窑综述窑卫生健康事业发展70年巡礼系统医学2019年8月第4卷第16期DOI:10.19368/j.cnki.2096-1782.2019.16.196间充质干细胞来源外泌体在皮肤损伤修复中的研究进展1.南通大学杏林学院袁江苏南通孙璇1袁毛念渝1袁刘明珠1袁董传明2226001曰2.南通大学医学院袁江苏南通226001[摘要]间充质干细胞因来源丰富尧取材容易尧免疫原性低尧不涉及伦理问题袁成为新一代理想的种子细胞来源遥近年来关于间充质干细胞来源外泌体的动物实验及临床研究袁在再生医学中表现出极大潜力袁但外泌体促进皮肤愈合的具体机制尚未清楚遥该文就近年来间充质干细胞来源的外泌体应用于皮肤损伤的研究进行简要综述袁旨在为接下来的研究及临床应用提供参考遥[关键词]间充质干细胞曰外泌体曰皮肤损伤修复[中图分类号]R329.2[文献标识码]A[文章编号]2096-1782渊圆园员9冤08渊b冤原园196-03ResearchProgressofMesenchymalStemCell-derivedExosomesinSkinDamageRepairSUNXuan1,MAONian-yu1,LIUMing-zhu1,DONGChuan-ming2Medicine,Nantong,JiangsuProvince,226001China1.XinglinCollege,NantongUniversity,Nantong,JiangsuProvince,226001China;2.NantongUniversitySchoolof[Abstract]Mesenchymalstemcellsareanidealsourceofseedcellsforanewgenerationbecauseoftheirabundantsources,easyaccess,lowimmunogenicityandnoethicalissues.Inrecentyears,animalexperimentsandclinicalstudiesmechanismbywhichexosomespromoteskinhealingisnotclear.Inthispaper,abriefreviewoftheapplicationofmes鄄enceforthenextresearchandclinicalapplication.onmesenchymalstemcell-derivedexosomeshaveshowngreatpotentialinregenerativemedicine,butthespecificenchymalstemcell-derivedexosomestoskinlesionsinrecentyearsispresented,whichisintendedtoproviderefer鄄[Keywords]Mesenchymalstemcells;Exosomes;Skindamagerepair皮肤约占人体表面积的70豫袁是人体最大的器官袁具有保护身体尧排汗尧感觉温度变化尧同时还参与机体免疫反应遥常见的皮肤损伤包括创伤尧烫伤尧烧伤等袁其中难愈性皮肤损伤以及损伤后引起的瘢痕袁会导致机体相关组织或器官生理功能的降低袁严重瘢痕甚至可以导致畸形袁给患者带来极大的肉体和精神上的折磨袁也造成了巨大的经济负担袁这也使得皮肤损伤的修复成为科研临床工作者迫切想要解决的问题遥近年来随着再生医学的蓬勃发展袁干细胞治疗已成为皮肤损伤最具潜力的治疗手段之一遥间充质干细胞(mesenchymalstemcells,MSCs)具有多向分化潜能尧免干细胞来源广泛袁存在于体内多种组织中袁如骨髓尧脐带尧羊水尧胎盘尧脂肪尧女性经血及其他组织中遥研究结somes)来调控新生血管生成袁促进细胞增殖从而起到果显示袁间充质干细胞可能通过旁分泌外泌体(exo鄄对皮肤损伤的修复作用遥外泌体是干细胞分泌的脂质在皮肤组织损伤修复中起到关键作用遥1皮肤损伤修复过程皮肤损伤的修复是一个非常复杂的生物学过程袁其修复过程主要包括5个阶段袁即院止血期尧炎症期尧分子膜包裹的小囊泡[2]袁近几年来的研究证实外泌体增生期尧成熟期和重塑期遥整个修复过程需要经过紧密的细胞编排尧整合尧分化尧迁移尧增殖尧凋亡等一系列过程才能恢复皮肤结构的再生袁其中一个重要步骤是重塑期时新生血管的生成袁将直接影响修复效果[3]遥近年来细胞凋亡在皮肤损伤修复过程中的作