外泌体已在包括皮肤在内的各种组织再生领域显示出其潜力,这些潜在的纳米载体表现出用于皮肤治疗的各种治疗特性。
皮肤是人体最大的器官,充当外部和内部环境之间的保护屏障。除了保护功能外,皮肤还是社会生活中的重要组成部分,可以增强自尊和自我一致性。而随着年龄的增长,皮肤是机体衰老最容易被观察到的,自古以来,人们一直致力于通过抗衰老治疗来改善皮肤质量,现如今,我们不断通过医美和化妆品来对抗或延缓抗衰老。
皮肤老化是一个随着时间推移,不可避免的过程。尤其是内在皮肤老化,例如,活性氧 (ROS) 的形成,会加速了皮肤的老化过程。再加上角质形成细胞萎缩,表皮层变薄,这会导致水分流失,增加皮肤的干燥和粗糙度。
另一个因素是加速端粒磨损,缩短端粒,导致皮肤老化。端粒是保护染色体末端的蛋白质-DNA结构,避免末端DNA序列的丢失。随着端粒随着时间的推移而缩短,细胞变得衰老。细胞衰老引起皮肤不同层的变化,加剧皮肤老化。然而,防止端粒缩短可能会产生严重的后果,例如癌症的形成。
此外,包括胶原蛋白和弹性蛋白在内的细胞外基质 (ECM) 成分由于基质金属蛋白酶 (MMP) 表达增加而减少,从而导致结构完整性丧失(拉伸强度和弹性降低)。相应的,真皮和表皮之间的连接减少导致皮肤变薄。因此,在老化的皮肤中观察到皱纹的形成。所有这些因素都会逐渐改变皮肤的细胞内环境,导致皮肤形态发生变化。
尽管目前的一些医美手段和护肤品已经显示出一些抗衰效果,但大多数手段或产品通常持续时间很短,无法持续有效的延缓皮肤衰老的速度。
外泌体在皮肤修复与抗衰老中的作用
近年来,外泌体对各种皮肤问题的影响得到了广泛的研究。外泌体的主要优点是高稳定性、非免疫排斥和对靶细胞的直接刺激。特别是,外泌体中包含的 miRNA 通过与 3'-非翻译区结合来参与各种细胞反应的调节。因此,单一成分(外泌体)可以产生多种治疗效果。
外泌体的再生能力
1、血管生成能力
随着皮肤老化,会发生各种变化,例如 I 型胶原蛋白含量减少、毛细血管网络紊乱、弹性纤维变性等。这些退行性变化可能导致皮肤组织中的血管结构减少。适当的血管化是健康皮肤的重要组成部分,它为皮肤细胞提供营养供应以维持其活动。
因此,可以通过增加血管数量来解决老化皮肤的一种解决方案。此外,血管化在伤口愈合中起着重要作用。各种研究显示了外泌体的血管生成特性。在一项研究中,在人脐静脉内皮细胞 (HUVEC) 上检测了人脂肪来源的 MSC 分泌的外泌体对血管生成的影响。
该研究证明了 microRNA (miR-125a) 在外泌体中在血管生成中的潜在作用。miR-125a 的过表达通过靶向 DLL4(Notch 信号通路的配体)增强了 HUVEC 中的血管生成。
在另一项研究中,比较了从年轻和老年志愿者身上分离的真皮内皮细胞 。结果,在两组中检测到的 miR-100、miR-126 和 miR-223 在老年志愿者组中均显着下调。在这些 microRNA 中,已知 miR-126 参与保护血管和新血管形成。
此外,在从人微血管内皮细胞系 (HMEC-1) 提取的外泌体中发现的 miR-214 显示出血管生成潜力。衰老细胞可以从相邻细胞分泌的外泌体中吸收 miR-214 以退出衰老状态。此外,外泌体 miR-214 可以调节血管的形成。
2、胶原蛋白合成
如前所述,真皮层由于老化皮肤中的 I 型胶原蛋白和弹性纤维的碎裂而受损。因此,重建真皮结构可能会导致皮肤抗衰老和伤口愈合。已知 MiR-21 可促进皮肤伤口愈合中的角质形成细胞迁移和上皮再形成。
另一项研究表明,miR-21 增强了伤口收缩和胶原蛋白沉积。例如,针对抗衰老目的评估了源自人类皮肤成纤维细胞球体的外泌体。在这项研究中,外泌体在 UVB 照射的裸鼠上进行了测试。外泌体处理组显示出增强的胶原合成和减少MMP-1 的产生。
具体而言,调节 MMP 抑制的 TIMP-1 和 TGF-β 上调,而 miR-196a 下调导致胶原合成增加。此外,在外泌体处理后,由于 UVB 照射而产生的深而宽的皱纹变得更浅更薄。
科学家研究了源自人脐带血间充质干细胞 (UCB-MSCs) 的外泌体对皮肤年轻化的影响。在外泌体中检测到的各种生长因子中,EGF 的浓度更高。当人类真皮成纤维细胞 (HDF) 暴露于外泌体时,胶原蛋白和弹性蛋白的产生增加。因此,UCB-MSCs 衍生的外泌体可用于重建真皮层。
外泌体已在包括皮肤在内的各种组织再生领域显示出其潜力,这些潜在的纳米载体表现出用于皮肤治疗的各种治疗特性。对外泌体的好奇心一直是进步和发展的驱动力发表了数千项研究,并且正在研究外泌体以实现商业化。使用外泌体作为成分,可以克服目前皮肤治疗的局限性。
(ANEXT安龄生物科技研发中心)
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