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間充質干細胞來源外泌體在創(chuàng)面修復中的作用及其機制研究進展

2018-12-27 09:57何強張培華
中國美容醫(yī)學 2018年9期

何強 張培華

[摘要]外泌體是細胞分泌的直徑30~100nm的脂質雙層膜囊泡。間充質干細胞的許多功能可通過其旁分泌的外泌體發(fā)揮作用。研究表明,間充質干細胞來源外泌體能通過有效轉運母細胞來源的特異性蛋白質、mRNA、microRNA、脂質等生物活性物質進入靶細胞,調控創(chuàng)面愈合過程中炎癥反應、細胞增殖、遷移、分化、血管生成與基質重建等多個階段,促進創(chuàng)面愈合與抑制瘢痕形成,提升創(chuàng)面修復能力,具有良好的臨床應用前景。本文就間充質干細胞來源外泌體在創(chuàng)面修復中作用及機制進行綜述。

[關鍵詞]外泌體;間充質干細胞;創(chuàng)面修復;促進愈合;抑制瘢痕

[中圖分類號]R641 [文獻標志碼]A [文章編號]1008-6455(2018)09-0143-06

Progress of Exosomes Derived from Mesenchymal Stem Cells

in Repair of Cutaneous Wound in Relation to Function and Mechanism

HE Qiang, ZHANG Pei-hua

(Department of Plastic Surgery,Guangdong Medical University, Affiliated Hospital of Guangdong Medical University, Zhanjiang 524000,Guangdong,China)

Abstract: Exosomes are lipid membrane-enclosed vesicles whose diameter is 30-100 nm secreted by various cell types, and mesenchymal stem cells (MSCs) function via the paracrine pathway--exosomes. Recently, several studies have demonstrated that exosomes derived from MSCs can effectively carry bioactive substance into recipient cells, such as specific proteins, mRNAs, microRNAs and lipids derived from the parental cells. These mocular cargoes can regulate many biological processes in the repair of cutaneous wound, such as the inflammatory response, cell proliferation, cell migration, cell differentiation, blood vessel tube formation and matrix reconstruction, which not only promote wound healing but also inhibit the development of scar to enhance the capacity for wound repair. Therefore, exosomes derived from MSCs have a good clinical application prospect. This review will discuss the current literature regarding the role of exosomes derived from MSCs in cutaneous wound repair, especially the function and mechanism.

Key words: exosomes; mesenchymal stem cells; cutaneous wound repair; improvement of healing; inhibition of scar

外泌體(Exo,exosomes)是一種經細胞內體途徑生成并釋放到細胞外的囊性小泡,直徑介于30~100nm,由磷脂雙層膜包被,其內包裹脂質、蛋白質、核酸等多種生物活性物質,電鏡下觀察呈杯狀,是參與細胞間物質轉運與信息傳遞的重要角色[1]。1983年,Pan等在觀察綿羊網織紅細胞成熟過程中首次發(fā)現包裹代謝終產物并釋放到細胞外的小囊泡,1987年Johnstone等將其正式命名為“外泌體”[2-3]。此后發(fā)現,包括間充質干細胞(MSCs,mesenchymal stem cells)在內的幾乎所有細胞都能分泌外泌體,并釋放入細胞外環(huán)境中,如細胞培養(yǎng)上清液,以及各種體液,包括血液、淋巴液、腦脊液、唾液、尿液、羊水等[4]。

新近研究表明,外泌體在細胞間信號通訊中發(fā)揮重要作用,具有免疫調節(jié)、促進血管再生、以及介導細胞增殖、分化、遷移、凋亡等功能,維持機體的正常生理狀態(tài)與參與疾病進程[5]。其中間充質干細胞來源外泌體具有來源細胞特性,能促進受損區(qū)域細胞自我修復與組織再生,恢復組織內穩(wěn)態(tài),加速創(chuàng)面修復[6]。本文即對近年來間充質干細胞來源外泌體在創(chuàng)面修復中作用及其機制的研究新進展綜述如下。

1 外泌體的構成

外泌體是經由內體途徑形成的。首先,細胞質膜多處凹陷,向內出芽形成初級核內體,母細胞釋放顆粒物質進入初級核內體中并繼續(xù)凹陷出芽形成含有多個管腔狀囊泡的多囊泡體(MVB,multivesicular body)。其次,MVB與胞膜融合,其內的管腔狀囊泡再次凹陷出芽形成顆粒狀小囊泡,并釋放到胞外,這些釋放到胞外的顆粒狀小囊泡即為外泌體[1]。