用用机制和临床疗效还需更深入的论证探究[1]遥间充质[基金项目]江苏省大学生创新训练计划(201613993009Y)遥[作者简介]孙璇渊1995-冤袁女袁江苏盐城人袁本科在读袁研究方向院干细胞与再生医学遥[通讯作者]董传明渊1981-冤袁男袁江苏南通人袁博士袁副教授袁研究方向院干细胞与再生医学袁E-mail院yiyimarket@163.com遥196系统医学SYSTEMSMEDICINE疫调节及分泌多种生物活性物质的能力等袁但是其作机制引起了研究人员的极大兴趣袁凋亡是由多基因控制的由细胞主动争取的有序变化的死亡过程袁细胞在接受凋亡信号后袁凋亡调控分子间的相互作用袁活化系统医学2019年8月第4卷第16期卫生健康事业发展70年巡礼窑综述窑蛋白水解酶袁接着进入连续反应过程遥当细胞的增殖与凋亡处于一定程度的平衡状态时可以促进皮肤损伤的修复袁当这种平衡被打破袁便会引起皮肤损伤的异常愈合[4]2间充质干细胞遥2.1间充质干细胞的分类间充质干细胞属于多能干细胞袁间充质干细胞有很多种类袁目前能够从骨髓尧脂肪尧羊水尧脐带血等组织中分离提取间充质干细胞遥近年来袁因其具有多分化潜能尧免疫调节和自我复制及多种生物活性物质的分泌能力等特点而逐渐引起人们的关注袁可作为理想的种子细胞用于组织器官的损伤修复遥近年来袁骨髓间充质干细胞是细胞治疗中最常见的间充质干细胞类型遥然而由于操作的侵入性强袁提取的产量低袁增殖速度慢等缺点限制了其可用性遥近年来一种新型的间充质干细胞被发现并分离提取袁即经血干细胞[5]stem(menstrualblood-derivedmesenchymal力的器官cells,袁MenSCs)遥其子宫内膜会在妇女育龄期经过子宫作为人体中具有超强再生能500次左右有规律的脱落和再生遥MenSCs即来源于女性月经期间脱落的子宫内膜袁它通过月经血排出体外遥由于可以无创和安全地从所有育龄妇女中通过采集月经血获得[6]2.2间充质干细胞临床应用的安全性问题袁因此袁经血干细胞具有巨大的临床应用前景遥尽管间充质干细胞移植在皮肤损伤修复领域显示出良好的临床应用前景袁但是直接移植间充质干细胞仍然存在一定的风险遥在MSCs制备过程中要充分了解供者的年龄尧健康状况尧既往病史及家族遗传史袁明确各项指标是否符合要求袁尽量避免MSCs的干扰因素袁在制备储存应用过程中需保持无菌环境袁排除受者的医源性感染袁建立严格的管理规范制度袁保护好供者的安全尧健康尧权益问题[7]此外袁MSCs表面主要组织相容性复合体抗原表遥达较弱袁不表达HLA-DR等袁受者的机体免疫系统不能充分识别这种未分化的细胞袁所以当异源的间充质干细胞进入体内时袁引起细胞突变袁增大了肿瘤的风险[8]散袁有就堵塞微小血管而导致血管栓塞遥在移植过程中袁间充质干细胞如果没有被完全打袁从而导致局部组织缺血坏死遥3外泌体对皮肤损伤修复的机制研究表明袁真正到达损伤部位并增殖分化为特定组织类型细胞的间充质干细胞仅占很小的比例袁间充质干细胞进行损伤修复的主要机制是旁分泌作用[9]外泌体作为一种重要的旁分泌因子袁在皮肤损伤修复遥中起到关键作用遥3.1外泌体的生物学特性外泌体是一种脂质分子膜包裹的小囊泡袁直径约为70~160nm遥外泌体来源于细胞核内体系统袁由多囊泡体内陷腔化形成并通过多囊泡体与细胞膜融合而释放到细胞外环境中遥最早于1983年有研究人员[10]发现了外泌体的释放microRNAs尧人们的兴趣遥功能性蛋白质等生物活性因子才激起了袁但直到发现外泌体转运包括自此袁对于外泌体研究的兴趣持续增加袁研究方向包括了外泌体作为细胞间信号介质尧疾病生物标志物袁药物转运载体或者治疗的制剂遥外泌体包括脂质尧膜尧胞质蛋白以及microRNA等物质袁这些成分使得外泌体成为细胞间通讯的重要途径遥外泌体是旁分泌的一个重要组成部分袁它提供了一种非传统非接触的长距离细胞间通讯方式遥越来越多的实验证实袁间充质干细胞通过旁分泌外泌体袁促进表皮细胞的迁移和生长遥除此以外袁外泌体还具有免疫抑制的功能袁能调节免疫细胞中各种炎症因子的分泌如白细胞介素10尧渊Interleukin,IL冤IL-6/IL-等袁肿瘤坏死因子而又因其半衰期较长渊Tumor袁Necrosis可考虑作为临床疾病的无Factor,TNF冤TNF-琢创或微创诊断手段袁有效减少患者的痛苦[11]3.2外泌体具有促进血管新生的作用遥血管再生是间充质干细胞分泌的外泌体促进皮肤损伤修复的主要机制之一遥血管再生包括动脉尧静