绵羊网织红细胞中被发现，1987年Johnstone将其命名为“exosome”，即外泌体。起源于细胞内吞过程中形成的内体，最后再从细胞中释放到胞外。

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，作为重要的传递信号分子，形成了一种全新的细胞-细胞间信息传递系统，可参与细胞通讯、细胞迁移、血管新生和肿瘤细胞生长等过程。

2 外泌体如何产生

开始，细胞膜内陷形成早期核内体。接着，细胞将颗粒物质释放到早期核内体中，进一步成熟形成晚期核内体。最后，晚期核内体与细胞膜特定部位融合后形成芽泡，将泡体中的外泌体释放到细胞外。外泌体可通过配体 - 受体相互作用的方式粘附到受体细胞表面，亦可通过受体细胞内吞摄取或囊泡和细胞膜的直接融合使外泌体内容物释放到靶细胞内。

内吞-融合-外排

借用泡泡先生文章中的一句话：外泌体就是一部货拉拉，装了自家一堆乱七八糟的东西（里面有miRNA，mRNA和lncRNA，还有细胞因子，或许还有点DNA），然后分泌出细胞外，再接着进入另一个细胞，卸车完事。

外泌体发挥生物学效应的方式有哪里呢？主要有以下两种：

直接作用。外泌体表面的蛋白分子或脂质配体直接激活靶细胞表面的受体，产生信号复合体并激活胞内信号通路；

递送作用。外泌体可以与靶细胞的质膜融合或内吞直接进入细胞，将自身携带的蛋白质、核酸、脂质等活性分子带到细胞内，进而调控细胞的功能及生物学行为。

外泌体发挥生物学效应的方式（以MSCs为例）

3 MSC-Exo的生物学特性

外泌体的电镜是鉴定外泌体形态大小的一个常规手段，电镜下呈典型的杯状形态。粒径大小40～100nm的囊泡样小体。

间充质干细胞外泌体（MSC-exo），表达所有外泌体共同表达的相关标志物：细胞骨架蛋白质（微管蛋白和肌动蛋白），同时也表达MSCs的表面标志物（CD29/CD90/CD73）。

外泌体的电镜照片

MSC-exo中有独特微小核糖核酸，包括:miR-191/miR-222/miR-21/Let-7a（调节细胞增殖）、miR-222/miR-21/Let-7a（促血管生成）、miR-6087（促内皮分化）、miR-494（促肌肉生长）、miR-181c（减少炎症反应）

MSC-exo提取方法包括：超速离心法、基于尺寸大小的技术、免疫吸附的分离技术、沉淀法、基于微流控的分离技术。相关方法优缺点对比如下

其中超速离心法是分离外泌体的标准方法。在4℃条件下依次以300G，2000G，10000G的转速离心，依次去除细胞和细胞碎片等，再以100000G超速离心得到外泌体。可根据外泌体密度使用连续梯度蔗糖密度梯度离心法。

超速离心法分离外泌体

4 外泌体修复皮肤损伤机制

一、MSC-exo对皮肤损伤的修复机制

1）MSCs-exo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，减少皮肤感染。因此，细胞增殖和皮肤再上皮化对皮肤再生至关重要。

MSC-exo促进皮肤损伤修复

研究表明，来自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。体内实验也证明，脂肪间充质干细胞（ADSC-exo）可以归巢到皮肤切口部位并显着促进皮肤伤口愈合。

2）MSCs-exo促进血管新生

血管再生是MSC-exo促进皮肤损伤修复的主要机制之一。血管再生（包括动脉、静脉以及毛细血管的再生），主要是通过促进平滑肌细胞和血管内皮细胞的增殖和迁移来修复损伤的血管完成的。

MSC-exo促进血管新生

MSC-exo富含多种与血管生成相关的蛋白和RNA（包括 mRNA和miRNA），这些MSC-exo可诱导许多营养因子的表达。Deregibus等人报道，内皮祖细胞衍生的微囊泡，通过与 PI3K / AKT 和 eNOS信号通路相关的mRNA 的水平转移来促进血管生成。

3）MSCs-exo抑制瘢痕形成

严重的创伤和大面积烧伤通常会导致瘢痕形成。瘢痕形成不仅影响美观而且也妨碍皮肤功能。研究表明，MSC-exo能抑制瘢痕形成。UCMSC-exo在伤口愈合早期阶段能促进 I型和 III 型胶原的产生，加速伤口愈合。然而，在后期阶段，则可抑制胶原蛋白的表达，减少瘢痕的形成。

MSC-exo抑制瘢痕形成

4）MSCs-exo对受损皮肤的免疫调节机制

炎症是机体对有害刺激作出的自我防御反应，从而恢复机体的稳态。在皮肤损伤24-36小时后，嗜中性粒细胞最初被募集到损伤部位。随后，嗜中性粒细胞通过吞噬作用消除外来颗粒，病原体或受损组织和细胞。在皮肤损伤48-72小时后，巨噬细胞被吸引到伤口部位，并继续发挥吞噬作用。因此，炎症反应是皮肤再生过程的重要步骤。

MSC-exo能促进受体巨噬细胞向抗炎M2表型的转换。伤口组织中的B 细胞和T细胞在伤口愈合中起关键作用。活化的Treg细胞可通过减少IFN-γ的产生，促炎性M1表型巨噬细胞的积聚，从而促进伤口愈合。MSC-exo可以促进B细胞的活化，分化和增殖，抑制T细胞增殖；MSC-exo可将活化的T细胞转化为Treg细胞，从而发挥免疫抑制作用。

MSC-exo对受损皮肤的免疫调控

总体而言，MSC-exo可抑制炎症反应，但具体分子机制尚不清楚。炎症因子的调节在组织再生中起重要作用；而细胞因子的过量产生可能导致组织损伤。

5 外泌体修复皮肤损伤的临床展望

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，从被认识逐渐再到被认可。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在皮肤损伤修复机制，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、系统性硬皮症）有着很大的前景；在小仙特别在意的皮肤老化，皮肤光损伤方面也有很多期待，也可以延伸扩展到外泌体护肤品等产品方面，非常期待今后有更多的惊喜！

2018年4月，FDA批准了Aegle公司的首个细胞外囊泡新药（IND）申请，以开始用于烧伤患者的临床试验。该公司通过分离纯化MSCs分泌的细胞外囊泡，用以治疗严重的皮肤病，包括烧伤和大疱性表皮松解症。

爱美之心，人皆有之。外泌体，你可以吗？

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作者简介：

南山小仙，细胞行业资深从业者。

一位致力于细胞临床转化研究，集美貌与智慧于一身的的女子，干细胞领域的刘若英。

关于皮肤里的干细胞，可以点下图回顾一下：

美丽的小精灵：皮肤里的干细胞

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