相關研究表明,外泌體富含多種生物活性物質,包括脂質、蛋白質、核酸等:①脂質構成了外泌體的膜結構,主要成分有神經酰胺、磷脂酰絲氨酸、鞘磷脂和膽固醇,為外泌體提供了結構穩(wěn)定性;②蛋白質是發(fā)揮外泌體功能的重要載體,其主要分為兩類:一類是與來源細胞類型有關的特異性蛋白,它們決定了不同來源細胞功能上的差異;另一類與來源細胞類型無關,是大多數細胞所共有的蛋白,主要來源于細胞的核內體、質膜、胞質液,包括四跨膜蛋白超家族(CD63、CD81、CD9)等黏附蛋白,細胞信號分子,內吞體分揀轉運復合物(ESCRT),膜聯蛋白、Rab、flotillin等介導膜融合相關蛋白,主要組織相容性復合體(MHC)等表面抗原,細胞骨架蛋白,代謝酶,熱休克蛋白70(HSP70),Alix,腫瘤易感基因101(TSG101),以及其他胞漿蛋白、跨膜蛋白。其中膜聯蛋白和flotillin 有助外泌體的運輸與融合,四跨膜蛋白超家族參與細胞靶向作用,Alix和TSG101參與了MVB的形成過程等;③核酸是外泌體的主要信息傳遞物質,包括DNA、mRNA、microRNA、lncRNA、circRNA等,參與細胞間的通訊與調控受體細胞功能[7]。

外泌體在蛋白質、mRNA、miRNA的分子多樣性,使外泌體具有向受體細胞提供多種不同的調節(jié)方式,如蛋白質在外泌體釋放時直接發(fā)揮生物效應、mRNA翻譯為更高水平的蛋白質、miRNA調節(jié)蛋白質的翻譯與受體細胞內mRNA的種類等,提升了外泌體對受體細胞的作用能力[8]。

2 間充質干細胞來源外泌體在創(chuàng)面修復中的作用

慢性創(chuàng)面及瘢痕疙瘩是創(chuàng)面修復領域的兩大難題,而慢性創(chuàng)面主要包括燒傷、外傷后殘余創(chuàng)面、糖尿病皮膚潰瘍、靜脈性潰瘍、褥瘡、放射性損傷等。目前,針對慢性創(chuàng)面的治療主要為皮瓣移植、生長因子療法、負壓輔助封閉療法、高壓氧療法、電磁療法、干細胞與組織工程療法等,但皮瓣移植治療過程痛苦、療程長,生長因子療法作用靶點單一,而其他輔助療法也僅通過維持創(chuàng)面處于穩(wěn)定狀態(tài),而不能通過主動激活傷口愈合機制從而促進創(chuàng)面修復。此外,針對瘢痕疙瘩主要采用手術、瘢痕內注射、激光、冷凍療法等綜合治療,手術療法很難根除瘢痕疙瘩,瘢痕內注射、激光、冷凍療法等常常不能達到預期效果。干細胞與組織工程療法作為創(chuàng)面修復的新技術,備受期待,但干細胞的應用同樣存在倫理輿論、致畸致瘤、免疫排斥、移植率低、存活率低等諸多風險。

MSCs具有自我更新及分化能力,能促進組織修復與再生[9]。有研究表明,外泌體是細胞間的重要信號載體,其特性與其來源細胞密切相關。因此,間充質干細胞來源外泌體(MSCs-Exo)作為其親代細胞的旁分泌途徑載體,如骨髓間充質干細胞來源外泌體(BMSCs-Exo,exosomes derived from bone marrow mesenchymal stem cells)、臍帶間充質干細胞來源外泌體(uMSCs-Exo,exosomes derived from umbilical cord mesenchymal stem cells)、脂肪間充質干細胞來源外泌體(ADSCs-Exo,exosomes derived from adipose mesenchymal stem cells)等,在治療慢性創(chuàng)面方面取得了一定進展,有望通過標準化、規(guī)?;慕M織工程開展進一步的臨床治療研究。

大量動物實驗表明,MSCs-Exo能顯著促進創(chuàng)面愈合。在深Ⅱ度燒傷大鼠模型中,uMSC-Exo能促進表皮、真皮細胞再生及血管新生,從而加速創(chuàng)面愈合[10-11]。在深度外傷創(chuàng)面大鼠模型中,誘導多能MSCs-Exo能提升創(chuàng)面閉合率,提升再上皮能力,減少瘢痕寬度,增加膠原蛋白的成熟度,促進皮脂腺與毛囊形成,新生血管與成熟血管密度均上升[12]。在糖尿病大鼠模型中,牙齦干細胞來源外泌體(GMSCs-Exo,exosomes derived from gingival mesenchymal stem cells)與多孔的殼聚糖/絲素凝膠海綿聯合應用,能促進創(chuàng)面區(qū)再上皮化,促進胞外基質的產生,以及促進創(chuàng)面血管的新生[13]。也有文獻表明,ADSCs-Exo能降低輻射損傷[14],使被輻射的隱窩再生,改善小鼠腸內器官功能及顯著提升生存率,進一步研究可驗證MSCs-Exo對皮膚創(chuàng)面的治療效用。

