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生物護膚新時代!幹細胞外泌體——肌膚修復與再生的“潛力股”

  • 由 華科同濟幹細胞 發表于 動作武俠
  • 2023-01-10
簡介(MSC-exo促進面板損傷修復)間充質幹細胞的外泌體都可以促進面板細胞增殖,並加速上皮再生嚴重的創傷和大面積燒傷通常會導致瘢痕形成

泌臨高速過哪幾個村

生物護膚新時代!幹細胞外泌體——肌膚修復與再生的“潛力股”

隨著間充質幹細胞(

MSCs)培養技術的推廣,外泌體作為高科技概念產品迅速風靡細胞治療和藥妝行業。那麼,如何看待“外泌體面板損傷修復中的作用”呢?

生物護膚新時代!幹細胞外泌體——肌膚修復與再生的“潛力股”

面板是一個複雜的器官,具有重要的身體屏障功能,且很容易受到各種各樣的傷害。例如,急性創傷是由外傷或手術切口引起、慢性面板創傷是糖尿病常見的併發症,急性燒傷、寒冷、高溫、乾燥以及紫外線等都會使肌膚屏障受損。

近年來的研究表明幹細胞在再生醫學中具有巨大的治療潛力,透過分泌抗炎、抗纖維化和促血管生成活性的因子,如可溶性分子(生長因子、細胞因子)或細胞外囊泡(微粒子、外泌體)等來改善創面癒合過程。除了傳統的使用幹細胞治療創傷的方法外,

近年越來越多的研究表明外泌體發揮了無可替代的重要作用,其安全性、有效性更勝幹細胞,即形成新的趨勢——單獨使用幹細胞外泌體。

近年越來越多的研究表明外泌體發揮了無可替代的重要作用,其安全性、有效性更勝幹細胞,即形成新的趨勢

人們在

20世紀60年代後期首次描述了在哺乳動物組織或液體中,有囊泡在細胞周圍存在。1983年,Pan和Johnstone從網織紅細胞培養液中發現了一種膜性小囊泡,就此打開了外泌體世界的大門,1987年Johnstone將其命名為“外泌體(exosome)”。2011年,人們提出通用術語“胞外囊泡(extracellular vesicle)”來定義所有的由脂質雙層包圍的胞外結構,外泌體是胞外囊泡中的一種型別。

——單獨使用幹細胞外泌體。

,可以將脂類、碳水化合物、蛋白質、mRNA、miRNA等生物分子從一個細胞傳遞到另一個細胞,從而交換遺傳資訊、重程式設計宿主細胞,進行細胞間通訊。

幹細胞來源的外泌體可透過囊泡,

一、什麼是外泌體?

——mRNA、miRNA、IncRNA及蛋白質等生物活性物質,打包運出幹細胞體外。

一、什麼是外泌體?

幹細胞外泌體可以透過改變細胞外基質,改變受體細胞的轉錄組和蛋白質組,來調節細胞凋亡、生長、增殖和分化途徑。

因此,

外泌體是一類直徑30-150nm的微小囊泡

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將幹細胞的精華部分

開始,細胞膜內陷形成早期核內體;接著,細胞將顆粒物質釋放到早期核內體中,進一步成熟形成晚期核內體;最後,晚期核內體與細胞膜特定部位融合後形成芽泡,將泡體中的外泌體釋放到細胞外。

外泌體可透過配體

- 受體相互作用的方式粘附到受體細胞表面,亦可透過受體細胞內吞攝取或囊泡和細胞膜的直接融合使外泌體內容物釋放到靶細胞內。

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透過“細胞間高速公路”來“快遞”到人體各個組織內。

幹細胞外泌體具有減少細胞凋亡、減輕炎症反應、促進血管生成、抑制纖維化、提高組織修復潛力等重要生物學功能,在調控組織再生方面存在良好的臨床應用前景。

二、外泌體如何產生?

外泌體表面的蛋白分子或脂質配體直接啟用靶細胞表面的受體,產生訊號複合體並激活胞內訊號通路;

二、外泌體如何產生?

