脂肪間充質干細胞來源外泌體在眼科疾病中的研究進展

閆 瑾 趙景花

（1.西安醫學院醫學技術學院眼視光教研室，陜西 西安 710021；2.西安醫學院醫學技術學院，陜西 西安 710021）

間充質干細胞（Mesenchymal stem cells，MSCs）來源外泌體（Exosome）作為一種攜帶大量生物信息分子的微囊泡，具有與MSCs 相似的功能，能夠調節和參與靶細胞的多種生理病理進程， 并且具有尺寸較小，無免疫原性等優點。 近年來，各種MSCs 來源的Exosome在眼科疾病中的治療中顯示出廣闊的應用前景。 脂肪間充質干細胞 （Adipose-derived mesenchymal stem cells， ADSCs）具有易于大量獲取、取材方便等優點，ADSCs 來 源 外 泌 體 （ADSCs-derived mesenchymal exosomes， ADSCs-Exos）的分離技術也較為成熟。本文綜述近年來ADSCs-Exos 在眼科疾病治療中的研究進展，為眼科疾病的治療提供新的可能新。

1 外泌體概述

1987年，Exosome 首次于體外培養的網織紅細胞的培養上清液中被發現，是一種由細胞主動分泌的直徑在40～100 nm 的膜質納米囊泡。 Exosome 中包含了與來源細胞結構和功能均密切相關的豐富活性物質成分，包括：蛋白質、脂質、DNA、RNA 等。 淋巴細胞、MSCs、小膠質細胞和視網膜色素上皮細胞等很多細胞均可分泌Exosome。 唾液、房水、血清、腦脊液、尿液等各種體液中均存在Exosome。 最初研究人員認為Exosome 是細胞向外排放代謝廢物的一種途徑。 但隨著研究的逐步深入，發現Exosome 是遠距離細胞間信號傳導的重要通信介質， 參與細胞間的信號傳遞，從而改變靶細胞的生物行為，維持細胞微環境的穩定狀態。 蛋白、脂質和核酸分子等為Exosome 調節和參與靶細胞的多種生理病理進程提供了物質基礎，實現了其生物功能的多樣性[1]。

2 間充質干細胞及其外泌體

MSCs 是來源于多種組織和器官的一種多能干細胞，具有自我更新和多向分化潛能，在特定條件下能夠分化為骨細胞、脂肪細胞等。MSCs 有易于獲得，倫理爭議少和免疫原性低等優勢， 在多種疾病的治療中表現出極大潛力。MSCs 可以通過自我增殖和分化促進血管生成、神經再生和受損組織修復，還可以旁分泌的方式改善組織和細胞的微環境，在細胞增殖、分化及凋亡等方面發揮著重要作用，調節免疫，調控腫瘤，抑制炎癥反應。 但MSCs 也存在明顯缺陷，如移植存活率低，先天異質性及潛在的致瘤性等。MSCs 的很多生物學作用是通過旁分泌方式實現的，MSCs 外泌體是其旁分泌作用的重要介質， 其功能與親本細胞十分相似。 相較于MSCs，其外泌體穩定性好，容易儲存，無免疫原性，體積較小，容易穿透人體生物屏障，高效作用于靶細胞。因此，可能成為許多疾病治療的新途徑[2]。

3 ADS C s- E x o s 的特征

ADSCs 主要分布在脂肪組織中的血管周圍，易于獲取并且含量豐富，在脂肪組織中的數量約為細胞總數的2%。 ADSCs 易于體外培養，依賴性低，營養需求簡單，在培養基中能夠良好貼壁，生長迅速，增殖傳代能力強，可塑性好，遺傳穩定，免疫原性低，具有多項分化潛能。 目前，無論在常氧環境或缺氧環境中都能夠在ADSCs 體外培養上清液中純化ADSCs-Exo，其直徑相較于以往報道的Exosome 直徑范圍大[3]。 研究表明，ADSCs-Exo 在很多疾病中已展現出潛在的治療作用，包括：分泌血管內皮細胞生長因子，刺激成纖維細胞分泌膠原蛋白，促進血管再生，創面愈合、瘢痕修復、神經再生，調節免疫、炎癥反應和腫瘤生長[4]。