脉以及毛细血管的再生袁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已损伤血管的内皮细胞[12]发现来源于脐带间充质干细胞的外泌体含遥Zhang等[13]在促进大鼠烫伤创面的愈合的实验中袁有丰富的Wnt蛋白袁它能活化茁-catenin信号通路袁促进创伤后血管的重建新生和胶原蛋白合成,从而促进皮肤损伤修复遥Zhang等的研究表明袁内皮祖细胞来源的外泌体可通过激活Erk1/2信号通路上调成血管基因如VEGFA袁Cox-2袁FGF2等的表达袁增强人微血管内皮细胞的增殖尧迁移袁促进新生血管形成袁提高糖尿病大鼠难愈性皮肤伤口的愈合[14]的外泌体来源于一种新近发现的间充质干细胞遥Wang等[15]获取袁即女性月经血的经血源性子宫内膜干细胞遥通过microRNA芯片筛选后NA-21Akt信号通路作用于靶基因袁发现microRNA-21袁发挥促血管新生和抗心肌细胞凋亡的PTEN,并激活下游的表达最高,microR鄄PTEN/作用遥3.3外泌体具有抑制瘢痕形成的作用皮肤损伤修复过程中的一个重要的细胞是成纤维细胞遥在伤口愈合过程中袁成纤维细胞有助毛囊的形成袁从而降低皮肤愈合过程中瘢痕形成的几率遥另一个重要细胞是肌成纤维细胞袁它在皮肤损伤修复过SYSTEMSMEDICINE系统医学197窑综述窑卫生健康事业发展70年巡礼系统医学2019年8月第4卷第16期程中起到组织收缩的作用遥但是在病理情况下袁肌成纤维细胞的持续存在会引发皮肤创面过度收缩从而导致増生性瘢痕形成Fang等遥[16]研究表明袁脐带间充质干细胞来源的外泌体在小鼠背部皮肤全层创面缺损模型中可通过减少肌成纤维细胞在皮肤损伤后的过度聚集袁来抑制瘢痕形成遥该课题组通过高通量转录组测序发现外泌体中富含microRNAs袁主要成员有miR-23a,miR-21等袁通过阻断TGF-茁/SMAD2信号通路袁减少胶原沉积袁抑制肌成纤维细胞的形成袁从而起到抑制瘢痕形成的作用遥Hu等[17]在皮肤全层损伤模型中发现袁脂肪间充质干细胞来源的外泌体能刺激成纤维细胞的增殖1袁N-cadherin尧迁移袁促进胶原蛋白的合成袁增加PCNA袁cyclin-伤口的愈合遥的表达袁从而抑制瘢痕形成尧促进皮肤4外泌体制备过程中的问题目前学者认为获得外泌体分离的金标准是超高速梯度离心法袁但是所获得的外泌体提取量并不充足袁且耗时耗力效率低下袁不适合大量制备遥随着研究工作的深入袁紧接着有了外泌体提取盒的出现袁外泌体提取盒一方面可以节约培养基另一方面也减少了操作步骤袁但是其价格昂贵袁未能大量应用于临床遥期望在将来的研究中袁可以找到外泌体提取盒的平价替代品遥[参考文献][1]hymalFuY,KarbaatStemCellsL,WuinL,etTissueal.TrophicEffectsofMesenc-[2]PartHanBC,Rev,Sun2017,X,23渊6冤:LiuL,515-528.Regeneration[J].TissueEngtherapeuticpotentialsofetal.Exosomesandtheir[3]2016:7653489.stemcells[J].StemCellsInt,2016,endothelialXuJY,LeeYK,WangY,etal.Therapeuticapplicationof[4]diseases[J].CurrprogenitorGeesalaR,BarStemN,CellcellsDhokeResforNR,etTher,treatment2014,ofal.Porous9(5):cardiovascular401-414.scaffoldforon-sitedeliveryofstemcells-ProtectspolymerBiomaterials,fromoxidative2016,stress77:1-13.andpotentiateswoundtissuerepair[J].[5]menstrualQinfengWu,bloodQinghua-derivedWang,stemZhangjiecellspromoteLi,etal.functionalHumanrecovery[6]Deathinaratspinalcordhemisectionmodel[J].CellmenstrualChenDis,2018,L,QubloodJ,9(9):882.Xiang-derivedC.Thestemmulticells-functionalinregenerativerolesof198系统医学SYSTEMSMEDICINE[7]王佃亮medicine[J].Stem.