外泌體可以與靶細胞的質膜融合或內吞直接進入細胞,將自身攜帶的蛋白質、核酸、脂質等活性分子帶到細胞內,進而調控細胞的功能及生物學行為。

(內吞-融合-外排)

外泌體的電鏡是鑑定外泌體形態大小的一個常規手段,電鏡下呈典型的杯狀形態。粒徑大小40~100nm的囊泡樣小體。

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外泌體發揮生物學效應的方式有哪裡呢?主要有以下兩種:

間充質幹細胞外泌體(MSC-exo),表達所有外泌體共同表達的相關標誌物:細胞骨架蛋白質(微管蛋白和肌動蛋白),同時也表達MSCs的表面標誌物(CD29/CD90/CD73)。MSC-exo中有獨特微小核糖核酸,包括:miR-191/miR-222/miR-21/Let-7a(調節細胞增殖)、miR-222/miR-21/Let-7a(促血管生成)、miR-6087(促內皮分化)、miR-494(促肌肉生長)、miR-181c(減少炎症反應)。MSC-exo提取方法包括:超速離心法、基於尺寸大小的技術、免疫吸附的分離技術、沉澱法、基於微流控的分離技術。相關方法優缺點對比如下:

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直接作用:

其中超速離心法是分離外泌體的標準方法。在4℃條件下依次以300G,2000G,10000G的轉速離心,依次去除細胞和細胞碎片等,再以100000G超速離心得到外泌體。可根據外泌體密度使用

遞送作用:

三、外泌體的生物學特徵

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(外泌體的電鏡照片)

(外泌體不同提取方法的優劣)

連續梯度蔗糖密度梯度離心法

在面板損傷後第

3 天后,成纖維細胞開始增殖產生細胞外基質(包括纖連蛋白,I 型和III 型膠原蛋白等)。同時,上皮細胞開始增殖並向受傷區域邊緣遷移,加速傷口閉合,減少面板感染。因此,細胞增殖和面板再上皮化對面板再生至關重要。

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研究表明,來自不同來源

(超速離心法分離外泌體)

。臍帶間充質幹細胞外泌體(UCMSC-exo)可以透過上調N-cadherin,cyclin-1,PCNA,I 型膠原和 III 型膠原的基因表達,促進成纖維細胞增殖和膠原合成。體內實驗也證明,脂肪間充質幹細胞(ADSC-exo)可以歸巢到面板切口部位並顯著促進面板傷口癒合。

四、外泌體修復面板損傷機制

血管再生是MSC-exo促進面板損傷修復的主要機制之一。血管再生(包括動脈、靜脈以及毛細血管的再生),主要是透過促進平滑肌細胞和血管內皮細胞的增殖和遷移來修復損傷的血管完成的。

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01.MSCs-exo促進成纖維細胞增殖

MSC-exo富含多種與血管生成相關的蛋白和RNA(包括 mRNA和miRNA),MSC-exo可誘導許多營養因子的表達。Deregibus等人報道,內皮祖細胞衍生的微囊泡,透過與PI3K/AKT 和eNOS訊號通路相關的mRNA 的水平轉移來促進血管生成。

(MSC-exo促進面板損傷修復)

間充質幹細胞的外泌體都可以促進面板細胞增殖,並加速上皮再生

重的創傷和大面積燒傷通常會導致瘢痕形成。瘢痕形成不僅影響美觀而且也妨礙面板功能。研究表明,MSC-exo能抑制瘢痕形成。UCMSC-exo在傷口癒合早期階段能促進I型和III型膠原的產生,加速傷口癒合。然而,在後期階段,則可抑制膠原蛋白的表達,減少瘢痕的形成。

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02.MSCs-exo促進血管新生

(MSC-exo促進血管新生)

炎症是機體對有害刺激作出的自我防禦反應,從而恢復機體的穩態。在面板損傷

24-36小時後,嗜中性粒細胞最初被募集到損傷部位。隨後,嗜中性粒細胞透過吞噬作用消除外來顆粒,病原體或受損組織和細胞。在面板損傷48-72小時後,巨噬細胞被吸引到傷口部位,並繼續發揮吞噬作用。因此,炎症反應是面板再生過程的重要步驟。MSC-exo能促進受體巨噬細胞向抗炎M2表型的轉換。傷口組織中的B 細胞和T細胞在傷口癒合中起關鍵作用。活化的Treg細胞可透過減少IFN-γ的產生,促炎性M1表型巨噬細胞的積聚,從而促進傷口癒合。MSC-exo可以促進B細胞的活化,分化和增殖,抑制T細胞增殖;MSC-exo可將活化的T細胞轉化為Treg細胞,從而發揮免疫抑制作用。

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03.

總體而言,

MSC-exo可抑制炎症反應,但具體分子機制尚不清楚。炎症因子的調節在組織再生中起重要作用;而細胞因子的過量產生可能導致組織損傷。

隨著不斷的臨床摸索,擁有各種生物學功效的幹細胞衍生品的應用價值,從被認識逐漸再到被認可。目前幹細胞衍生品在燒傷燙傷,難癒合性潰瘍及術後創傷修復領域的潛在應用價值比較大。通過了解MSC-exo在面板損傷修復機制,

MSCs-exo抑制瘢痕形成

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