新进展--外泌体(Exosomes)在皮肤病学的历史与前沿

外泌体是纳米级的细胞外囊泡，能够在细胞之间运输细胞物质。外泌体的直径在40到200nm之间，最早于20世纪80年代被发现，最初被认为只是细胞的废物产物。然而，后续研究揭示外泌体是细胞之间生物活性分子（包括蛋白质、脂质和核酸）的重要载体，在多种生理和病理过程中发挥重要作用。 

外泌体与内体不同，内体是细胞内的膜结合性细胞器，负责细胞信息物质的分拣和运输。早期内体逐渐成熟为晚期内体，也称为多泡体（MVBs），其中包含许多腔内囊泡。当这些MVBs与质膜融合时，它们所含的腔内囊泡被释放到细胞外空间，形成外泌体。因此，外泌体通过将原本细胞内的物质向外运输，在细胞外通讯中发挥着专门的作用。 

外泌体参与了多种生物过程，包括免疫反应、细胞增殖和组织修复。此外，它们在疾病机制中的作用也日益受到关注，涉及癌症、神经退行性疾病和心血管疾病等领域。外泌体在细胞之间传递分子信息的能力为理解疾病发病机制和探索创新治疗策略开辟了新的途径。

外泌体具有脂质双层膜，包裹着多种生物分子，包括蛋白质、脂质和核酸。脂质双层提供了结构完整性，并有助于这些分子的选择性包装和运输。外泌体表面富含四跨膜蛋白（如CD9、CD63和CD81）、整合素和主要组织相容性复合体（MHC）分子，这些分子参与靶向和黏附到受体细胞。内部，外泌体还携带细胞质蛋白、酶、转录因子、细胞外基质蛋白、受体以及如mRNA、miRNA和DNA等核酸（图1）。 

外泌体的生物合成是一个高度调控的过程，涉及多个关键蛋白，尤其是Rab家族的小GTP酶成员。例如，Rab27通过调节质膜磷脂酰肌醇的动态变化，在内体和质膜处控制外泌体的形成。另一个关键参与者Rab35主要定位于质膜，并显著影响外泌体的释放，其抑制会导致外泌体分泌量显著减少约50%。Rab11参与钙诱导的多泡体（MVBs）的同型融合和成熟，这些上游事件对外泌体的释放至关重要。 

Ral/Arf6/PLD2/syntenin/Alix轴对外泌体的生物合成也至关重要。抑制Ral GTP酶会导致多泡体在质膜附近积聚，并显著减少外泌体及其标志蛋白的分泌。该通路涉及Arf6和PLD2，它们对外泌体中硫酸软骨素蛋白多糖（SDCs）的释放至关重要，并依赖于syntenin与Alix之间的相互作用。这些相互作用确保了外泌体货物的选择性包装和释放，这对于它们在受体细胞中的功能角色至关重要。 

尽管最初认为内体分选复合体（ESCRT）对外泌体的生物合成至关重要，但其作用的实证支持存在分歧。ESCRT有助于膜的变形和断裂，这些过程对于MVBs内腔内囊泡的形成至关重要。某些ESCRT组分（如液泡蛋白分选基因4，VPS4）ATP酶对于CD63等常见标志物的外泌体分泌似乎并非必需。这表明可能存在替代或互补的通路参与外泌体的生物合成，需要进一步阐明。 

外泌体可能作为独特的生物标志物，因为它们能够容纳多种分子货物，同时保护这些分子免受降解。这些纳米级囊泡通常被释放到各种体液中，如血液、尿液、唾液和脑脊液。它们的分子组成与来源细胞的生理或病理状态密切相关。这一特性推动了广泛的研究，探索其作为非侵入性诊断和预后工具的潜力，特别是在肿瘤学、神经退行性疾病和心血管疾病等领域。 

在皮肤色素沉着的背景下，人角质形成细胞释放的外泌体通过将特定的miRNA转移到黑素细胞中，调节色素沉着，改变基因表达和酪氨酸酶活性。这些外泌体既可以抑制也可以促进黑素生成，研究表明，微眼相关转录因子水平的降低会导致黑色素生成减少，而紫外线B刺激后酪氨酸酶活性增加。这表明角质形成细胞的外泌体可能通过微眼相关转录因子依赖和非依赖途径检测低色素沉着和高色素沉着障碍。 

外泌体在医学美容中作为潜在的治疗选择出现，有助于伤口修复、抗衰老、减少色素沉着和管理脱发。这些囊泡利用包裹的miRNA和生物活性分子来协调各种生物过程。间充质干细胞来源的外泌体（MSC-EXOs）在调节巨噬细胞极化中发挥重要作用，这对于调节炎症反应和增强伤口愈合至关重要。它们通过促进止血、抑制炎症、加速组织重塑和减少疤痕形成来促进伤口闭合，涉及MAPK和ERK等信号通路。

