什么是外泌体?
外来体是细胞在生理活动中分泌的直径为30-nm的小囊泡,具有磷脂双分子层的结构。它们富含内含物(包括核酸、蛋白质、脂类等。)并参与细胞间的分子传递。所有细胞都能分泌外泌体,外泌体天然存在于体液中,包括血液、唾液、尿液、脑脊液和乳汁。外来体广泛参与细胞间的物质运输和信息传递,并调节细胞的生理活动。同时,外来体具有抗原提呈、免疫逃逸、诱导正常细胞转化、促进肿瘤发生和转移、健康美容等功能。外来体也可以作为药物输送的“天然纳米颗粒”,到达身体所需的部位。
干细胞外泌体在再生医学中有很大的治疗潜力,如通过分泌具有抗炎、抗纤维化和血管生成活性的因子,如可溶性分子(生长因子、细胞因子)或细胞外囊泡(微粒、外泌体),改善伤口愈合过程。
外泌体被包裹在坚硬的双层膜中,保护外泌体的内容物,使外泌体能够在组织中长距离移动。由于干细胞外来体在上皮组织的增殖、迁移、再生、炎症和瘢痕控制中的功能,它们已经成为“无细胞细胞疗法”的工具。
BFGF碱性成纤维细胞生长因子BFGF(碱性成纤维细胞生长因子),又称“碱性成纤维细胞生长因子”,是一种多功能细胞生长因子,广泛作用于来源于中胚层和神经外胚层的组织和细胞。能促进皮肤真皮层成纤维细胞的分裂和增殖,修复老化受损的真皮层组织,恢复皮肤的弹性纤维结构,短时间内改善皮肤松弛、皱纹、疤痕、暗沉等问题,恢复皮肤弹性。
bFGF的另一个重要作用是促进血管新生,可以趋化血管内膜的各类细胞,刺激其增殖和迁移,使皮肤组织快速生成新血管,丰富皮下血液微循环系统,滋养皮肤组织。BFGF还是一种神经营养因子,能促进皮下神经组织的生长和分化,维持其存活,改善皮肤对外界不良侵入因素的感知,增强皮肤的抵抗力。
EGF表皮细胞生长因子年意大利女科学家Mantalcini教授和美国博士Cohen在实验中发现EGF,并因此而获得年诺贝尔生理奖与医学奖。"EGF"(EpidermalGrowthFactor)中文名称为“表皮细胞生长因子”。它是人体分泌的重要生长因子,具有很强的生理活性。它的主要作用是促进皮肤细胞的增殖和分化,加速新陈代谢,增加皮肤中新细胞的比例,从而使皮肤更加年轻。微量EGF能赋予衰老细胞新的活力,促进各种受损皮肤的修复和再生。此外,它还能刺激一些细胞外大分子(如透明质酸、糖蛋白等)的合成和分泌。)并滋润皮肤,这是皮肤活力和健康的源泉。EGF也被称为“美丽因子”,EGF在人体中的含量决定了皮肤年轻的程度。干细胞外泌体纳米技术可以携带这两种细胞生长因子BFGF和EGF通过外泌体特有的“物流传递”功能,送达皮肤内部组织,从而达到修复抗衰的作用。外泌体可避免皮肤衰老损伤紫外线损伤和老化会影响细胞外基质胶原蛋白和弹性蛋白,这两者都是防止皮肤脱水以及保持皮肤紧致和弹性的关键。干细胞外泌体在组织修复方面的潜力也引起了人们对其避免衰老损伤能力的兴趣。
外泌体已被用于皮肤再生研究,研究结果发现可以改善皮肤皱纹和皮肤外观。此外,来自外泌体可以恢复老年人皮肤成纤维细胞(BFGF)和表皮生长因子(EGF)的功能,经iPSC外泌体预处理的皮肤成纤维细胞能够抵抗UVB的光老化,并且不会过度表达基质降解酶MMP-1/3,相反,它们会像年轻的成纤维细胞一样高表达I型胶原。外泌体可调节炎症反应皮肤组织受损之后,可以引起局部炎症反应的发生,同时也伴随着炎性因子分泌的改变。例如在烧伤、局部的肿瘤坏死因子(tumornecrosisfactor,TNF)α、白介素(interleukin,IL)1β等表达升高。过度的炎症反应可能导致多器官功能衰竭,甚至死亡。外泌体可以通过调节损伤局部的炎症反应来促进皮肤的修复,抑制烧、烫伤引起的炎症反应。
外泌体可抑制瘢痕形成
皮肤损伤后的瘢痕形成是伤口愈合的难点之一。疤痕超过一定限度会引起各种并发症,如外观的破坏、功能障碍等,给患者带来极大的身心痛苦,尤其是烧伤、严重创伤后留下的疤痕。目前发现外泌体也有一定的抑制瘢痕形成的作用。提取人脂肪间充质干细胞的外泌体,应用于小鼠皮肤缺损的修复。
通过静脉注射外来体到体内,追踪外来体发现可以在皮肤伤口周围募集,充分发挥其功能,大大提高伤口愈合的速度。而且通过组织学分析发现,外来体可以在伤口愈合的早期促进胶原蛋白的合成以提高修复速度,在后期抑制胶原蛋白的合成以抑制瘢痕组织的形成。
实验研究总结:外泌体参与伤口收缩、胞外基质沉积、组织重建等。并将其以剂量依赖的方式促进皮肤细胞(真皮成纤维细胞、表皮角质细胞)的增殖。此外,利用该外泌体还可以抑制由热应激引起的皮肤细胞的凋亡,激活AKT信号通路,降低前凋亡蛋白Bax的表达,加速了伤口愈合,促进了再生皮化。
外泌体美容的优势
与细胞疗法相比,外来体更容易保存,也更安全。如果外来体运送基因药物,它们不会沉积在身体的不同部位,导致免疫排斥。此外,外来体可以从患者体液中分离出来,经过修饰后移回同一患者体内,大大降低了临床免疫反应的可能性。
外源性给药可以提高药物的稳定性。例如,外来体可以保护核酸在运输过程中不被核酶水解。同时,外泌体可以直接进入细胞液,避免代谢消除,从而延长药物在体内的循环时间。
外来体是纳米级的分子,携带细胞表面物质,因此具有很强的穿透各种生物屏障的能力。它具有基于供体细胞的天然靶向能力。
外来体可以通过微针、水光、日常涂抹来保护皮肤,也可以通过口服进入体内。外泌体的膜结构可以抵抗胃酸和核糖核酸酶的作用,外泌体携带的内容物可以安全地送到肠道,然后被巨噬细胞和其他肠道细胞摄取发挥作用。
外来体进入人体皮肤组织后,可直接参与皮肤细胞的基因表达和生理信号传递,重建皮肤生理功能,修复受损皮肤细胞,提高皮肤细胞再生能力。