外泌體治療慢性難愈合創(chuàng)面的研究進(jìn)展

楊芳，張旭，陳波

1.貴州中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院普外科，貴州貴陽 550000；2.貴州中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院門診，貴州貴陽 550000

皮膚是人體最大的器官，具有保護(hù)、感覺、調(diào)節(jié)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(yán)重的會(huì)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(dòng)創(chuàng)面的愈合。隨著近年來對生物研究的探索，發(fā)現(xiàn)外泌體囊泡富含蛋白質(zhì)、核酸等。外泌體可作為細(xì)胞間信使，可以通過將信號(hào)分子（包括蛋白質(zhì)、microRNA 和脂質(zhì)）轉(zhuǎn)運(yùn)至其靶細(xì)胞，參與免疫調(diào)節(jié)、細(xì)胞增殖和凋亡，是體內(nèi)高效的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)工具，并且外泌體可以參與多種生理病理發(fā)展的過程中，在疾病的發(fā)生、發(fā)展的過程中發(fā)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(wǎng)織紅細(xì)胞成熟為紅細(xì)胞的機(jī)制時(shí)首次發(fā)現(xiàn)的。外泌體是直徑為30～200 nm 的膜性細(xì)胞外囊泡。目前發(fā)現(xiàn)外泌體來源很廣，包括間充質(zhì)干細(xì)胞、免疫細(xì)胞、神經(jīng)元細(xì)胞、上皮細(xì)胞、胚胎細(xì)胞、癌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞。外泌體富含DNA、mRNA、microRNA（miR）和可以介導(dǎo)外泌體功能的生物活性蛋白[2]。研究發(fā)現(xiàn)，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(xì)胞釋放到細(xì)胞外環(huán)境中，執(zhí)行多種生物學(xué)功能，包括細(xì)胞內(nèi)通訊，是母細(xì)胞和周圍細(xì)胞之間的遺傳物質(zhì)和蛋白質(zhì)交換的重要媒介。來源于間充質(zhì)干細(xì)胞的外泌體可以替代間充質(zhì)干細(xì)胞直接療法，例如間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體的作用已經(jīng)在傷口愈合和心肌梗死的小鼠模型中可誘導(dǎo)自身修復(fù)中表現(xiàn)出來[3]，其效果已經(jīng)通過實(shí)驗(yàn)以及臨床應(yīng)用驗(yàn)證在神經(jīng)、呼吸、軟骨、腎臟、心臟和肝臟疾病、骨修復(fù)和癌癥等領(lǐng)域[4]。目前關(guān)于間質(zhì)干細(xì)胞來源的外泌體推動(dòng)創(chuàng)口的愈合、瘢痕形成的減少以及延緩衰老的研究數(shù)不勝數(shù)，可以看到廣闊的發(fā)展前景，帶來巨大的臨床作用。

2 慢性創(chuàng)面愈合的生理運(yùn)行機(jī)制

臨床醫(yī)學(xué)可將傷口恢復(fù)的過程分為傷口止血、消除炎癥、細(xì)胞增殖和創(chuàng)口重塑。皮膚傷口通常分為急性傷口和慢性傷口。免疫反應(yīng)在急性傷口愈合過程中起著重要作用，免疫細(xì)胞和因子的激活會(huì)啟動(dòng)炎癥過程，促進(jìn)傷口清潔并促進(jìn)隨后的組織愈合。然而，在傷口愈合過程中免疫系統(tǒng)失調(diào)會(huì)導(dǎo)致持續(xù)的炎癥和延遲愈合，最終導(dǎo)致慢性傷口。目前國際創(chuàng)傷愈合學(xué)會(huì)將慢性傷口定義為經(jīng)過快速準(zhǔn)確合理的治療及修復(fù)后，仍然不能恢復(fù)正常的生理功能以及解剖學(xué)上的完整性，其共同特征是滲出、反復(fù)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(chǎn)生[5]。慢性傷口的微環(huán)境以大量促炎性巨噬細(xì)胞、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α, TNF-α）和白細(xì)胞介素-1β（interleukin-1β, IL-1β）等炎癥介質(zhì)的過度表達(dá)為特征，增加基質(zhì)金屬蛋白酶的活性和豐富的ROS。此外，慢性傷口經(jīng)常因細(xì)菌生物膜而復(fù)雜化，從而使炎癥階段長期存在[6]。一般來說，慢性創(chuàng)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(chuàng)面愈合的特點(diǎn)是炎癥晚期巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞等髓系細(xì)胞群的出現(xiàn)時(shí)間延長，但是在整個(gè)過程中，嗜酸性粒細(xì)胞的比例會(huì)減少[7]。肥大細(xì)胞也參與了慢性創(chuàng)傷的發(fā)展。皮膚肥大細(xì)胞在糖尿病潰瘍中脫粒，下調(diào)其活性可加速傷口修復(fù)。T 細(xì)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(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，在慢性炎癥中高表達(dá)。此外，炎癥T 細(xì)胞亞型如Th1、Th17、Th22 的水平升高。免疫細(xì)胞通過分泌各種信號(hào)分子與非造血細(xì)胞（如角化細(xì)胞）進(jìn)行主動(dòng)溝通。角化細(xì)胞在慢性創(chuàng)傷的形成中起著重要作用，但其確切機(jī)制尚不完全清楚[8]。角化細(xì)胞中某些miRNAs 的調(diào)控受損，如miR-34a/c、miR-203、miR-19a/b 和miR-20a，會(huì)影響免疫功能，導(dǎo)致皮膚創(chuàng)傷延遲修復(fù)[9]。因此，抑制miR-19a/b 和miR-20a 的表達(dá)延遲了傷口愈合，并通過上調(diào)NF-KB 通路誘導(dǎo)小鼠更強(qiáng)的炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致角質(zhì)形成細(xì)胞中促炎細(xì)胞因子和趨化因子過表達(dá)。慢性創(chuàng)傷形成過程也被miRNAs 通過信號(hào)通路調(diào)控炎癥反應(yīng)的表觀遺傳調(diào)控[10]。

