外泌體治療慢性難愈合創面的研究進展

楊芳，張旭，陳波

1.貴州中醫藥大學第二附屬醫院普外科，貴州貴陽 550000；2.貴州中醫藥大學第二附屬醫院門診，貴州貴陽 550000

皮膚是人體最大的器官，具有保護、感覺、調節體溫、新陳代謝等生理功能。在日常生活中，急性皮膚損傷是常見病癥，患者缺乏雅觀以及皮膚失去原本的生理功能，嚴重的會造成局部組織感染和壞死。皮膚損傷后的傷口如何快速有效愈合以及盡可能減少形成病理性瘢痕成了臨床的難題，因此，目前需要尋找到可行的方法來推動創面的愈合。隨著近年來對生物研究的探索，發現外泌體囊泡富含蛋白質、核酸等。外泌體可作為細胞間信使，可以通過將信號分子（包括蛋白質、microRNA 和脂質）轉運至其靶細胞，參與免疫調節、細胞增殖和凋亡，是體內高效的物質轉運工具，并且外泌體可以參與多種生理病理發展的過程中，在疾病的發生、發展的過程中發揮重要的作用[1]。

1 外泌體的來源和功能

外泌體是1983 年由Pan 和Johnstone 在研究綿羊網織紅細胞成熟為紅細胞的機制時首次發現的。外泌體是直徑為30～200 nm 的膜性細胞外囊泡。目前發現外泌體來源很廣，包括間充質干細胞、免疫細胞、神經元細胞、上皮細胞、胚胎細胞、癌細胞和內皮細胞。外泌體富含DNA、mRNA、microRNA（miR）和可以介導外泌體功能的生物活性蛋白[2]。研究發現，幾乎所有體液中都可以檢測到外泌體，如血液、腦脊液、尿液、惡性腹水、唾液、母乳、膽汁等。目前可以肯定外泌體由供體細胞釋放到細胞外環境中，執行多種生物學功能，包括細胞內通訊，是母細胞和周圍細胞之間的遺傳物質和蛋白質交換的重要媒介。來源于間充質干細胞的外泌體可以替代間充質干細胞直接療法，例如間充質干細胞外泌體的作用已經在傷口愈合和心肌梗死的小鼠模型中可誘導自身修復中表現出來[3]，其效果已經通過實驗以及臨床應用驗證在神經、呼吸、軟骨、腎臟、心臟和肝臟疾病、骨修復和癌癥等領域[4]。目前關于間質干細胞來源的外泌體推動創口的愈合、瘢痕形成的減少以及延緩衰老的研究數不勝數，可以看到廣闊的發展前景，帶來巨大的臨床作用。

2 慢性創面愈合的生理運行機制

臨床醫學可將傷口恢復的過程分為傷口止血、消除炎癥、細胞增殖和創口重塑。皮膚傷口通常分為急性傷口和慢性傷口。免疫反應在急性傷口愈合過程中起著重要作用，免疫細胞和因子的激活會啟動炎癥過程，促進傷口清潔并促進隨后的組織愈合。然而，在傷口愈合過程中免疫系統失調會導致持續的炎癥和延遲愈合，最終導致慢性傷口。目前國際創傷愈合學會將慢性傷口定義為經過快速準確合理的治療及修復后，仍然不能恢復正常的生理功能以及解剖學上的完整性，其共同特征是滲出、反復感染、組織壞死、再上皮化缺陷、血管生成減少和活性氧（reactive oxygen species, ROS）過量產生[5]。慢性傷口的微環境以大量促炎性巨噬細胞、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α, TNF-α）和白細胞介素-1β（interleukin-1β, IL-1β）等炎癥介質的過度表達為特征，增加基質金屬蛋白酶的活性和豐富的ROS。此外，慢性傷口經常因細菌生物膜而復雜化，從而使炎癥階段長期存在[6]。一般來說，慢性創傷可分為3 大類：糖尿病足潰瘍（diabetic foot ulcer,DFU）、血管潰瘍和壓力潰瘍。慢性創面愈合的特點是炎癥晚期巨噬細胞、中性粒細胞和單核細胞等髓系細胞群的出現時間延長，但是在整個過程中，嗜酸性粒細胞的比例會減少[7]。肥大細胞也參與了慢性創傷的發展。皮膚肥大細胞在糖尿病潰瘍中脫粒，下調其活性可加速傷口修復。T 細胞參與維持非愈合性皮膚損傷的促炎作用。CXCR3 的配體，在Th1 細胞中發現，在慢性炎癥中高表達。此外，炎癥T 細胞亞型如Th1、Th17、Th22 的水平升高。免疫細胞通過分泌各種信號分子與非造血細胞（如角化細胞）進行主動溝通。角化細胞在慢性創傷的形成中起著重要作用，但其確切機制尚不完全清楚[8]。角化細胞中某些miRNAs 的調控受損，如miR-34a/c、miR-203、miR-19a/b 和miR-20a，會影響免疫功能，導致皮膚創傷延遲修復[9]。因此，抑制miR-19a/b 和miR-20a 的表達延遲了傷口愈合，并通過上調NF-KB 通路誘導小鼠更強的炎癥反應，導致角質形成細胞中促炎細胞因子和趨化因子過表達。慢性創傷形成過程也被miRNAs 通過信號通路調控炎癥反應的表觀遺傳調控[10]。

