外泌体治疗慢性难愈合创面的研究进展

杨芳，张旭，陈波

1.贵州中医药大学第二附属医院普外科，贵州贵阳 550000；2.贵州中医药大学第二附属医院门诊，贵州贵阳 550000

皮肤是人体最大的器官，具有保护、感觉、调节体温、新陈代谢等生理功能。在日常生活中，急性皮肤损伤是常见病症，患者缺乏雅观以及皮肤失去原本的生理功能，严重的会造成局部组织感染和坏死。皮肤损伤后的伤口如何快速有效愈合以及尽可能减少形成病理性瘢痕成了临床的难题，因此，目前需要寻找到可行的方法来推动创面的愈合。随着近年来对生物研究的探索，发现外泌体囊泡富含蛋白质、核酸等。外泌体可作为细胞间信使，可以通过将信号分子（包括蛋白质、microRNA 和脂质）转运至其靶细胞，参与免疫调节、细胞增殖和凋亡，是体内高效的物质转运工具，并且外泌体可以参与多种生理病理发展的过程中，在疾病的发生、发展的过程中发挥重要的作用[1]。

1 外泌体的来源和功能

外泌体是1983 年由Pan 和Johnstone 在研究绵羊网织红细胞成熟为红细胞的机制时首次发现的。外泌体是直径为30～200 nm 的膜性细胞外囊泡。目前发现外泌体来源很广，包括间充质干细胞、免疫细胞、神经元细胞、上皮细胞、胚胎细胞、癌细胞和内皮细胞。外泌体富含DNA、mRNA、microRNA（miR）和可以介导外泌体功能的生物活性蛋白[2]。研究发现，几乎所有体液中都可以检测到外泌体，如血液、脑脊液、尿液、恶性腹水、唾液、母乳、胆汁等。目前可以肯定外泌体由供体细胞释放到细胞外环境中，执行多种生物学功能，包括细胞内通讯，是母细胞和周围细胞之间的遗传物质和蛋白质交换的重要媒介。来源于间充质干细胞的外泌体可以替代间充质干细胞直接疗法，例如间充质干细胞外泌体的作用已经在伤口愈合和心肌梗死的小鼠模型中可诱导自身修复中表现出来[3]，其效果已经通过实验以及临床应用验证在神经、呼吸、软骨、肾脏、心脏和肝脏疾病、骨修复和癌症等领域[4]。目前关于间质干细胞来源的外泌体推动创口的愈合、瘢痕形成的减少以及延缓衰老的研究数不胜数，可以看到广阔的发展前景，带来巨大的临床作用。

2 慢性创面愈合的生理运行机制

临床医学可将伤口恢复的过程分为伤口止血、消除炎症、细胞增殖和创口重塑。皮肤伤口通常分为急性伤口和慢性伤口。免疫反应在急性伤口愈合过程中起着重要作用，免疫细胞和因子的激活会启动炎症过程，促进伤口清洁并促进随后的组织愈合。然而，在伤口愈合过程中免疫系统失调会导致持续的炎症和延迟愈合，最终导致慢性伤口。目前国际创伤愈合学会将慢性伤口定义为经过快速准确合理的治疗及修复后，仍然不能恢复正常的生理功能以及解剖学上的完整性，其共同特征是渗出、反复感染、组织坏死、再上皮化缺陷、血管生成减少和活性氧（reactive oxygen species, ROS）过量产生[5]。慢性伤口的微环境以大量促炎性巨噬细胞、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α, TNF-α）和白细胞介素-1β（interleukin-1β, IL-1β）等炎症介质的过度表达为特征，增加基质金属蛋白酶的活性和丰富的ROS。此外，慢性伤口经常因细菌生物膜而复杂化，从而使炎症阶段长期存在[6]。一般来说，慢性创伤可分为3 大类：糖尿病足溃疡（diabetic foot ulcer,DFU）、血管溃疡和压力溃疡。慢性创面愈合的特点是炎症晚期巨噬细胞、中性粒细胞和单核细胞等髓系细胞群的出现时间延长，但是在整个过程中，嗜酸性粒细胞的比例会减少[7]。肥大细胞也参与了慢性创伤的发展。皮肤肥大细胞在糖尿病溃疡中脱粒，下调其活性可加速伤口修复。T 细胞参与维持非愈合性皮肤损伤的促炎作用。CXCR3 的配体，在Th1 细胞中发现，在慢性炎症中高表达。此外，炎症T 细胞亚型如Th1、Th17、Th22 的水平升高。免疫细胞通过分泌各种信号分子与非造血细胞（如角化细胞）进行主动沟通。角化细胞在慢性创伤的形成中起着重要作用，但其确切机制尚不完全清楚[8]。角化细胞中某些miRNAs 的调控受损，如miR-34a/c、miR-203、miR-19a/b 和miR-20a，会影响免疫功能，导致皮肤创伤延迟修复[9]。因此，抑制miR-19a/b 和miR-20a 的表达延迟了伤口愈合，并通过上调NF-KB 通路诱导小鼠更强的炎症反应，导致角质形成细胞中促炎细胞因子和趋化因子过表达。慢性创伤形成过程也被miRNAs 通过信号通路调控炎症反应的表观遗传调控[10]。