此外,在一定條件下,外泌體功能會得到一定程度的調控。在深Ⅱ度燒傷大鼠模型中,3,3'-二吲哚甲烷處理后的uMSC-Exo比未處理的uMSC-Exo能進一步促進創(chuàng)面愈合[15]。有研究人員將miR-126-3p過表達滑膜間充質干細胞來源外泌體包入羥基磷灰石/殼聚糖復合水凝膠中,使外泌體具有受控釋放的特性,促進傷口表面的再上皮化,加速血管生成,以及加速膠原蛋白的成熟[16]。但是,一定條件下外泌體功能也會受損,如肥胖會損傷外泌體的促血管生成能力[17]。

3 間充質干細胞來源外泌體在瘢痕治療中的作用

MSCs-Exo除了能加速創(chuàng)面愈合,還能從三方面抑制瘢痕形成。一方面,GMSC-Exos能抑制炎癥反應,其外泌體源IL-1RA起關鍵性作用,IL-1RA敲除后小鼠創(chuàng)面愈合時間延遲,而將重組IL-1RA阿那白滯素注射進敲除小鼠可縮短愈合時間,且GMSC-Exos注射到創(chuàng)面能預防瘢痕形成[18]。另一方面,uMSC-Exo能通過抑制成纖維細胞向肌成纖維細胞的分化,預防創(chuàng)面瘢痕形成[19]。此外,在深度外傷創(chuàng)面小鼠模型中,ADSCs-Exo能減少膠原蛋白沉積[20],或提升Ⅲ型/I型膠原蛋白比值,從而減少瘢痕形成[11]。瘢痕形成是一個頑固的病理進程,很難逆轉,MSC-Exo為解決瘢痕形成問題提供了新的解決途徑。

4 間充質干細胞來源外泌體在創(chuàng)面修復中作用機制的研究進展

皮膚創(chuàng)面修復是肉芽組織、皮膚及其周圍組織再生,甚至瘢痕組織形成的復雜機體修復過程,經歷止血期、炎癥反應期、細胞增殖期、基質重塑期等四個階段。它需要上皮細胞、內皮細胞、成纖維細胞等多種細胞的協同作用,包括細胞的增殖、遷移和基質合成,以及各種生長因子相關信號的傳遞。創(chuàng)面修復出現異常時,將可能向慢性創(chuàng)面及瘢痕疙瘩兩個病理進程發(fā)展,成為創(chuàng)面修復研究的難題[21-22]。MSCs-Exo通過向靶細胞轉運特異性蛋白、脂質、mRNA、microRNA等信號分子,調控創(chuàng)面愈合過程中炎癥反應、細胞增殖、遷移、血管生成與基質重建等多個階段,從而促進創(chuàng)面愈合,抑制瘢痕形成[23-24]。

4.1 調控炎癥反應:炎癥是協調創(chuàng)面修復的重要階段。粒細胞、單核細胞、淋巴細胞等炎癥細胞以及腫瘤壞死因子-α(TNF-α,tumor necrosis factor-α)、白細胞介素-1β(IL-1β,interleukin-1β)等炎癥因子協同參與炎癥反應,對抗感染及清除細胞碎片。適度炎癥有利傷口愈合,過度炎癥可能導致多器官衰竭甚至死亡。MSCs-Exo能調控炎癥反應,保護受損組織,降低炎癥毒性傷害并提升組織耐受性[25],尤其外泌體中富含miRNA,在調控炎癥過程中起著重要作用。

研究表明,uMSCs-Exo能抑制炎癥反應,達到加速創(chuàng)面愈合與預防疤痕雙重作用。其內源性miR-181c能抑制TLR4信號通路,減弱脂多糖介導的炎癥反應,使中性粒細胞、巨噬細胞等炎癥細胞數量減少,TNF-α、IL-1β等炎癥因子表達下降,IL-10抗炎癥因子表達升高[26]。而BMSCs-Exo能調控炎癥反應,其包裹的miR-155能促進內毒素誘導的炎癥反應,而miR-146a則抑制內毒素,兩者協同調控炎癥基因的表達[27]。最新研究表明,Fas能夠與Fas相關磷酸酶-1(Fap-1)和小窩蛋白-1(Cav-1)相結合,激活可溶性N-乙基馬來酰亞胺敏感因子(NSF)相關附著蛋白受體(SNARE)介導的膜融合機制,即Fas / Fap-1 / Cav-1復合體激活SNARE,從而刺激GMSCs-Exo的釋放。同時,GMSCs-Exo能通過Fas/Fap-1/Cav-1級聯反應對白細胞介素-1受體拮抗劑(IL-1RA,IL-1 receptor antagonist)進行表達,而TNF-α能夠作為激活劑通過NF-κB途徑上調Fas和Fap-1表達以促進IL-1RA釋放,抑制炎癥反應,促進創(chuàng)面愈合[18]。

