張森鵬，全 明，葉爾柏，周玉其，張維炊，楊 春*，杜以寬（.廣東醫(yī)科大學(xué)干細(xì)胞與再生組織工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東東莞 523808；2.東莞市人民醫(yī)院中心實(shí)驗(yàn)室，廣東東莞 523059）

脂肪干細(xì)胞(ADSCs）具有分化成不同細(xì)胞系的能力，還具有促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞、纖維細(xì)胞遷移和增殖等功能[1]。研究表明，ADSCs 主要通過其外泌體發(fā)揮作用[2]。外泌體是一種直徑小于150 nm 的細(xì)胞外囊泡結(jié)構(gòu)，將蛋白質(zhì)或核酸運(yùn)輸?shù)叫枰迯?fù)的靶細(xì)胞，介導(dǎo)局部和系統(tǒng)的細(xì)胞間通信和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，調(diào)節(jié)受損組織細(xì)胞的多種生物學(xué)行為[3]。相比于ADSCs，脂肪干細(xì)胞外泌體（ADSCs-Exos）具有性質(zhì)更穩(wěn)定、便于管理和運(yùn)輸、不含活細(xì)胞、生物學(xué)功能不隨時(shí)間延長(zhǎng)而衰減、低抗原性等優(yōu)點(diǎn)[1,4]。因此ADSCs-Exos 作為一種無細(xì)胞療法，在組織修復(fù)與再生等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。本文就ADSCs-Exos 的研究成果及現(xiàn)狀作一綜述。

1 促進(jìn)傷口愈合和血管新生

1.1 促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖、遷移及分化

Hu[5]和Zhang[6]等發(fā)現(xiàn)ADSCs-Exos 通過增加N-鈣粘蛋白、cyclin-1、增殖細(xì)胞核抗原和Ⅰ、Ⅲ型膠原蛋白基因的表達(dá)，或通過PI3K/Akt 信號(hào)通路促進(jìn)膠原的合成，刺激成纖維細(xì)胞增殖與遷移，促進(jìn)皮膚無瘢痕修復(fù)。Ren 等[7]研究報(bào)道ADSCs-Exos 可顯著上調(diào)成纖維細(xì)胞增殖標(biāo)志物（cyclin D1、cyclin D2、cyclin A1、cyclin A2）的表達(dá)，能夠顯著促進(jìn)成纖維細(xì)胞以及過氧化氫誘導(dǎo)的表皮角質(zhì)細(xì)胞、人皮膚成纖維細(xì)胞的增殖與遷移。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)透明質(zhì)酸結(jié)合ADSCs-Exos能夠明顯促進(jìn)急性皮膚傷口的愈合[8]。

1.2 促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移和分化

研究表明ADSCs-Exos 可上調(diào)生長(zhǎng)因子（VEGFA、PDGFA、EGF、FGF2）的表達(dá)，在體內(nèi)外顯著促進(jìn)人臍靜脈血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移及血管形成[1,7]，且低氧情況下效果更加顯著[9]。同樣在缺氧[10]或缺糖損傷情況下[11]，ADSCs-Exos 的miR-181b、miR-126 可促進(jìn)內(nèi)皮祖細(xì)胞的遷移和血管生成，且在過氧化氫存在的情況下更有利于血管的生成[12]。ADSCs-Exos 富含的miR-125a 和miR-31，可轉(zhuǎn)移到血管內(nèi)皮細(xì)胞中刺激細(xì)胞增殖以及促進(jìn)血管生成[13]。此外，ADSCExos還能促進(jìn)皮瓣的血管化[14]。ADSCs-Exos促進(jìn)血管新生的作用為缺血再灌注損傷、人工皮膚中皮瓣新生血管不足、愈合不良的治療提供了新策略。

1.3 調(diào)節(jié)膠原合成，減少疤痕形成

Yang 等[15]發(fā)現(xiàn)，ADSCs-Exos 高表達(dá)的miRNA-21 可以增強(qiáng)膠原合成，優(yōu)化膠原沉積，顯著改善小鼠全層皮膚傷口的愈合效果。ADSCs-Exos 早期通過Ⅰ、Ⅲ型膠原的合成促進(jìn)膠原重塑，晚期則通過抑制膠原形成減少瘢痕形成[5]。Wang 等[16]發(fā)現(xiàn)具有ADSCs-Exos的水凝膠和水凝膠支架載體材料釋放的ADSCs-Exos 可以顯著增加皮膚附件的再生，減少疤痕組織的形成。