在抗衰老干预中，来自人诱导多能干细胞（iPSC-EXOs）的外泌体通过抑制如β-半乳糖苷酶等标志物来减轻细胞衰老，从而保持细胞功能。此外，富含烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）前体的外泌体补充细胞NAD+水平，这对于代谢过程和长寿至关重要。

在皮肤科中，外泌体通过调节黑素生成途径、通过miRNA介导的降解抑制黑色素合成以及影响关键黑素生成蛋白（如黑素细胞诱导转录因子，MITF）来调节皮肤色素沉着。来自人脐带间充质干细胞（hUCMSCs-Exos）的外泌体激活ERK信号通路，有效减少黑色素生成，解决色素沉着问题。此外，在脱发治疗中，外泌体刺激毛乳头细胞的增殖和激活，这对于头发生长和维持至关重要。调节毛囊信号和抑制抑制性蛋白为头发再生提供了新的治疗方法。 

外泌体在医学美容中受到广泛关注，主要通过局部应用和局部注射方法实现。局部应用涉及直接皮肤应用，或使用微针和经皮药物递送系统来增强外泌体穿透皮肤的能力，而局部注射则指皮下注射。尽管这些方法已被使用，但目前尚无标准化协议或确定最有效的给药途径。外泌体的疗效取决于其来源和给药方法。

外泌体的局部应用允许针对性和受控剂量。一项关于外泌体和miRNA-221-3p在小鼠皮肤损伤模型中的研究表明，两者局部应用均可促进伤口愈合。经皮药物递送系统可以通过促进活性成分直接传递到表皮以下，显著提高皮肤吸收率，减少活性物质的损失，从而增强外泌体的疗效。该领域的一个显著进展是基于微针的递送系统，与传统局部应用和皮下注射相比，其疗效更为显著。例如，微针技术结合小分子药物和间充质干细胞（MSC）来源的外泌体已被证明可以增强治疗效果，如促进头发生长和色素沉着。 

外泌体的局部注射，特别是皮下注射，具有许多优点，包括不良反应少和给药方便。研究表明，外泌体的皮下注射可以通过促进再上皮化、胶原沉积和皮肤细胞增殖来加速伤口愈合。例如，DF-Exo的皮下注射显著改善了糖尿病小鼠皮肤损伤的愈合。此外，脂肪来源的MSC外泌体已被发现可以减少经表皮失水，增强角质层水合，并减少炎症细胞因子的表达，从而有助于伤口愈合。将外泌体纳入水凝胶（如壳聚糖/蚕丝水凝胶）已被证明具有增强的伤口愈合能力，表明这些联合方法可能提供更具针对性和有效的治疗选择。 

尽管局部和可注射外泌体疗法都取得了令人鼓舞的结果，但目前对于最有效的给药方法仍未达成共识。选择这些方法可能取决于具体的临床场景和外泌体的来源。经皮药物递送作为一种能够穿透角质层、提高皮肤对活性物质吸收率并最小化副作用的方法，正逐渐成为首选方法。这种方法在医学美容中的未来应用具有巨大潜力，为注射提供了一种更安全、更便捷的替代方案。 

外泌体在医学美容中的有效应用在很大程度上依赖于其大规模生产和保存。外泌体的异质性对外泌体的工程化生产提出了挑战。不同的分离、纯化和保存方法可以显著影响外泌体的产量和活性。最近在工程化生产技术方面的进展，例如使用聚乙二醇（PEG）水凝胶和三维培养系统，使得能够生产出功能稳定的外泌体。 

外泌体作为抗衰老皮肤年轻化的关键调节因子，因其在细胞间通讯和调节人皮肤成纤维细胞（HDF）特性方面的强大能力而受到广泛关注。特别是，来自三维培养的HDF球体（3D-HDF-exos）的外泌体已显示出显著的生物学效应，包括通过下调TNF-α和上调TGF-β增加I型前胶原合成和减少MMP-1表达。在体外环境和裸鼠光老化模型中，3D-HDF-exos与骨髓来源的间充质干细胞（BMSCs）的外泌体相比，显示出更优越的真皮胶原沉积能力。这表明其具有增强胶原生物合成和减轻炎症的潜力，从而赋予皮肤成纤维细胞抗衰老特性。 