4.2 細胞增殖與遷移:細胞的增殖與遷移構成了創(chuàng)面修復的基礎。傷口愈合不僅需要多種生長因子、細胞因子調控各類創(chuàng)面細胞的細胞周期,也需要上皮細胞、成纖維細胞、內皮細胞等遷移到傷口部位執(zhí)行特定功能,如成纖維細胞填補組織缺損與合成細胞外基質、內皮細胞促進血管生成、上皮細胞逐漸覆蓋創(chuàng)面等[28]。MSCs-Exo能被受體細胞內化并將其內容物轉運進入細胞,如蛋白質、RNA等,實現對受體細胞增殖、遷移的調控。

已有研究證明,MSCs-Exo能通過調節(jié)生長因子及相關基因表達,調控成纖維細胞的增殖與遷移[20,29-30],從而參與肉芽組織的形成,以及合成為傷口修復提供結構的膠原蛋白[21,31]。其中,BMSCs-Exo能激活AKT、STAT3和ERK1/2信號通路,誘導成纖維細胞增殖與遷移,具體機制可能與信號通路激活后,使肝細胞生長因子(HGF,hepatocyte growth factor)、白細胞介素-6(IL-6)、胰島素樣生長因子1(IGF1,insulin-like growth factor)、神經生長因子(NGF,nerve growth factor)、基質細胞衍生因子1(SDF1,stromal cel derived factor-1)等多種生長因子表達上調有關[17]。CD63+的BMSCs-Exo能增強攝取外源性Wnt3a的能力,并將其進入成纖維細胞,通過Wnt/β-catenin信號通路促進成纖維細胞的增殖與遷移。ADSCs-Exo也能通過上調神經鈣黏素(N-cadherin)、細胞周期素-1(cyclin-1)、增殖細胞核抗原(PCNA,proliferative cell nuclear antigen)等增殖相關基因的表達,促進成纖維細胞增殖[20]。另一方面,Bin等認為,uMSCs-Exo在高細胞密度情況下,外泌體源的蛋白質14-3-3ζ通過誘導YAP磷酸化,激活Hippo-YAP從而反向作用Wnt/β-catenin信號通路,抑制成纖維細胞的增殖與遷移,以防組織過度增殖[10]。而且,Wang等[11]認為,ADSCs-Exo能通過作用于成纖維細胞,調整Ⅲ型/I型膠原蛋白比值,抑制瘢痕形成。以上研究表明,MSCs-Exo對成纖維細胞的調控功能在創(chuàng)面修復過程中,可以發(fā)揮促進傷口愈合與抑制瘢痕形成的雙重作用。

有學者認為,uMSC-Exo也能促進人永生化表皮細胞(HaCaT)的增殖與遷移,并通過凋亡誘導因子(AIF,apoptotic induction factor)轉位入核,下調多聚ADP聚合酶-1(PARP-1)和聚ADP核糖(PAR)的表達,抑制Caspase非依賴的線粒體凋亡信號通路,進而抑制HaCaT的凋亡,促進皮膚創(chuàng)面的修復[32]。同時,MSCs-Exo也能通過激活信號通路,調節(jié)生長因子、細胞因子表達水平,對內皮細胞的增殖與遷移同樣具有促進作用。

4.3 血管生成:新的血管形成是傷口愈合的關鍵。血管新生需要內皮細胞的增殖,內皮細胞之間的相互作用,血管生成因子,如血管內皮細胞生長因子(VEGF,vascular endothelial growth factor)和成纖維細胞生長因子(FGF,fibroblast growth factor)等,以及其周圍細胞外基質(ECM,extracellular matrix)蛋白的共同參與。在趨化作用下,內皮細胞穿透底層血管基底膜,侵襲ECM基質,形成管狀結構,并繼續(xù)擴展、形成分支和創(chuàng)建網絡的結構[33-34]。MSCs-Exo通過直接作用于內皮細胞,或上調血管生成相關的生長因子、細胞因子、趨化因子等的表達水平,間接作用于內皮細胞,從而提升內皮細胞增殖并遷移到傷口區(qū)域的能力,有助于促進血管形成,為新生組織提供營養(yǎng)和氧氣。