2 協(xié)調(diào)成骨與破骨作用

ADSCs-Exos 具有顯著的成骨誘導(dǎo)能力[17]。體外研究證實(shí)ADSCs-Exos 可通過減少核因子κb 配體受體激活劑的表達(dá)從而拮抗缺血、缺氧引起的骨細(xì)胞凋亡，減少破骨細(xì)胞生成[18]。研究表明多巴胺的羥基乙酸共聚物（PLGA）/聚多巴胺（PDA）［19］、β-磷酸三鈣支架［20］與ADSC-Exos 組合，可增強(qiáng)ADSC-Exos 促進(jìn)人骨髓來源干細(xì)胞成骨、增殖和遷移的能力。此外，ADSCs-Exos 高表達(dá)的miR-375 可以促進(jìn)骨再生，且50 mg/L 的Exos（miR-375）可促進(jìn)人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨分化[21]。

3 雙向調(diào)節(jié)作用

3.1 細(xì)胞凋亡中的抑制與激活

ADSCs-Exos 在心臟、神經(jīng)系統(tǒng)、骨組織、腎臟等損傷以及血清饑餓處理或化療藥物5-氟尿嘧啶誘導(dǎo)的乳腺癌中具有抑制細(xì)胞凋亡的作用，而其在轉(zhuǎn)移性前列腺癌、A2780 和SKOV-3 卵巢癌細(xì)胞中則起到激活細(xì)胞凋亡的作用。ADSCs-Exos可抑制缺血再灌注損傷[12]、氧化應(yīng)激[22]、缺氧[23]情況下的心肌細(xì)胞凋亡。在缺血再灌注損傷情況下，Bai等[12]研究中指出，在過氧化氫刺激下可促進(jìn)ADSCs-Exos抑制心肌細(xì)胞凋亡的作用。在小鼠腎臟缺血再灌注損傷中，ADSCs-Exos抑制腎臟細(xì)胞凋亡，促進(jìn)腎臟細(xì)胞增殖[24]。ADSCs-Exos可通過上調(diào)Bcl-2/Bax抑制坐骨神經(jīng)損傷部位的施旺細(xì)胞（SCs）[25]、血清剝奪誘導(dǎo)的骨樣細(xì)胞系MLO-Y4細(xì)胞[18]的凋亡。在各類癌細(xì)胞中，Wang等[26]指出ADSCs-Exos 可激活Hippo 信號(hào)通路的兩個(gè)關(guān)鍵下游效應(yīng)蛋白YAP 和TAZ，在體外促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的增殖和遷移，并保護(hù)其免受血清饑餓處理或化療藥物5-氟尿嘧啶誘導(dǎo)的早、晚期癌細(xì)胞的凋亡。但ADSCs-Exos 對(duì)不同類型癌細(xì)胞的效果不同。如ADSCs-Exos 分泌的miR-145 可通過caspase-3/7 途徑抑制轉(zhuǎn)移性前列腺癌細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡[27]。Reza 等[28]則證明了ADSCs-Exos 通過誘導(dǎo)細(xì)胞周期S、G2期阻滯，從而抑制A2780和SKOV-3卵巢癌細(xì)胞的增殖與集落形成能力，促進(jìn)其凋亡。

3.2 細(xì)胞自噬中的抑制與激活

ADSCs-Exos在細(xì)胞自噬中具有雙向作用，如在肝受損細(xì)胞和糖尿病、腎病的足細(xì)胞中起到激活自噬的作用，而在坐骨神經(jīng)損傷的SCs中起到抑制自噬的作用。Qu 等[29]指出ADSCs-Exos 能選擇性轉(zhuǎn)移miR-181-5p到受損的肝細(xì)胞，通過抑制其STAT3/Bcl-2/Beclin 1途徑增加自噬，有效治療肝病。也有研究表明ADSCs-Exos 攜帶的miR-486 可以抑制足細(xì)胞中Smad1/mTOR 信號(hào)通路的激活，導(dǎo)致自噬增加以及足細(xì)胞凋亡減少[30]。相反，ADSCs-Exos 通過減輕坐骨神經(jīng)損傷部位的SCs自噬作用，還可以加速周圍神經(jīng)損傷的修復(fù)[31]。