此外，来自多能干细胞（PSCs）的外泌体，特别是人诱导多能干细胞来源的外泌体（iPSC-exos），已显示出在改善HDF的UVB诱导光老化和自然衰老方面的功效[29]。从机制上讲，iPSC-exos被发现可以减少衰老相关β-半乳糖苷酶（SA-β-gal）活性和MMP1/3表达，同时恢复衰老HDF中的I型胶原水平。这些年轻化效应是通过胚胎干细胞（ESCs）来源的外泌体mmu-miR-291a-3p调节TGF-β受体2通路介导的。这些发现强调了ESC来源的外泌体作为细胞外干预皮肤衰老的有前途的候选者的治疗潜力，值得在临床应用中进一步探索。 

脱发的发病机制涉及复杂的相互作用，受遗传倾向、激素波动、免疫失调、营养缺乏、药物、心理压力和自然老化过程的影响。在毛囊稳态中，位于毛囊基部的毛乳头细胞（DPCs）调节毛发周期和再生。来自不同细胞来源的外泌体，如脂肪来源的干细胞（ADSCs）和间充质干细胞（MSCs），已显示出通过涉及微RNA（miRNA）的复杂机制在脱发治疗中发挥有希望的作用。这些miRNA调节关键信号通路，包括Wnt/β-catenin和BMP通路，对于调节DPC活性和毛囊干细胞增殖至关重要。实验研究表明，外泌体介导的miRNA递送促进了毛囊从休止期（telogen）向生长期（anagen）的转变，促进了头发生长，对抗了由免疫介导因素加剧的脱发状况。 

最近的进展强调了外泌体作为免疫介导脱发的无细胞治疗策略的治疗潜力。研究表明，特别是富含特定miRNA的外泌体，可以刺激毛乳头细胞增殖，增强毛囊再生，并调节毛发生长信号通路。来自ADSCs的外泌体已被证明可以通过调节miR-22和Wnt/β-catenin通路来促进DPC增殖，维持毛囊活力。同样，来自人MSCs的外泌体通过调节Akt磷酸化和Bcl-2表达激活DPCs中的毛发生长诱导特性，这对于启动和维持头发生长阶段至关重要。

来自间充质干细胞（MSCs）和诱导多能干细胞（iPSCs）的外泌体因其能够促进多种再生过程而在伤口愈合应用中显示出显著潜力。来自iPSC来源的MSCs（iPSC-MSC-exos）的外泌体已被证明可以通过促进胶原合成、增强血管生成和增加细胞增殖来加速皮肤伤口愈合。这些外泌体通过刺激ERK1/2磷酸化来提高皮肤细胞增殖，最终有助于更快的再上皮化、减少疤痕形成和更好的整体伤口愈合效果。此外，iPSC-MSC-exos缺乏免疫原性，使其成为在多样化患者群体中用于治疗的有吸引力的选择。 

除了iPSC-MSC-exos外，来自iPSC来源的角质形成细胞（iPSC-KC-exos）的外泌体也在伤口愈合中发挥着关键作用，特别是在增强角质形成细胞和内皮细胞迁移方面。研究表明，iPSC-KC-exos通过miR-762介导的细胞迁移调节机制在深二度烧伤模型中促进伤口愈合。这些外泌体有助于再上皮化和血管生成，这是伤口愈合过程中的关键阶段。此外，来自人胚胎干细胞（hESC-exos）的外泌体已被发现可以通过激活Nrf2通路来恢复衰老内皮细胞的活力并促进血管再生。这些发现共同突显了外泌体在伤口愈合中的有希望的治疗应用，提供了创新的无细胞方法来增强组织再生和修复。 

外泌体的局限性包括标准化外泌体生产和分离的困难，因为产量和组成可能因来源细胞类型、培养条件和分离技术而显著变化。这种变异性在确保批次间一致性方面带来了挑战，这对于临床应用和比较至关重要。此外，缺乏标准化的外泌体表征和定量协议进一步复杂化了基于外泌体的疗法的可重复性和可靠性。

另一个主要挑战是潜在的非靶向效应和意外的生物反应。尽管外泌体通常被认为比整个细胞的免疫原性低，但它们仍然可能引发免疫反应，特别是当它们来自异体来源时。此外，外泌体携带多种生物活性分子，可能会对受体细胞和组织产生不可预测的影响，引发关于不想要的促炎或致癌活性的安全性担忧。

此外，外泌体生产的可扩展性仍需要进一步发展。解决这些标准化和安全性问题是推进外泌体的临床使用并实现其在再生医学及其他领域中充分发挥治疗潜力的关键。 

外泌体的研究代表了生物医学科学的前沿，为细胞通讯提供了深刻见解，并为疾病诊断和治疗提供了新的方向。随着我们理解的加深，外泌体的临床和治疗应用可能会扩大，为一系列医疗和美容挑战提供创新解决方案。

全文参考文献：

Nina Schur et al. Exosomes: Historical Evolution and Emerging Roles in Dermatology. J Cosmet Dermatol. 2025 Jan;24(1):e16769. doi: 10.1111/jocd.16769.