有研究者認為,uMSCs-Exo能轉運信號蛋白Wnt4進入內皮細胞,激活Wnt/β-catenin信號通路,介導PCNA、N-cadherin、細胞周期素D3(cyclin D3)等表達水平上調與上皮細胞鈣黏蛋白(E- cadherin)表達水平下調,促進內皮細胞增殖、遷移,并形成毛細血管狀管腔[35-38]。此外,uMSC-Exo能通過轉運miR-30家族,如miR-30b、miR-30c、miR-424、miR-let-7f等促血管形成的microRNA,抑制Notch信號家族中血管生成抑制劑DLL4,動員內皮細胞進入基質并使血量增加,從而促進血管萌發(fā)及擴張[39]。同時,BMSC-Exo能激活AKT、STAT3和ERK1/2等創(chuàng)面愈合過程中重要的幾個信號通路及血管形成相關的NF-κB信號通路,誘導HGF、IGF1、NGF、SDF1,以及血小板衍生生長因子(PDGF,platelet derivative growth factor),表皮生長因子(EGF,epidermal growth factor),FGF等多種生長因子表達上調[29,40]。這些作用能促進血管平滑肌、內皮細胞增殖和遷移,調節(jié)血管重塑和動脈內皮細胞的轉歸等,參與促血管再生過程[10,41-42]。

ADSCs-Exo也能通過轉運多種microRNA (miR-31、miR-125a)與蛋白質進入內皮細胞,促進內皮細胞參與血管生成。miR-31能促進內皮細胞與內皮祖細胞的增殖、遷移并通過抑制FIH誘導血管生成。miR-125a能抑制血管生成抑制劑DDL4的表達,促進內皮頂端細胞的形成從而調節(jié)血管形成[43]。外泌體的釋放也會受其他因素的影響,Lopatina等認為,PDGF能促進ADSCs-Exo 生成[44],而Togliatto 等認為肥胖會使ADSCs-Exo中miR-126含量下降,降低其促進血管生成的能力[17,45]。除了外泌體對內皮細胞具有調控作用外,Liu等發(fā)現脂肪間充質干細胞來源細胞外囊泡能通過調節(jié)血管平滑肌細胞的增殖與遷移、巨噬細胞遷移、炎癥因子表達水平及相關信號通路,抑制血管內膜新生[46]。

4.4 細胞分化:細胞分化是基因在特定條件下選擇性表達的結果。一方面干細胞持續(xù)分化產生新的細胞,以替代衰老、死亡的細胞;另一方面當皮膚組織受損時會刺激干細胞分化,為創(chuàng)面修復提供所需的多種類型細胞,如間充質干細胞成脂分化形成脂肪組織、成內皮分化形成血管、成上皮分化形成表皮,成纖維細胞向肌成纖維細胞分化,基底細胞向表皮細胞分化等,從而促進傷口愈合。

ADSCs-Exo富含大量具有調節(jié)MSC分化能力的miRNA,如miR-378、miR-222等,可能作用于靶基因STK17B和TET2,調節(jié)MSC的增殖以及調控RICTOR蛋白。而RICTOR是mTOR黏蛋白復合物-2的銜接蛋白,能調節(jié)MSC的分化,在缺氧條件下維持MSC生存及促進成血管能力,或調節(jié)細胞周期蛋白的表達、內皮細胞的功能及促進其增殖與成血管,修復受損MSC的血管新生能力[47]。而在脂肪組織來源外泌體中,其富含多種成脂miRNA,其中miR-450a-5p能通過抑制WISP2表達水平,進而調控ZNF423復合物與PPARγ-2轉錄激活因子的合成,以及Wnt信號通路,調節(jié)BMP4依賴性的成脂分化過程,促進脂肪干細胞的成脂分化[48-49]。雖然,成纖維細胞是參與傷口修復的主要細胞,但是肌成纖維細胞聚集會導致過度的瘢痕形成。有研究表明,uMSC-Exo富含miR-21、miR-23a、miR-125b、miR-145等microRNA,通過抑制TGF β2/SMAD2信號通路,抑制成纖維細胞向肌成纖維細胞分化,從而在傷口愈合過程中預防瘢痕形成[19]。維持MSCs的干細胞特性,即細胞的高增殖、低分化和自我更新能力,對創(chuàng)面修復也很重要,有研究表明,3,3'-二吲哚甲烷能刺激uMSC-Exo中Wnt11自分泌信號通路,上調GM-CSF、IL-6、MCP-2和VEGF的表達水平,增強MSCs的干細胞特性[15]。

4.5 細胞外基質重建:細胞外基質(ECM)主要包括膠原蛋白、纖連蛋白、蛋白聚糖、層蛋白、彈性蛋白、透明質酸和糖蛋白等,其重構關鍵是膠原蛋白的合成與降解。ECM形成不足或過度形成會導致創(chuàng)面不愈合或瘢痕形成,MSCs-Exo除了參與上述細胞效應外,也被證明可以調節(jié)ECM。