3 外泌體推動慢性創面愈合的可能機制

3.1 脂肪間充質干細胞來源的外泌體與創面愈合

脂肪干細胞來源的外泌體（ADSC-Exos）可以通過將miRNA-125a 和miRNA-31 轉移至血管內皮細胞，參與免疫反應和傷口炎癥的調節并促進血管生成。炎癥是人體對有害刺激做出反應的自衛機制。慢性和過度炎癥可能會延遲傷口愈合，因此良好調節的炎癥可以保證傷口愈合[11]。人脂肪干細胞（human adipose-derived stem cells, hADSC）衍生的EXO 富含miRNA-125a 和miRNA-31，可以轉移至血管內皮細胞，刺激增殖并促進血管生成[12]。此外，ADSCs-Exos 可以刺激成纖維細胞和角質形成細胞的增殖并調節膠原蛋白重塑。這通過激活調節相關細胞因子分泌的ERK/MAPK 途徑來抑制疤痕增生[13]。這些特性使其成為改善脂肪移植應用、促進糖尿病患者傷口愈合和無疤痕皮膚修復的最佳工具，并可作為用于治療的組合支架的載體。近年來，自體衍生和游離細胞輔助劑受到更多關注，尤其是ADSC-Exos。基于干細胞技術的治療目前正在臨床傷口修復和再生方面具有巨大潛力[14-15]。成人干細胞治療對慢性傷口愈合有積極影響。

3.2 臍帶間充質干細胞來源的外泌體與創面愈合

臍帶間充質干細胞來源的外泌體（UCB-MSCexo）通過抑制TGF-β 受體的表達來改善再生傷口愈合并抑制疤痕形成。當UCB-MSCs 被移植到皮膚傷口時，多個囊泡從質膜中出芽，將外泌體釋放到細胞外空間，然后與受體細胞的質膜融合。UCB-MSC-exo 攜帶蛋白質和RNA，可以前往受體細 胞（human diploid fibroblast, HDF）并 被 其 內化[16-17]。然后，UCB-MSC-exo 衍生的特定miRNA（例如miR-21-5p 和miR-125b-5p）可以調節HDF中的基因表達。miR-21-5p 靶向TGFBR2，而miR-125b-5p 靶向TGFBR1，從而抑制肌成纖維細胞分化，最終減少疤痕形成并促進傷口再生愈合[18-19]。目前UCB-MSCs 已被用于改善傷口愈合，據報道，其可以加速糖尿病患者傷口的愈合，促進機械傷口中抗疤痕因子的表達，以及刺激人體皮膚的再生[20-22]。與成人身體來源的MSC 相比，UCB-MSC表現出明顯的優勢，包括更好的自我更新、更多的多能分化特性和較低的免疫原性。

4 結語

本文主要是對從EXO 的來源和功能、慢性創面愈合的生理機制、外泌體促進慢性難愈合創面愈合的可能機制進行闡述。其中重點闡述了來自于各種間充質干細胞的EXO 可以通過誘導激活信號通路從而參與控制成纖維細胞調控，在此過程中可以推動細胞外間質的重建，減少炎癥反應，促進細胞增殖和周圍血管的形成，從而達到創面有效愈合的目的，特別是燒燙傷、糖尿病足潰瘍等慢性創面。但由于對EXO 的研究，如功能及其機制并未完全了解，無法做到對其中的活性物質的精準調控。目前對慢性難愈合的治療方式有生物制劑的輸送，物理治療方法，如高壓氧治療、低強度激光治療和電刺激也用于加速慢性潰瘍的愈合。但是這些治療方法效果并不顯著。相信隨著時代的進步以及研究的深入，外泌體可以為更多的疾病帶來治療的靈感與方法。