脐带间充质干细胞制剂生产及相关要求CellResearch&Therapy,2019,10(1):1.叶脐带间充质干细胞曳连载之三[J].中国生物工程杂志要要要2018,38(10):103-107.,[8]韩睿功能调控的作用与应用前景,李琳,王润清,等.间充质干细胞来源外泌体对免疫[J].中国组织工程研究,[9]2019,23(17):2762-2769.CellFurutaMouse-DerivedT,MiyakiExosomesS,IshitobiPromoteH,etFractureal.MesenchymalHealingStemin[10]1630.Model[J].StemCellsTranslMed,2016袁5(12):1620-afromTaoSC,YuanT,ZhangYL,etmesenchymalmiR-140regenerationandstem-5p-overexpressingal.Exosomesderivedpreventcellsenhancehumancartilagesynovialtissueratmodel[J].Theranostics,2017袁7(1):180-195.osteoarthritisofthekneeina[11]MobergsliencellularA,SioiulM.Exosome-derivedmiRNAs[12]innateKangT,immunity,miRNAsactivateinnateimmunity[J].JournalandofJonesTM,2014,Naddell6:105-110.StemCellsInduceAngiogenesisC,etal.viaAdiposeMicrovesicle-DerivedTransport5(4):440-450.ofmiRNA-31[J].StemCellsTranslMed,2016,[13]mediatedZhangB,-Wnt4WangM,signalingGongA,isetrequiredal.HucMSCfor-exosomecutaneous[14]woundZhanghealing[J].StemJ,ChenC,HuCells,B,etal2015,Exosomes33:2158-2168.HumanCutaneousEndothelialProgenitorCellsDerivedfromErk1/2WoundHealingSignaling[J].IntbyPromotingJBiolSci,2016,12(12):AngiogenesisAccelerate[15]1472-1487.ThroughtectionWangK,JiangZ,WebsterdrivenbyhumanendometriumKA,etmesenchymalal.Enhancedstemcardiopro[16]Med,2017,byexosomalmicroRNA21[J].StemCellsTranslcellsFangMesenchymalS,Xu6(1):209-222.C,SuppressStemZhangCellY,-Derivedetal.UmbilicalExosomalCord-DerivedMicroRNAsWoundTransformingMyofibroblastGrowthFactorDifferentiation-茁/SMAD2byPathwayInhibitingDuringthe[17]1425-1439.Healing[J].StemCellsTranslMed袁2016,5(10):cutaneoushumanHuL,WangadiposeJ,ZhouX,etal.Exosomesderivedfromcharacteristicswoundmensenchymaloffibroblasts[J].healingstemcellsacceleratesSciviaRep,optimizing2016,6:32993.the渊收稿日期院2019-05-24冤