最近研究表明,uMSC-Exo能促進I型膠原蛋白及彈性蛋白的合成[30],誘導多能MSCs-Exo能促進I型、Ⅲ型膠原蛋白及彈性蛋白的合成[12],表明MSCs-Exo能增加ECM的形成,促進創(chuàng)面愈合。同時,ADSCs-Exo通過阻止成纖維細胞向肌成纖維細胞分化,提高膠原蛋白Ⅲ/膠原蛋白I、TGFβ3/TGFβ1、MMP3/TIMP1的比值,從而抑制瘢痕形成[11]。此外,ADSCs-Exo還能通過在傷口愈合的不同階段調節(jié)膠原的合成,在傷口愈合早期階段通過增加I型和Ⅲ型膠原的產量促進創(chuàng)面的愈合,而在晚期可以抑制膠原的合成從而減少瘢痕的形成[18]。以上研究提示外泌體在創(chuàng)傷愈合的ECM重構階段起關鍵作用。

5 展望

生長因子療法、負壓輔助封閉療法等創(chuàng)面修復的傳統方法,雖然能取得一定療效,但存在調控機制單一或只改善創(chuàng)面愈合環(huán)境而未主動參與創(chuàng)面修復機制等不足。間充質干細胞來源外泌體在保留干細胞療效的同時還能避免干細胞應用中免疫排斥、致瘤致畸、倫理輿論等問題,并具有可長期儲存的高穩(wěn)定性、可定量使用的精確性、可向損傷區(qū)富集的高效性與可監(jiān)測并判斷愈后的可控性等優(yōu)勢,還有研究表明外泌體可作為藥物載體特異性作用于受體細胞,在分子、基因水平提供新的治療手段。

間充質干細胞來源外泌體富含多種蛋白質和RNA,能通過參與創(chuàng)面炎癥反應,促進細胞增殖、遷移及分化,加速血管形成與ECM重建,發(fā)揮促進創(chuàng)面愈合與抑制瘢痕形成的雙重功效,具有良好的再生修復潛能,但仍有諸多問題阻礙其臨床應用。一方面是對外泌體自身的研究。外泌體內容物受細胞類型和所處環(huán)境影響,相關信號通路錯綜復雜,其物質轉運與信息傳遞的機制尚未完全明確。另一方面是對外泌體臨床應用的深化。外泌體的分離在過去由于設備要求高、操作流程復雜,而不具備大量制備與提純的技術。但近年取得突破,Waston等研發(fā)出一套cGMP級別的方法用于外泌體的大規(guī)模生產、濃縮和分離,主要依靠生物反應器培養(yǎng),再使用差速離心純化、分子排阻色譜法與切向流過濾,批量生產外泌體,且不會顯著改變顆粒產量或尺寸、形態(tài)和密度的變化[50]。然而其給藥途徑、最佳作用濃度與劑量、藥效半衰期等臨床應用問題還需進一步探索。

相信隨著對外泌體發(fā)揮生物效應機制的深入研究,以及外泌體制備與純化技術的不斷革新,在控制安全性的同時提升外泌體治療效率,未來將在再生修復領域取得矚目的療效。

[參考文獻]

[1]Kourembanas S.Exosomes vehicles of intercellular signaling,biomarkers,and vectors of cell therapy[J].Annu Rev Physiol,2015,77(1):13-27.

[2]Pan BT, Johnstone RM.Fate of the transferrin receptor during maturation of sheep reticulocytes in vitro:selective externalization of the receptor[J].Cell, 1983,33(3):967-978.

[3]Johnstone RM,Adam M,Hammond JR,et al.Vesicle formation during reticulocyte maturation.Association of plasma membrane activities with released vesicles (exosomes)[J].J Biol Chem,1987,262(19):9412-9420.

[4]Raposo G,Stoorvogel W.Extracellular vesicles:exosomes,microvesicles,and friends[J].J Cell Biol,2013,200(4):373-383.

[5]Tkach M,Thery C.Communication by extracellular vesicles:where we are and where we need to go[J].Cell,2016,164(6):1226-1232.

[6]Lai RC,Yeo RW,Lim SK.Mesenchymal stem cell exosomes[J].Semin Cell Dev Biol,2015,40:82-88.

[7]Colombo M,Raposo G,Thery C.Biogenesis,secretion,and intercellular interactions of exosomes and other extracellular vesicles[J].Annu Rev Cell Dev Biol,2014,30:255-289.

[8]Eirin A,Zhu XY,Puranik AS,et al.Integrated transcriptomic and proteomic analysis of the molecular cargo of extracellular vesicles derived from porcine adipose tissue-derived mesenchymal stem cells[J].PLoS One,2017,12(3):e174303.

