人脐带间充质干细胞来源的外泌体在皮肤老化方面的作用策略

人脐带间充质干细胞来源的外泌体在皮肤老化方面的作用策略

庄静

济南妆镜药物研发有限公司 山东 济南250000

摘要：经过该技术扩增的间充质干细胞仍保留间充质干细胞表面标志物以及成脂、成骨和成软骨分化的多向分化潜能。移植人脐带间充质干细胞可以促进小鼠背部皮肤创面愈合。此项技术的建立为干细胞生物学和再生医学研究和应用提供了充足的具有可比性的种子细胞来源。本次对人脐带间充质干细胞来源的外泌体在皮肤老化方面的作用策略进行综述。

关键词：皮肤老化；人脐带间充质干细胞来源的外泌体；作用

脐带间充质干细胞（umbilical cord mesenchymal stem cells, UC-MSCs）来源于新生儿出生后废弃的脐带组织，具有强大的自我更新能力和向脂肪细胞、骨细胞、神经细胞、肝细胞及肌细胞分化潜能。临床研究中发现，间充质干细胞移植治疗组织损伤时，单次移植细胞数量高达到 1×109个才能有效发挥治疗作用[1]。外泌体细胞通过出芽方式而分泌的纳米级细胞膜包裹的囊性小泡，通过与靶细胞融合，将其中的内含物 m RNA，microRNA 和蛋白质等成分注入到靶细胞中，调控靶细胞的增殖、迁移、凋亡。人脐带间充质干细胞来源的外泌体可以促进 Ha Ca T 细胞的增殖及迁移，抑制 Caspase 非依赖的线粒体凋亡信号通路，即 AIF-PARP 信号通路促进皮肤创面的修复，在皮肤创伤修复机制上形成了新的突破。

1 干细胞参与组织修复重建的原理

干细胞是一类具有自我更新和多向分化潜能的细胞，在一定条件下可以定向分化为组成机体的全部或多种功能细胞，形成组织和器官，赋予机体以生命活性。干细胞具有多种来源，且不同来源的干细胞有不同的分化潜能，临床治疗效果也不尽相同。其中成体干细胞，特别是间充质干细胞因其来源广泛，易于获取，体外可大量扩增，且免疫原性低下，是目前组织修复、器官重建和基因治疗首选的种子细胞来源。干细胞既可通过原位再生病变缺损的组织、构建组织工程化器官、表达外来基因等直接作用，发挥其再生医学的效能，即细胞直接作用；也可通过分泌一些生物活性因子，如；生长因子、外泌体等，调控创伤局部炎症反应、免疫

反应、血管新生和抗凋亡等间接作用修复病变缺损的组织器官，即细胞间接作用[2]。

2 人脐带间充质干细胞来源的外泌体在皮肤老化方面的作用

2.1 组织损伤修复

虽然干细胞因其具有的多种生物学功能在临床研究中得到了广泛的关注，例如多向分化潜能，促进组织损伤修复，抗炎症反应调节，免疫抑制以及神经保护作用，但是其治疗的具体机制仍不明确，起初认为在细胞移植后细胞具有归巢至受损部位，然后通过分化，置换受损细胞，进而起到了治疗的作用，但是进一步的研究表明在干细胞移植后，其迁移至受损部位进而通过细胞分化达到治疗的概率是非常低的，且细胞在受损处停留的时间是极为短暂的，其终究会因为免疫排斥反应而被机体排除。因此研究者将目光投向了细胞的旁分泌作用，但是除了上文提到生长因子或细胞因子外，旁分泌的过程中还有外泌体（exosomes）的产生，其是细胞经过“内吞-融合-外排”等一系列调控过程而形成的细胞外纳米级小囊泡[35]。它们可以携带信号到身体上距离较远的部分，进而进行细胞与靶细胞之间的信息交流，因此研究者提出假设其可能是细胞旁分泌产生的[3]。这些小囊泡已经在很多疾病模型做了验证，结果显示其具有和来源细胞相似的治疗功能，例如减少心肌梗死的面积，促进肾脏损伤修复等。

