皮肤愈合三大步,步步都有干细胞外泌体来帮忙
慢性创伤的病因各不相同,所有这些都给卫生保健系统带来沉重负担,患有糖尿病和肥胖症的患者患慢性创伤的风险很高。
绝大多数有长期开放性伤口的人通常也有其他主要的健康状况,同时出现多种慢性疾病称为共病。慢性创伤往往因共患病而复杂化,因此很难将慢性伤口本身作为一种疾病来追踪。
在全球范围内,以外科伤口和慢性溃疡为目标的先进伤口护理市场预计到2024年将超过220亿美元,原因是技术进步、慢性伤口发病率上升、政府资助增加和老年人口增加。
皮肤可保护机体免受环境挑战,但皮肤大面积受损后,无法正常愈合,特别是在患有糖尿病(慢性伤口或溃疡)等疾病的情况下。因此加速皮肤组织再生、更快地恢复受损皮肤功能,是皮肤组织再生修复的重点。
皮肤创面愈合包括3个阶段:炎症期、增殖期和重塑期。这些阶段的生物过程紧密协调,以确保至关重要的皮肤屏障功能。
在这三个主要阶段之前,也有专家认为需要关注一个伤口出血凝集期,这个时期是血小板形成血栓保护受伤部位。最近的一项研究结果表明了MSC-EXO在伤口愈合过程中对伤口止血的潜在益处,即人类脐带来源的MSC-EXO(UC-MSC-EXO)在体外可以诱导凝血。
相关研究表明,MSC-EXO在皮肤再生过程3个阶段中均发挥了重要作用。
炎症期
炎症期的特点是细胞因子的活化,招募负责组织清创的细胞。中性粒细胞是这一阶段早期最重要的细胞,负责吞噬和释放细胞因子以诱导炎症。在炎症晚期,巨噬细胞成为主要的细胞类型,起着控制炎症的作用。这就是为什么巨噬细胞的正常功能是维持伤口区域内稳态的关键。
在炎症阶段,良好的炎症调节可加速伤口愈合过程。炎症是机体对有害刺激的自我防御机制,目的是恢复生物体的体内平衡。因此,急性和良好的炎症调节有利于伤口愈合,而慢性和不适当的炎症反应可能导致伤口愈合延迟,包括纤维化、过度的疤痕形成或上皮形成抑制。巨噬细胞是皮肤再生过程中的主要炎症细胞,分为促炎性M1型和抗炎性M2型两种不同的表型极化。MSC-EXO可促进巨噬细胞向抗炎性M2表型的极化。
此外,伤口组织中存在的B淋巴细胞和T淋巴细胞在伤口愈合中也具有一定的作用:B淋巴细胞不仅分泌抗体,还通过产生各种细胞因子和生长因子来影响免疫反应;活化的调节性T细胞可通过减少IFN-γ的产生和降低促炎性M1巨噬细胞的积累来促进伤口愈合。研究表明,MSC-EXO可以调节B淋巴细胞的分化和增殖,也可以抑制T淋巴细胞的增殖,还能将活化的T淋巴细胞转化为调节性T细胞表型,从而发挥免疫抑制作用。
糖尿病大鼠皮肤创面愈合的进展:a不同时间点不同组的伤口表现;b糖尿病大鼠3d皮肤损伤的组织学分析,炎症细胞浸润明显减少(黑色箭头)和促进新的小毛细血管的出现(白色箭头)
增殖期
增殖期从伤后4天开始,至第20天结束,以迁移、增殖、细胞外基质沉积和血管生成为特征。过渡到下一阶段对于伤口的正常愈合是必不可少的,在慢性伤口中不能正常发生。
在增殖阶段,成纤维细胞可从周围正常组织迁移到损伤部位,并产生各种基质蛋白,包括Ⅰ型胶原蛋白和Ⅲ型胶原蛋白,以促进疤痕组织的形成。不同组织来源的MSC-EXO都能促进成纤维细胞和角质形成细胞增殖,调节细胞的迁移以及基质的生成,从而促进皮肤再生;
来源于间充质干细胞/基质细胞的细胞外囊泡可诱导成纤维细胞和角质形成细胞的增殖
胎盘MSC-CM同时含有血管生成因子和血管抑制因子,促进内皮管的形成,PLMSC-exo被整合到内皮细胞中,这些外显子刺激内皮管的形成和迁移,增强血管生成相关基因的表达。表明PLMSC-exo在体外和体内均能促进血管生成。
胎盘MSC-exo在体内促进血管生成活性
重塑期
重塑期,也是最后一个阶段的特点是伤口收缩和胶原重塑,这个阶段胶原沉积异常会导致瘢痕疙瘩等疤痕畸形。
正常的疤痕是重建和伤口愈合的最后阶段的一部分。过度瘢痕是肌成纤维细胞产生胶原异常和皮肤功能丧失的结果。减少瘢痕形成是干细胞EVS的一个有趣的特点。
人羊膜干细胞EVS可以通过控制细胞外基质的沉积来减少瘢痕形成,同时EVS也能改善纤维的组织,与健康皮肤的形态更接近。也有研究认为脂肪干细胞EVS通过抑制转化生长因子-B/Smad 2途径而抑制成纤维细胞的分化。
有研究对干细在伤口愈合的早期,这些EVS诱导I型和Ⅲ型胶原蛋白的表达,但在晚期,EVS的作用转向抑制胶原的表达,这有助于减少疤痕。 (如下图)
胞外泌体的 作用做了很好解释,即
总结
MSC-EXO可参与皮肤创伤愈合的炎症、增殖和重塑3个阶段,通过介导炎症反应和免疫调节,以及对细胞增殖、迁移和基质形成等方面的促进,对皮肤损伤再生发挥积极作用。
可谓是皮肤修复三大步,步步都有干细胞外泌体来帮助!
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