[9]Naderi N,Combellack EJ,Griffin M,et al.The regenerative role of adipose-derived stem cells (ADSC) in plastic and reconstructive surgery[J].Int Wound J,2017,14(1):112-124.

[10]Zhang B,Shi Y,Gong A,et al.HucMSC exosome-delivered 14-3-3ζ orchestrates self-control of the wnt response via modulation of yap during cutaneous regeneration[J].Stem Cells,2016,34(10):2485-2500.

[11]Wang L,Hu L,Zhou X,et al.Exosomes secreted by human adipose mesenchymal stem cells promote scarless cutaneous repair by regulating extracellular matrix remodelling[J].Sci Rep,2017,7(1):13321.

[12]Zhang J,Guan J,Niu X,et al.Exosomes released from human induced pluripotent stem cells-derived MSCs facilitate cutaneous wound healing by promoting collagen synthesis and angiogenesis[J].J Transl Med,2015,13:49.

[13]時權.牙齦間充質干細胞外泌體聯合殼聚糖/絲素凝膠海綿促進糖尿病大鼠創(chuàng)面修復研究[C].南京:第十一次全國口腔修復學學術會議,2017.

[14]Baliga S,Aiyer A,Duddempudi P,et al.Exosomes from adipose derived stromal cells mitigate acute radiation injury in mice[J].Int J Radiat Oncol,2017,99(2):S75.

[15]Shi H,Xu X,Zhang B,et al.3,3'-Diindolylmethane stimulates exosomal Wnt11 autocrine signaling in human umbilical cord mesenchymal stem cells to enhance wound healing[J].Theranostics,2017,7(6):1674-1688.

[16]Li M,Ke Q,Tao S,et al.Fabrication of hydroxyapatite/chitosan composite hydrogels loaded with exosomes derived from miR-126-3p overexpressed synovial mesenchymal stem cells for diabetic chronic wound healing[J].J Mate Chem B,2016,4(42):6830-6841.

[17]Togliatto G,Dentelli P,Gili M,et al.Obesity reduces the pro-angiogenic potential of adipose tissue stem cell-derived extracellular vesicles (EVs) by impairing miR-126 content:impact on clinical applications[J].Int J Obes (Lond),2016,40(1):102-111.

[18]Kou X ,Xu X,Chen C,et al.The Fas/Fap-1/Cav-1 complex regulates IL-1RA secretion in mesenchymal stem cells to accelerate wound healing[J].Sci Transl Med,2018,10:432.

[19]Fang S,Xu C,Zhang Y,et al.Umbilical cord-derived mesenchymal stem cell-derived exosomal micrornas suppress myofibroblast differentiation by inhibiting the transforming growth factor-beta/smad2 pathway during wound healing[J].Stem Cells Transl Med,2016,5(10):1425-1439.

[20]Hu L,Wang J,Zhou X,et al.Exosomes derived from human adipose mensenchymal stem cells accelerates cutaneous wound healing via optimizing the characteristics of fibroblasts[J].Sci Rep,2016,6:32993.

[21]Guo S,Dipietro LA.Factors affecting wound healing[J].J Dent Res,2010,89(3):219-229.

[22]Wu P, Zhang B,Shi H,et al.MSC-exosome:a novel cell-free therapy for cutaneous regeneration[J].Cytotherapy,2018,20(3):291-301.

[23]Singla DK.Stem cells and exosomes in cardiac repair[J].Curr Opin Pharmacol,2016,27:19-23.

[24]Than U,Guanzon D,Leavesley D,et al.Association of extracellular membrane vesicles with cutaneous wound healing[J].Int J Mol Sci,2017,18(5):956.

[25]Wang X,Gu H,Qin D,et al.Exosomal miR-223 contributes to mesenchymal stem cell-elicited cardioprotection in polymicrobial sepsis[J].Sci Rep,2015,5(13721):13721.

[26]Li X,Liu L,Yang J,et al.Exosome derived from human umbilical cord mesenchymal stem cell mediates mir-181c attenuating burn-induced excessive inflammation[J]. Bio Medicine,2016,8:72-82.

[27]Alexander M,Hu R,Runtsch M C,et al.Exosome-delivered microRNAs modulate the inflammatory response to endotoxin[J].Nat Commun,2015,6:7321.

[28]Singer AJ,Clark RA.Cutaneous wound healing[J].N Engl J Med,1999,341(10):738-746.

[29]Shabbir A,Cox A,Rodriguez-Menocal L,et al.Mesenchymal stem cell exosomes induce proliferation and migration of normal and chronic wound fibroblasts,and enhance angiogenesis in vitro[J].Stem Cells Dev,2015,24(14):1635-1647.