3 外泌體推動(dòng)慢性創(chuàng)面愈合的可能機(jī)制

3.1 脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞來源的外泌體與創(chuàng)面愈合

脂肪干細(xì)胞來源的外泌體（ADSC-Exos）可以通過將miRNA-125a 和miRNA-31 轉(zhuǎn)移至血管內(nèi)皮細(xì)胞，參與免疫反應(yīng)和傷口炎癥的調(diào)節(jié)并促進(jìn)血管生成。炎癥是人體對有害刺激做出反應(yīng)的自衛(wèi)機(jī)制。慢性和過度炎癥可能會(huì)延遲傷口愈合，因此良好調(diào)節(jié)的炎癥可以保證傷口愈合[11]。人脂肪干細(xì)胞（human adipose-derived stem cells, hADSC）衍生的EXO 富含miRNA-125a 和miRNA-31，可以轉(zhuǎn)移至血管內(nèi)皮細(xì)胞，刺激增殖并促進(jìn)血管生成[12]。此外，ADSCs-Exos 可以刺激成纖維細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖并調(diào)節(jié)膠原蛋白重塑。這通過激活調(diào)節(jié)相關(guān)細(xì)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(yīng)用、促進(jìn)糖尿病患者傷口愈合和無疤痕皮膚修復(fù)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(xì)胞輔助劑受到更多關(guān)注，尤其是ADSC-Exos?；诟杉?xì)胞技術(shù)的治療目前正在臨床傷口修復(fù)和再生方面具有巨大潛力[14-15]。成人干細(xì)胞治療對慢性傷口愈合有積極影響。

3.2 臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞來源的外泌體與創(chuàng)面愈合

臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞來源的外泌體（UCB-MSCexo）通過抑制TGF-β 受體的表達(dá)來改善再生傷口愈合并抑制疤痕形成。當(dāng)UCB-MSCs 被移植到皮膚傷口時(shí)，多個(gè)囊泡從質(zhì)膜中出芽，將外泌體釋放到細(xì)胞外空間，然后與受體細(xì)胞的質(zhì)膜融合。UCB-MSC-exo 攜帶蛋白質(zhì)和RNA，可以前往受體細(xì) 胞（human diploid fibroblast, HDF）并 被 其 內(nèi)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(diào)節(jié)HDF中的基因表達(dá)。miR-21-5p 靶向TGFBR2，而miR-125b-5p 靶向TGFBR1，從而抑制肌成纖維細(xì)胞分化，最終減少疤痕形成并促進(jìn)傷口再生愈合[18-19]。目前UCB-MSCs 已被用于改善傷口愈合，據(jù)報(bào)道，其可以加速糖尿病患者傷口的愈合，促進(jìn)機(jī)械傷口中抗疤痕因子的表達(dá)，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(xiàn)出明顯的優(yōu)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(jié)語

本文主要是對從EXO 的來源和功能、慢性創(chuàng)面愈合的生理機(jī)制、外泌體促進(jìn)慢性難愈合創(chuàng)面愈合的可能機(jī)制進(jìn)行闡述。其中重點(diǎn)闡述了來自于各種間充質(zhì)干細(xì)胞的EXO 可以通過誘導(dǎo)激活信號(hào)通路從而參與控制成纖維細(xì)胞調(diào)控，在此過程中可以推動(dòng)細(xì)胞外間質(zhì)的重建，減少炎癥反應(yīng)，促進(jìn)細(xì)胞增殖和周圍血管的形成，從而達(dá)到創(chuàng)面有效愈合的目的，特別是燒燙傷、糖尿病足潰瘍等慢性創(chuàng)面。但由于對EXO 的研究，如功能及其機(jī)制并未完全了解，無法做到對其中的活性物質(zhì)的精準(zhǔn)調(diào)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(qiáng)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(shí)代的進(jìn)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。