外泌体促使伤口愈合

外泌体促使伤口愈合

皮肤损伤通常由阳光、寄生虫或跌倒等因素引起，通常会导致开放性擦伤，并可能感染。皮肤损伤在一个复杂的过程中愈合，该过程发生在四个重叠的阶段：（1）止血、（2）炎症、（3）增殖、（4）成熟/重塑。在第一阶段止血，血小板形成血凝块以防止失血。同时，血小板分泌激素、细胞因子和趋化因子，包括肿瘤生长因子-β（TGF-β）、表皮生长因子 （EGF）、血小板来源生长因子（PDGF）和成纤维细胞生长因子（FGF），以吸引炎症细胞（对伤口愈合很重要的生长因子）。炎症是伤口愈合的第二步，在损伤后24小时内开始，因为中性粒细胞浸润伤口并分泌产物，例如活化B细胞（NF-кB）的Toll样受体（TLR）和核因子к-轻链增强子，以吸引和激活促炎（M1）巨噬细胞。M1巨噬细胞吞噬病原体，产生氧化爆发，并在包括信号转导器和转录激活剂3（STAT-3）在内的产物促进M1巨噬细胞极化为抗炎M2巨噬细胞之前去除凋亡细胞，从而刺激炎症分辨率。然后随着角质形成细胞和成纤维细胞在伤口边缘增殖而开始增殖。VEGF和FGF水平的增加刺激血管生成，血管生成是形成新血管以将必要的营养，氧气和生长因子输送到受损组织的过程。成纤维细胞分泌未成熟的III型胶原蛋白形成新的细胞外基质（ECM），然后分化成肌成纤维细胞。这些细胞具有收缩能力，将伤口的边缘拉在一起。最后，在成熟阶段，前ECM被多种酶降解，包括基质金属蛋白酶和纤溶酶原激活剂，因为III型胶原蛋白被成熟的I型胶原蛋白取代。与其他伤口愈合阶段相比，瘢痕重塑是一个更长的过程：在数月或数年内，瘢痕组织最终出现。这些阶段的正确顺序、时间和调节在伤口愈合过程中至关重要，任何进展中的犯罪都可能导致慢性溃疡或增生性瘢痕形成。其中的主要危险因素是潜在的疾病，如衰老、糖尿病和顽固性感染。不温柔和的成纤维细胞活性导致肥厚性瘢痕形成，并可能退化为瘢痕疙瘩。