[30]Kim YJ,Yoo SM,Park H H,et al.Exosomes derived from human umbilical cord blood mesenchymal stem cells stimulates rejuvenation of human skin[J].Biochem Biophys Res Commun,2017,493(2):1102-1108.

[31]Gospodarowicz D.Biological activities of fibroblast growth factors[J].Ann N Y Acad Sci,1991,638:1-8.

[32]趙貴芳.臍帶間充質干細胞及其來源外泌體修復皮膚損傷的機制研究[D].吉林:吉林大學,2016.

[33]Liekens S,De Clercq E,Neyts J.Angiogenesis:regulators and clinical applications[J].Biochem Pharmacol,2001,61(3):253-270.

[34]Hughes CC.Endothelial-stromal interactions in angiogenesis[J].Curr Opin Hematol,2008,15(3):204-209.

[35]Zhang B,Wu X,Zhang X,et al.Human umbilical cord mesenchymal stem cell exosomes enhance angiogenesis through the Wnt4/beta-catenin pathway[J].Stem Cells Transl Med,2015,4(5):513-522.

[36]Zhang L,Wrana JL.The emerging role of exosomes in wnt secretion and transport[J].Curr Opin Genet Dev,2014,27(2):14-19.

[37]Dostert G,Willemin A S,Jouan-Hureaux V,et al.Evaluation of the pro-angiogenic effect of nanoscale extracellular vesicles derived from human umbilical cord mesenchymal stem cells[J].Biomed Mater Eng,2017,28(s1):S75-S79.

[38]Zhang B,Wang M,Gong A,et al.HucMSC-exosome mediated-wnt4 signaling is required for cutaneous wound healing[J].Stem Cells,2015,33(7):2158-2168.

[39]Gong M, Yu B,Wang J,et al.Mesenchymal stem cells release exosomes that transfer miRNAs to endothelial cells and promote angiogenesis[J].Oncotarget,2017,8(28):45200-45212.

[40]Anderson JD,Johansson HJ,Graham CS,et al.Comprehensive proteomic analysis of mesenchymal stem cell exosomes reveals modulation of angiogenesis via nuclear factor-kappab signaling[J].Stem Cells,2016,34(3):601-613.

[41]Teng X,Chen L,Chen W,et al.Mesenchymal stem cell-derived exosomes improve the microenvironment of infarcted myocardium contributing to angiogenesis and anti-inflammation[J].Cell Physiol Biochem,2015,37(6):2415-2424.

[42]Tan CY, Lai RC,Wong W,et al.Mesenchymal stem cell-derived exosomes promote hepatic regeneration in drug-induced liver injury models[J].Stem Cell Res Ther,2014,5(3):76.

[43]Liang X,Zhang L,Wang S,et al.Exosomes secreted by mesenchymal stem cells promote endothelial cell angiogenesis by transferring miR-125a[J].J Cell Sci,2016,129(11):2182-2189.

[44]Lopatina T,Bruno S,Tetta C,et al.Platelet-derived growth factor regulates the secretion of extracellular vesicles by adipose mesenchymal stem cells and enhances their angiogenic potential[J].Cell Commun Signal,2014,12:26.

[45]Luo Q,Guo D,Liu G,et al.Exosomes from MiR-126-Overexpressing adscs are therapeutic in relieving acute myocardial ischaemic injury[J].Cell Physiol Biochem,2017,44(6):2105-2116.

[46]Liu R,Shen H,Ma J,et al.Extracellular vesicles derived from adipose mesenchymal stem cells regulate the phenotype of smooth muscle cells to limit intimal hyperplasia[J].Cardiovasc Drugs Ther,2016,30(2):111-118.

[47]Eirin A,Zhu XY, Puranik AS,et al.Integrated transcriptomic and proteomic analysis of the molecular cargo of extracellular vesicles derived from porcine adipose tissue-derived mesenchymal stem cells[J].PLoS One,2017,12(3):e174303.

[48]Dai M,Yu M,Zhang Y,et al.Exosome-like vesicles derived from adipose tissue provide biochemical cues for adipose tissue regeneration[J].Tissue Eng Part A,2017,23(21-22):1221-1230.

[49]Zhang Y,Yu M,Dai M,et al.miR-450a-5p within rat adipose tissue exosome-like vesicles promotes adipogenic differentiation by targeting WISP2[J].J Cell Sci,2017,130(6):1158-1168.

[50]Watson DC,Yung BC,Bergamaschi C,et al.Scalable,cGMP-compatible purification of extracellular vesicles carrying bioactive human heterodimeric IL-15/lactadherin complexes[J].J Extracell Vesicles,2018,7(1):1442088.

[收稿日期]2018-03-12 [修回日期]2018-06-28

編輯/李陽利