4 免疫反應(yīng)中的作用

4.1 抗炎

ADSCs-Exos可介導(dǎo)miR-21-3p、miR-17、miR-223 等抑制炎癥反應(yīng)。其中ADSCs-Exos 通過miR-21-3p 抑制缺氧/再氧化處理細(xì)胞的凋亡，還可通過miR-21-3p 上調(diào)MAT2B，進(jìn)而抑制腦組織的凋亡和炎癥反應(yīng)[32-33]。ADSC-Exos 也可介導(dǎo)miR-17 和miR-223 發(fā)揮作用，通過靶向硫氧還原蛋白互作蛋白（TXNIP）和抑制肝巨噬細(xì)胞炎癥小體激活，減少炎癥的發(fā)生[34]。另有研究報(bào)道ADSCs-Exos 可通過抑制NF-κB 和MAPK 信號(hào)通路，抑制BV2 小膠質(zhì)細(xì)胞的活化，從而抑制TNF-α、IL-6、IL-1β、iNOs 等炎癥因子的基因表達(dá)和蛋白分泌，保護(hù)細(xì)胞免受損傷[35-36]。在IL-1β 刺激的關(guān)節(jié)炎軟骨細(xì)胞中，ADSCs-Exos使核因子-κB 和激活蛋白1 活化降低，增強(qiáng)抗炎細(xì)胞因子IL-10 的產(chǎn)生和膜聯(lián)蛋白A1 的表達(dá)，減少炎癥反應(yīng)[37]。此外ADSCs-Exos 可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞向抗炎M2 細(xì)胞極化[38]，并促使其表達(dá)高水平的酪氨酸羥化酶、精氨酸酶-1 和IL-10[39]。ADSCs-Exos 還可以通過調(diào)節(jié)Treg細(xì)胞數(shù)量、降低血脂和炎癥因子，緩解葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)的急性結(jié)腸炎模型小鼠的癥狀[40]。

4.2 免疫調(diào)節(jié)

ADSCs-Exos 具有免疫調(diào)節(jié)作用，可降低體內(nèi)的IFN-γ、IL-1β、TNF 等的水平，抑制體外刺激下T 細(xì)胞的增殖、分化及活化，調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫功能，促進(jìn)組織修復(fù)[41-42]。此外，ADSCs-Exos 攜帶的miR-223 可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞極化，具有免疫調(diào)節(jié)的作用，且低氧條件下作用更顯著[43]。在血管復(fù)合異體移植術(shù)中，ADSCs-Exos 處理后的供體細(xì)胞嵌合性、Tr1、Treg 明顯增加，CD4T、Th1細(xì)胞明顯減少，抑制同種異體免疫反應(yīng)[44]。

5 作為靶向治療的轉(zhuǎn)運(yùn)載體

研究表明含有聚吡咯鈦的ADSCs-Exos 可以顯著促進(jìn)體內(nèi)成骨[45]。Li 等[46]以ADSCs-Exos 為載體，將CD63-血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子靶向輸送到淋巴內(nèi)皮細(xì)胞，顯著促進(jìn)了淋巴內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移和淋巴管形成，從而治療淋巴水腫。此外Zhang 等[47]研究發(fā)現(xiàn)，ADSCs-Exos是miRNAs或circRNAs的重要載體，在非小細(xì)胞肺癌中，circ-100395 過表達(dá)的ADSCs-Exos 可以抑制非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞的生物活性，從而抑制非小細(xì)胞肺癌的惡性轉(zhuǎn)化。而載有miR-381 的ADSCs-Exos 可在體外抑制人乳腺細(xì)胞系MDA-MB-231的增殖、遷移和侵襲能力[48]。研究表明，對(duì)奧沙利鉑耐藥的結(jié)直腸癌細(xì)胞Exos 可將circ-0005963（即ciRS-122）傳遞給敏感細(xì)胞，促進(jìn)糖酵解和耐藥性，而Exos 轉(zhuǎn)運(yùn)的si-ciRS-122 在體內(nèi)可通過調(diào)控ciRS-122-miR-122-PKM2 通路抑制糖酵解，逆轉(zhuǎn)對(duì)奧沙利鉑的耐藥[49]。同樣，ADSCs-Exos 是否可以通過某些機(jī)制參與調(diào)控細(xì)胞的耐藥性也值得我們探討，這將為癌癥耐藥性治療提供新思路。