 （图片出处：National Library of Medicine；doi: 10.3390/cells10081959）

伤口愈合的阶段：伤口愈合过程中涉及的主要事件是止血、炎症、增殖和重塑。

（1）止血是血液凝固的过程，是伤口愈合的最短阶段，仅持续几分钟。

（2）炎症期包括凝血、吞噬、清除异物以及在损伤部位募集生长因子和抗炎细胞。

（3）增殖阶段包括纤维增生、血管生成和细胞迁移、细胞募集、再上皮化和伤口收缩。

（4）最后，在重塑阶段，I型胶原蛋白取代伤口部位的III型胶原蛋白。最终，通过细胞凋亡形成疤痕。

其中一种有希望的方法是利用MSCs开发细胞疗法，以及MSC-Exos在伤口愈合和再生中的可能作用。尽管使用间充质干细胞的研究表明，自体和同种异质干细胞都能产生有希望的结果，但一些研究表明，当应用于慢性伤口时，来自间充质干细胞的条件培养基的有效性和再生能力与间充质干细胞相似或更大。因此，已经发现MSC衍生的外泌体分泌组携带可溶性因子和代谢物，在伤口愈合过程中起重要作用。最近的研究强调了MSC-Exos的潜力，特别是外泌体的生长因子和microRNA含量，作为慢性皮肤溃疡和增生性瘢痕形成的治疗，以及外泌体在调节伤口愈合不同阶段中的可能作用。外泌体可以靶向多种途径，包括磷酸肌醇3激酶（PI3K）/AKT、ERK和STAT-3，这些途径对于通过肝细胞生长因子（HGF）、胰岛素样生长因子-1、神经生长因子（NGF）和基质细胞衍生因子等下游靶标促进和加速伤口愈合至关重要。此外，一项研究表明，MSC-Exo给药诱导的VEGF呈趋势增加。除了通过下游过程激活生长因子外，在不同来源的MSC分离的外泌体中也发现了VEGF、HGF和PDGF等生长因子。在脐带MSC-Exos中发现TGF-β水平较低，当外泌体进一步装载TGF-β货物时，可刺激血管形成和基质重塑。外泌体通过其对生长因子的影响和包含，具有细胞增殖和分化调节特性以及高免疫调节、免疫抑制和血管生成活性，这已在细胞培养和动物模型中得到证实。

外泌体已被确定为炎症的重要调节因子。重要的是，外泌体甚至在慢性炎症的情况下也是有益的，例如在糖尿病患者中发现的，其中较高水平的葡萄糖阻碍了适当的巨噬细胞极化（M1→M2），使这些患者容易出现慢性皮肤伤口。MSC-Exos可促进巨噬细胞极化并减弱细胞因子分泌以解决炎症期。这些影响部分可以通过microRNA来解释，因为miR-132等microRNA在炎症期间高度上调，并且可以通过调节TLR诱导M2极化。研究发现，位于MSC-Exos内的miR-132可以提高IL-10的表达并降低NF-кB、IL-6和IL-1β的水平，有利于炎症消退。从广义上讲，外泌体对增殖、胶原沉积和血管生成显示出显著的有益作用，即使在慢性伤口和糖尿病等合并症状态下也是如此。几种microRNA参与此步骤，包括miR-132，miR-126和miR-21。miR-132在增殖中起作用，因为它可以增加STAT-3和ERK途径的活性，从而促进角质形成细胞的生长。加载miR-132的外泌体通过增加内皮细胞的管形成来改善血管生成。在缺氧样环境中，已发现外泌体富含miR-126，miR-126通过下游激活PI3K/AKT信号传导帮助血管生成。虽然在外泌体中可以找到许多miRNA，但有些是高表达的，包括miR-21。这种重要的microRNA已被证明对几种疾病和伤害有影响。miR-21促进角质形成细胞和成纤维细胞的迁移，刺激再上皮化，促进胶原蛋白合成。此外，miR-21可以解决炎症，因为miR-21在包裹凋亡中性粒细胞后在巨噬细胞中增加，这是从炎症过渡到增殖阶段的关键过程。此外，miR-21可通过抑制程序性细胞死亡蛋白4的表达来下调TLR-4介导的炎症。miR29a和miR29b在MSC-Exos中的水平也升高，并在调节TGF-β和细胞生长中起关键作用;除了高表达的miR-23a外，29家族对血管生成也有很大的影响。

外泌体，特别是MSC-Exos，在促进快速有效的伤口愈合方面显示出巨大的潜力。外泌体可以直接应用于损伤，在动物模型中已被证明可以促进胶原蛋白的合成以及成纤维细胞和角质形成细胞的增殖和迁移。这些影响部分归因于microRNA水平和蛋白酶活性的外泌体调控。然而，正在开发在新技术中利用这些多功能颗粒的更具创造性的方法，例如将外泌体掺入凝胶中，然后将其应用于损伤。由于递送速率缓慢而稳定，一些凝胶递送外泌体长达一周，因此已被证明比单次直接给药外泌体更有益。这些支架具有结构、水合作用和更高的治疗选择灵活性，因为水凝胶可用于从基础皮肤损伤到深部神经损伤的伤口。在伤口愈合策略的不断发展中，外泌体的广泛适用性和治疗益处只会扩大伤口愈合技术的前景和效率。

（ANEXT安龄生物科技研发中心）

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