3 外泌体推动慢性创面愈合的可能机制

3.1 脂肪间充质干细胞来源的外泌体与创面愈合

脂肪干细胞来源的外泌体（ADSC-Exos）可以通过将miRNA-125a 和miRNA-31 转移至血管内皮细胞，参与免疫反应和伤口炎症的调节并促进血管生成。炎症是人体对有害刺激做出反应的自卫机制。慢性和过度炎症可能会延迟伤口愈合，因此良好调节的炎症可以保证伤口愈合[11]。人脂肪干细胞（human adipose-derived stem cells, hADSC）衍生的EXO 富含miRNA-125a 和miRNA-31，可以转移至血管内皮细胞，刺激增殖并促进血管生成[12]。此外，ADSCs-Exos 可以刺激成纤维细胞和角质形成细胞的增殖并调节胶原蛋白重塑。这通过激活调节相关细胞因子分泌的ERK/MAPK 途径来抑制疤痕增生[13]。这些特性使其成为改善脂肪移植应用、促进糖尿病患者伤口愈合和无疤痕皮肤修复的最佳工具，并可作为用于治疗的组合支架的载体。近年来，自体衍生和游离细胞辅助剂受到更多关注，尤其是ADSC-Exos。基于干细胞技术的治疗目前正在临床伤口修复和再生方面具有巨大潜力[14-15]。成人干细胞治疗对慢性伤口愈合有积极影响。

3.2 脐带间充质干细胞来源的外泌体与创面愈合

脐带间充质干细胞来源的外泌体（UCB-MSCexo）通过抑制TGF-β 受体的表达来改善再生伤口愈合并抑制疤痕形成。当UCB-MSCs 被移植到皮肤伤口时，多个囊泡从质膜中出芽，将外泌体释放到细胞外空间，然后与受体细胞的质膜融合。UCB-MSC-exo 携带蛋白质和RNA，可以前往受体细 胞（human diploid fibroblast, HDF）并 被 其 内化[16-17]。然后，UCB-MSC-exo 衍生的特定miRNA（例如miR-21-5p 和miR-125b-5p）可以调节HDF中的基因表达。miR-21-5p 靶向TGFBR2，而miR-125b-5p 靶向TGFBR1，从而抑制肌成纤维细胞分化，最终减少疤痕形成并促进伤口再生愈合[18-19]。目前UCB-MSCs 已被用于改善伤口愈合，据报道，其可以加速糖尿病患者伤口的愈合，促进机械伤口中抗疤痕因子的表达，以及刺激人体皮肤的再生[20-22]。与成人身体来源的MSC 相比，UCB-MSC表现出明显的优势，包括更好的自我更新、更多的多能分化特性和较低的免疫原性。

4 结语

本文主要是对从EXO 的来源和功能、慢性创面愈合的生理机制、外泌体促进慢性难愈合创面愈合的可能机制进行阐述。其中重点阐述了来自于各种间充质干细胞的EXO 可以通过诱导激活信号通路从而参与控制成纤维细胞调控，在此过程中可以推动细胞外间质的重建，减少炎症反应，促进细胞增殖和周围血管的形成，从而达到创面有效愈合的目的，特别是烧烫伤、糖尿病足溃疡等慢性创面。但由于对EXO 的研究，如功能及其机制并未完全了解，无法做到对其中的活性物质的精准调控。目前对慢性难愈合的治疗方式有生物制剂的输送，物理治疗方法，如高压氧治疗、低强度激光治疗和电刺激也用于加速慢性溃疡的愈合。但是这些治疗方法效果并不显著。相信随着时代的进步以及研究的深入，外泌体可以为更多的疾病带来治疗的灵感与方法。