6 其他作用

除上述的功能外，ADSCs-Exos在調(diào)節(jié)肥胖、調(diào)控胰島素抵抗、促進(jìn)組織再生等方面也具有一定功能。ADSCs-Exos 可以轉(zhuǎn)移到巨噬細(xì)胞中誘導(dǎo)抗炎M2 表型，增加解偶聯(lián)蛋白1 的表達(dá)，促進(jìn)白色脂肪組織的形成，從而改善肥胖相關(guān)的炎癥和代謝。在肥胖小鼠模型中，ADSCs-Exos 可以降低肥胖引起的全身胰島素抵抗和肝臟脂肪變性[39]。ADSCs-Exos 可以通過刺激PI3K-Akt、Jak-STAT 和Wnt 等與神經(jīng)再生相關(guān)的信號(hào)通路，促進(jìn)SCs 的增殖、遷移、分化，進(jìn)而促進(jìn)神經(jīng)再生[50-51]。ADSCs-Exos 還可以通過激活內(nèi)皮細(xì)胞中PI3K/AKT 信號(hào)通路減輕組蛋白誘導(dǎo)的內(nèi)皮損傷，從而改善急性肺損傷[52]。此外，Wu 等[53]研究發(fā)現(xiàn)ADSCs-Exos 可以促進(jìn)毛囊的發(fā)育與再生，促進(jìn)頭發(fā)的再生。

7 小結(jié)與展望

本文通過總結(jié)ADSCs-Exos 的功能和研究現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)ADSCs-Exos 在血管重建、組織修復(fù)與再生、抑制腫瘤生長(zhǎng)、靶向治療等領(lǐng)域有較大的發(fā)展空間，其活性和生物學(xué)功能受環(huán)境影響。如在低氧環(huán)境或過氧化氫刺激下，ADSCs-Exos 促血管新生和免疫調(diào)節(jié)的效果更加顯著。此外，ADSCs-Exos 可作為靶向治療的轉(zhuǎn)運(yùn)載體，利于定向治療，減少副作用。其聯(lián)合治療效果較為明顯，如透明質(zhì)酸、多巴胺的PLGA、β-磷酸三鈣和水凝膠支架等與ADSCs-Exos 結(jié)合，可以更好地發(fā)揮作用，這些都為ADSCs-Exos 的功能優(yōu)化提供了策略。

ADSCs-Exos 具有雙向調(diào)節(jié)作用，如促進(jìn)或抑制細(xì)胞凋亡及自噬、對(duì)炎癥反應(yīng)和免疫調(diào)節(jié)的正負(fù)調(diào)控等。在損傷情況下，為實(shí)現(xiàn)組織修復(fù)再生，ADSCs-Exos 往往起到抑制細(xì)胞凋亡的作用；但在癌細(xì)胞中，ADSCs-Exos 既可抑制細(xì)胞凋亡，也可促進(jìn)凋亡，這一作用可能取決于癌癥的類型或ADSCs-Exos中miRNAs的種類。如前所述，ADSCs-Exos 抑制乳腺癌細(xì)胞凋亡時(shí)，伴隨有Hippo 信號(hào)通路的兩個(gè)關(guān)鍵下游效應(yīng)蛋白YAP和TAZ的激活，而miR-151等家族成員被證實(shí)具有促癌功能[26]。那么ADSCs-Exos 是否通過介導(dǎo)miR-151 抑制乳腺癌細(xì)胞凋亡，ADSCs-Exos 與miR-151 之間與Hippo 信號(hào)通路效應(yīng)蛋白YAP 和TAZ 是否存在聯(lián)系，如何利用好ADSCs-Exos 這把“雙刃劍”調(diào)節(jié)腫瘤生長(zhǎng)，還有待進(jìn)一步研究。