隨著社會的發(fā)展和人類審美的變化，疤痕、面部衰老、色素沉著、脫發(fā)等皮膚問題越來越受到人們的關(guān)注。醫(yī)學(xué)美容干預(yù)有利于改變個人印象，改善情緒和自尊。外泌體為促進(jìn)皮膚美容中的皮膚再生和修復(fù)提供了多方面的策略。
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上圖：外泌體在Scar removel 疤痕修復(fù)、Skin rejuvenation 皮膚再生、Pigmentation regulation 色素沉著調(diào)節(jié)、Hair growth頭發(fā)的生長中的應(yīng)用。
外泌體在皮膚醫(yī)學(xué)美學(xué)中的作用機(jī)制（上圖）。(A) 來自臍帶來源的 MSCs 的外泌體，富含 miR-21、miR-23a、miR-125b 和 miR-145，靶向 TGF-β2/SMAD2 通路，抑制成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞的分化，導(dǎo)致減少過度纖維化和疤痕形成。(B) 外泌體可以改善角質(zhì)形成細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的功能，增強膠原蛋白和彈性蛋白的合成，增加真皮脂肪，從而促進(jìn)皮膚抗衰老的再生和恢復(fù)能力。(C) 暴露于 UVB 后，角質(zhì)形成細(xì)胞衍生的外泌體通過 miR-3196 和 MITF 依賴性信號通路或 miR-203 和 MITF 非依賴性信號通路調(diào)節(jié)其 miRNA 含量以增加黑素細(xì)胞色素沉著。在角質(zhì)形成細(xì)胞衍生的外泌體中過表達(dá)的 miR-330-5p 降低了黑色素細(xì)胞中黑色素的產(chǎn)生和 TYR 的表達(dá)。來自角質(zhì)形成細(xì)胞外泌體的 miR-675 通過抑制 MITF 表達(dá)參與 H19 lncRNA 下調(diào)刺激黑素生成。(D) 真皮乳頭細(xì)胞衍生的外泌體促進(jìn)了 DPCs、ORSCs 和 HFSCs 的活力，增加了 IGF-1、KGF、HGF、β-catenin 和 Shh 的表達(dá)，還加速了 HF 生長期的發(fā)生，延緩?fù)诵行宰?，小鼠皮膚中的毛干較長。毛囊干細(xì)胞，HFSC；真皮乳頭細(xì)胞，DPC；毛囊，HF；外根鞘細(xì)胞，ORSC；轉(zhuǎn)化生長因子 β，TGF-β；角質(zhì)形成細(xì)胞生長因子，KGF；胰島素樣生長因子，IGF；肝細(xì)胞生長因子，HGF；刺猬索尼克；紫外線B、UVB；黑素細(xì)胞誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子，MITF；酪氨酸酶，TYR。
外泌體在皮膚美學(xué)中的應(yīng)用系列：
疤痕形成是皮膚缺損延伸至網(wǎng)狀真皮后傷口愈合的生物學(xué)過程。病理性或炎癥性疤痕包括萎縮性、肥大性和具有不同程度發(fā)紅或色素沉著過度的瘢痕疙瘩。
常見的原因包括外傷、燒傷、手術(shù)、疫苗接種、皮膚穿刺、毛囊炎、痤瘡和帶狀皰疹感染。疤痕的出現(xiàn)和演變因危險因素的不同而不同，包括成纖維細(xì)胞凋亡減少、膠原過度沉積、TGF-β1表達(dá)增強、角質(zhì)形成細(xì)胞功能延遲、炎癥延長、血管生成過度，甚至衰老。
外泌體是由多種細(xì)胞類型在瘢痕形成過程中釋放的新型介質(zhì)，包括巨噬細(xì)胞、纖維細(xì)胞和成纖維細(xì)胞/肌成纖維細(xì)胞。研究表明，lncRNA-ASLNCS5088 富含 M2 巨噬細(xì)胞衍生的外泌體，可有效轉(zhuǎn)移至成纖維細(xì)胞，然后作為內(nèi)源性海綿吸附 microRNA-200c-3p，導(dǎo)致谷氨酰胺酶和 α-平滑肌肌動蛋白（α- SMA) 表達(dá)，誘導(dǎo)增生性瘢痕進(jìn)展。因此，M2 巨噬細(xì)胞通過外泌體介導(dǎo)的細(xì)胞間通訊對于持久性瘢痕形成至關(guān)重要。
外泌體促進(jìn)皮膚傷口愈合
江蘇大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員，此前在科技期刊Stem Cells上發(fā)表的研究指，HucMSC-Exosome Mediated-Wnt4 Signaling Is Required for Cutaneous Wound Healing（HucMSC-外泌體介導(dǎo)的 Wnt4 信號傳導(dǎo)是皮膚傷口愈合所必需的）。
間充質(zhì)干細(xì)胞衍生的外泌體（MSC-Ex）在組織損傷修復(fù)中發(fā)揮重要作用，然而，MSC-Ex在皮膚損傷修復(fù)中的作用及其機(jī)制在很大程度上是未知的。在這項研究中，研究人員使用大鼠皮膚燒傷模型檢查了人臍帶 MSC 衍生的外泌體 (hucMSC-Ex) 在皮膚傷口愈合中的益處。