4 ADS C s- E x o s 在眼科疾病中的研究進展

4.1 ADSCs-Exos 與角膜疾病

Shen，等[5]研究結果顯示，與非ADSCs-Exos 處理的角膜基質細胞 （CSCs） 相比，ADSCs-Exos 顯著促進CSCs 增殖，抑制細胞凋亡，CSCs 中金屬蛋白酶（MMPs）下調，細胞外基質（Extracellular Matrix， ECM）相關蛋白包括膠原和纖維連接蛋白上調。ADSCs-Exos 可能在CSCs 的活力調節和ECM 重塑中發揮重要作用。

Shen，等[6]的另一項研究發現，在10%胎牛血清（FBS）中生長的角質細胞通過增加同源結構域相互作用蛋白激酶2 （HIPK2）水平和活性，分化成肌成纖維細胞。HIPK2 增強了FBS 誘導的角質細胞中的p53 和Smad3 通路和纖維化前蛋白的表達水平。 靶標掃描和雙熒光素酶報告基因檢測證實HIPK23'UTR 是miRNA-19a 的直接結合靶目標。 與ADSCs 相比，ADSCs- exos 中的miRNA-19a 顯 著 富 集。 ADSCs-Exos 中的miRNA-19a 通過降低HIPK2 的表達，抑制FBS 誘導的角膜角質細胞向肌成纖維細胞的分化。

4.2 ADSCs-Exos 與白內障

Hong，等[7]。 建立UVB 誘導的人晶狀體上皮細胞（HLECs）損傷模型，發現UVB 顯著提高了HLECs 中軟骨酸蛋白1 （CRTAC1）的表達水平，誘導了細胞凋亡。 qRT-PCR 結果顯示， 白內障病變中miR-10a-5p低表達，而CRTAC1 高表達，CRTAC1 的表達與miR-10a-5p 呈負相關。體外實驗證實，miR-10a-5p 逆轉了UVB 誘導的ROS、凋亡和HLECs 中的Ca2+水平。 提示ADSCs-Exos 通過上調miR-10a-5p 和下調CRTAC1的表達水平，減輕UVB 誘導的HLECs 損傷，對白內障有治療作用。

4.3 ADSCs-Exos 與糖尿病視網膜病變

Safwat，等[9]，通過三種不同途徑（靜脈、球結膜下和玻璃體腔）向糖尿病家兔注射ADSCs-Exos 后，通過視網膜組織病理檢查評價治療效果，實時聚合酶鏈反應評價micRNA-222 在視網膜組織中的表達水平。ADSCs-Exos 注射組視網膜形態、 分層和細胞排列清晰，與正常視網膜相似，視網膜組織MicRNA-222 的表達水平顯著升高。 證明了ADSCs-Exos 在糖尿病視網膜病變修復中的效力。

4.4 ADSCs-Exos 與年齡相關性黃斑變性

Yu，等[9]為小鼠靜脈注射ADSCs-Exos，以觀察其在激光誘導視網膜損傷小鼠模型中的功能。 發現，在體內ADSCs-Exos 能夠有效減少組織損傷、 抑制凋亡和炎癥反應， 明顯下調視網膜單核細胞趨化蛋白（MCP）-1，促進視網膜恢復，為視覺功能提供保護。 在體外，ADSCs-Exos 同樣下調了熱損傷后視網膜細胞MCP-1 mRNA 的表 達。 因此，MSC-Exos 通過 下調MCP-1 改善激光誘導視網膜損傷。

ADSCs-Exos 在眼科領域的研究相對較少， 尚處于起步實驗階段，對于其成分、作用機制、信號通路、安全性及使用劑量等方面均需要更加深入的研究。 隨著對ADSCs-Exos 研究的不斷深入， 其極有可能在眼科疾病治療和藥物靶向遞送中展現出重要意義和潛在的臨床應用價值。