2.2 抑制炎症反应

外泌体中包含丰富的非编码RNA和蛋白质等，能在细胞间进行信息传递，其具有生物相容性、生物屏障通透性、低毒性和低免疫原性的特性，因此适合用于输送到机体内进行疾病治疗。抑制炎症反应是间充质干细胞来源外泌体治疗疾病的一大显著作用。研究发现间充质干细胞外泌体能改善神经炎症，促进神经构成和血管再生[4]。将人脐带间充质干细胞来源的外泌体注入到视网膜损伤的小鼠模型中发现其可抑制细胞凋亡，抑制炎症反应。间充质干细胞外泌体在肺部、肝脏、皮肤及心血管等疾病的治疗中均显示出对炎症反应的抑制作用。有实验将脐带间充质干细胞来源外泌体注射于皮肤切口周围，发现在第3天时，模型组伤口出现较多黄色浓稠炎症产物，而外泌体组伤口则无明显炎症反应；第8天时模型组白细胞及中性粒细胞总数较外泌体组升高幅度大，两组结果都显示出外泌体对炎症反应的抑制作用，与国内外相关研究的实验结果相一致[5]。但这种抑制作用在后期则不明显，原因可能是实验后期模型组的伤口炎症反应缓解，白细胞数目下降或实验过程中只注射一次外泌体悬液，实验后期外泌体在体内降解，作用减弱，具体影响实验的因素还有待研究。

2.3 诱导上皮细胞增殖和血管形成

人们已广泛研究了间充质干细胞来源的外泌体在皮肤损伤模型中的作用，发现其能促进成纤维细胞活化的胶原蛋白和弹性蛋白的分泌，诱导上皮细胞增殖和血管形成，促进皮肤创伤的再上皮化，防止肌纤维形成。在小鼠皮肤缺损模型中，脐带间充质干细胞来源外泌体能减少肌成纤维细胞积累和瘢痕形成，有研究认为这可能是由外泌体中微小RNA抑制TGF-β/SMAD2过程实现的。大鼠皮肤烧伤模型中，人脐带间充质干细胞来源的外泌体能明显加速伤口再上皮化，并促进体内CK19、PCNA、Ⅰ型胶原表达，还能在体外促进皮肤细胞增殖和抑制凋亡。有实验证明人脐带间充质干细胞来源外泌体通过转运Wnt4活化皮肤的β-catenin信号促进皮肤烫伤模型的修复；UC-MSC-EXO中介导的14-3-3ζ通过加强Hippo-YAP通路协调自身Wnt4信号，预防损伤后皮肤组织过度增生和瘢痕形成。此次实验中也显示出间充质干细胞来源外泌体对皮肤伤口愈合的促进作用，其能加快愈合速度，促使伤口形成更为光滑平整的愈伤组织

[6]。

3 小结

    创伤的异常愈合在病理上多表现为肉芽组织向瘢痕组织转化中的细胞数量的动态变化、细胞功能的状况和细胞外基质组成等方面的改变为主要特征，而这些与细胞凋亡密切相关。细胞的增殖能力决定了伤口愈合的速度，而细胞的增多或是减少之间的平衡一旦被破坏，便会引起伤口愈合的病理性改变，从细胞增殖及凋亡失平衡入手，会有助于进一步阐明创伤异常愈合的机制。人脐带间充质干细胞来源的外泌体在皮肤老化方面的改善作用显著，具有组织损伤修复、抑制炎症反应以及诱导上皮细胞增殖和血管形成等方面效果，对皮肤的老化有良好的抑制和改善效果。

参考文献

[1]罗雅婷,解婧,许涛,等. 人脐带间充质干细胞来源外泌体对小鼠压疮的治疗作用及机制[J]. 海军军医大学学报,2022,43(06):622-632.

[2]姬国杰,胡焕焕,肖志轩,等. 人脐带间充质干细胞源外泌体对黑色素瘤细胞生长的影响[J]. 扬州大学学报(农业与生命科学版),2021,42(04):7-11+22.

[3]周琦琦,孙振,刘洋洋,等. 过表达NAMPT脐带间充质干细胞外泌体的抗衰老作用[J]. 扬州大学学报(农业与生命科学版),2021,42(04):1-6.

[4]詹小舒,罗惠娜,罗冬章,等. 犬脐带间充质干细胞来源外泌体对血管内皮细胞增殖、迁移和凋亡的调控作用[J]. 中国组织工程研究,2019,23(29):4637-4643.

[5]詹小舒. 犬脐带间充质干细胞外泌体促进皮肤和血管损伤的修复及其机制[D].佛山科学技术学院,2019.

[6]詹小舒,罗冬章,王丙云,等. 犬脐带间充质干细胞来源外泌体修复皮肤创伤[J]. 中国组织工程研究,2018,22(25):4021-4027.