研究發(fā)現(xiàn)，hucMSC-Ex 處理的傷口表現(xiàn)出顯著加速的再上皮化，體內(nèi) CK19、PCNA、膠原蛋白 I（與膠原蛋白 III 相比）的表達(dá)增加。HucMSC-Ex 在體外熱應(yīng)激后促進(jìn)皮膚細(xì)胞增殖并抑制細(xì)胞凋亡。
研究還發(fā)現(xiàn) hucMSC-Ex 中含有 Wnt4，hucMSC-Ex 衍生的 Wnt4 促進(jìn) β-catenin 核轉(zhuǎn)位和活性以增強皮膚細(xì)胞的增殖和遷移，β-catenin 抑制劑 ICG001 可以逆轉(zhuǎn)這種情況。
體內(nèi)研究證實，hucMSC-Ex 對 Wnt/β-catenin 的激活在傷口再上皮化和細(xì)胞增殖中起關(guān)鍵作用。此外，hucMSC-Ex 中 Wnt4 的敲低在體外消除了 β-連環(huán)蛋白活化和皮膚細(xì)胞增殖和遷移。當(dāng)hucMSC-Ex中Wnt4的表達(dá)受到干擾時，體內(nèi)治療效果也受到抑制。
此外，hucMSC-Ex 對 AKT 通路的激活與大鼠皮膚燒傷模型中熱應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡的減少有關(guān)?？偟膩碚f，我們的研究結(jié)果表明，外泌體傳遞的 Wnt4 為 MSCs 在皮膚傷口愈合中的治療策略提供了新的方面。
外泌體通過調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)重塑促進(jìn)無疤痕皮膚修復(fù)
研究人員指也，疤痕形成是皮膚傷口愈合后出現(xiàn)的一個棘手的醫(yī)學(xué)問題。最近的研究表明，人類脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞 (ASC-Exos) 分泌的外泌體有助于傷口愈合。
為了進(jìn)一步探索 ASC-Exos 的治療潛力，研究人員研究了它們對減輕疤痕形成的影響，以及這些影響的潛在機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)靜脈注射 ASC-Exos 可減少小鼠切口傷口中疤痕的大小并增加膠原蛋白 III 與膠原蛋白 I 的比例。
外泌體處理還阻止了成纖維細(xì)胞分化為肌成纖維細(xì)胞，并增加了體內(nèi)轉(zhuǎn)化生長因子-β3 (TGF-β3) 與 TGF-β1 的比例。此外，研究發(fā)現(xiàn) ASC-Exos 通過激活 ERK/MAPK 通路增加了皮膚真皮成纖維細(xì)胞的基質(zhì)金屬蛋白酶-3 (MMP3) 表達(dá)，導(dǎo)致 MMP3 與基質(zhì)金屬蛋白酶-1 (TIMP1) 組織抑制劑的高比例，這也有利于細(xì)胞外基質(zhì) (ECM) 的重塑。
總之，研究結(jié)果表明，ASC-Exos 通過調(diào)節(jié) III 型膠原蛋白：I 型、TGF-β3：TGF-β1 和 MMP3：TIMP1 的比例，并通過調(diào)節(jié)成纖維細(xì)胞分化以減輕疤痕形成，促進(jìn)皮膚傷口修復(fù)中的 ECM 重建.因此，ASC-Exos 的應(yīng)用可能是一種新的無疤痕傷口修復(fù)治療方法。
外泌體促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖和遷移并優(yōu)化膠原沉積
2018年西燒傷皮膚外科的研究人員國際科技期刊Exp Cell Res. 上發(fā)表的研究指出Cell-free therapy based on adipose tissue stem cell-derived exosomes promotes wound healing via the PI3K/Akt signaling pathway（基于脂肪組織干細(xì)胞衍生的外泌體的無細(xì)胞療法通過 PI3K/Akt 信號通路促進(jìn)傷口愈合）。
該研究指出， 脂肪組織來源的干細(xì)胞 (ADSC) 已被證明通過其旁分泌功能促進(jìn)傷口愈合。外泌體作為最重要的旁分泌因子之一，在這一過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。然而，人們對這種影響的具體機(jī)制知之甚少。在該研究中，研究人員旨在探索源自 ADSCs 的外泌體在皮膚傷口愈合中的潛在作用和分子機(jī)制。
研究結(jié)果顯示，ADSC 衍生的外泌體被成纖維細(xì)胞吸收，與未經(jīng)外泌體處理的細(xì)胞行為相比，其在細(xì)胞增殖和遷移方面表現(xiàn)出顯著的劑量依賴性增加。更重要的是，在外泌體刺激后，成纖維細(xì)胞中 I 型膠原蛋白 (Col 1)、III 型膠原蛋白 (Col 3)、MMP1、bFGF 和 TGF-β1 的 mRNA 和蛋白質(zhì)水平均增加。
此外，外泌體顯著加速體內(nèi)傷口愈合并增加體外 p-Akt/Akt 水平。然而，Ly294002 減輕了這些外泌體誘導(dǎo)的變化，表明來自 ADSCs 的外泌體可以促進(jìn)和優(yōu)化體外和體內(nèi)的膠原蛋白沉積，并通過 PI3K/Akt 信號通路進(jìn)一步促進(jìn)傷口愈合。
外泌體增強成纖維細(xì)胞膠原蛋白和彈性蛋白的分泌
上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院骨外科的研究人員在國際科技期刊J Transl Med. 上發(fā)表的題為Exosomes released from human induced pluripotent stem cells-derived MSCs facilitate cutaneous wound healing by promoting collagen synthesis and angiogenesis的研究指出，從人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞衍生的 MSCs 釋放的外泌體通過促進(jìn)膠原蛋白合成和血管生成促進(jìn)皮膚傷口愈合。
該研究強調(diào)，人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞衍生的間充質(zhì)干細(xì)胞 (hiPSC-MSCs) 已成為干細(xì)胞移植治療的有希望的替代品。來自間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC-Exos）的外泌體可以在修復(fù)受損組織中發(fā)揮重要作用。然而，迄今為止，還沒有報道證明 hiPSC-MSC-Exos 在皮膚傷口愈合中的應(yīng)用，并且對其在組織修復(fù)中的潛在機(jī)制知之甚少。
研究人員在大鼠模型的傷口部位周圍皮下注射 hiPSC-MSC-Exos，并通過組織學(xué)和免疫熒光檢查測量傷口閉合區(qū)域來評估 hiPSC-MSC-Exos 的功效。研究人員還分別通過細(xì)胞計數(shù)和劃痕試驗評估了 hiPSC-MSC-Exos 對人真皮成纖維細(xì)胞和人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞 (HUVEC) 增殖和遷移的體外影響。在酶聯(lián)免疫吸附試驗和定量逆轉(zhuǎn)錄酶-聚合酶鏈反應(yīng) (qRT-PCR) 中研究了外泌體對成纖維細(xì)胞膠原蛋白和彈性蛋白分泌的影響。在管形成測定法中測定體外毛細(xì)血管網(wǎng)絡(luò)形成。
研究結(jié)果顯示，將 hiPSC-MSC-Exos 移植到傷口部位可加速上皮再形成、減少疤痕寬度和促進(jìn)膠原成熟。此外，hiPSC-MSC-Exos 不僅促進(jìn)了新生血管的生成，而且加速了它們在傷口部位的成熟。研究發(fā)現(xiàn) hiPSC-MSC-Exos 在體外以劑量依賴性方式刺激人真皮成纖維細(xì)胞和 HUVEC 的增殖和遷移。同樣，隨著 hiPSC-MSC-Exos 濃度的增加，I、III 型膠原蛋白和彈性蛋白的分泌以及成纖維細(xì)胞的 mRNA 表達(dá)和 HUVEC 的管形成也增加。
研究結(jié)果表明，hiPSC-MSC-Exos 可以通過促進(jìn)膠原蛋白合成和血管生成來促進(jìn)皮膚傷口愈合。這些數(shù)據(jù)為 hiPSC-MSC-Exos 在治療皮膚傷口方面的潛力提供了第一個證據(jù)。
同時，其他類型的外泌體如 MSC-exos 也表現(xiàn)出修復(fù)疤痕的能力。研究中觀察到來自人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞衍生的間充質(zhì)干細(xì)胞（iPSC-MSCs）的外泌體可以促進(jìn)上皮再形成和血管生成，促進(jìn)膠原成熟，并減少疤痕寬度。在糖尿病小鼠傷口愈合過程中，來自月經(jīng)血的間充質(zhì)干細(xì)胞的外泌體通過 VEGF-A 上調(diào)增強新血管生成，加速上皮再形成，可能通過 NF-κB p65 亞基上調(diào)，從而減少疤痕形成。研究發(fā)現(xiàn)來自臍帶衍生的 MSCs (uMSCs) 的外泌體富含特定的 miR-21、miR-23a、miR-125b 和 miR-145 。在皮膚缺陷小鼠模型中，uMSCs-exos 可以干擾 TGF-β2/SMAD2 通路的活性以抑制肌成纖維細(xì)胞分化和過度聚集，從而減少過度纖維化和瘢痕形成。此外，研究還證明從人臍血血漿中局部移植具有高含量 miR-21-3p 的外泌體通過抑制小鼠皮膚傷口中的 PTEN 和發(fā)芽同源物 1 (SPRY1) 加速上皮再形成、減少疤痕寬度和增強血管生成。這些結(jié)果表明，MSC-Exos，包括ADSC-exos，可以調(diào)節(jié)成纖維細(xì)胞的功能，以及膠原蛋白的沉積或排列，以促進(jìn)無疤痕模式。ADSC-exos 是一種很有前途的治療方法，可以促進(jìn)傷口愈合和預(yù)防疤痕。
