外泌体:细胞的“信息传递使者”,或成抗衰老的新希望

lyw 157 2026-02-12 11:18:29

 

 

前言

近年来,介导细胞间通讯的外泌体成为再生医学以及医学美学领域的研究热点。一些细胞学及动物学试验表明,外泌体在延缓及逆转皮肤衰老方面效果显著,且具有发展前景。

 

皮肤衰老

 

衰老是生命个体的自然生物规律,各组织器官随时间累积不可避免地失去其结构和功能特征。目前认为人体衰老的机制主要包括基因组损伤、表观遗传改变、蛋白质平衡异常、线粒体功能异常、营养传感异常、端粒消减、细胞衰老、细胞通讯失常以及干细胞耗竭 [1]。皮肤衰老的机制尚未完全明确,目前主要认为是内源性因素与外源性因素共同作用的结果。前者主要指随着年龄增加,遗传因素和机体生理功能减退引起的皮肤老化,主要表现为皮肤干燥、胶原蛋白和弹性纤维减少以及皮下脂肪变薄;后者主要是指外部因素如空气污染,不良生活方式(高糖、高脂饮食等),以及紫外线(ultraviolet, UV)辐射等引起细胞毒性反应、皮肤屏障受损、细胞外基质受损和炎症反应的激活等导致的皮肤老化,主要表现为皮肤粗糙、色素沉着及皱纹等 [2,3]。研究发现 UV 或红外线辐照比内源性因素对皮肤的损伤更大,能够观察到更多的 DNA 损伤 [4]

在人体皮肤中,真皮细胞外基质(extracellular matrix,ECM)是由胶原蛋白、纤维连接蛋白、弹性蛋白、氨基葡聚糖以及非胶原糖蛋白等大分子物质相互交织形成的三维微环境,与细胞生存、增殖及代谢密切相关。人皮肤成纤维细胞(human dermal fibroblasts,HDFs)通过大量合成及分泌胶原蛋白和弹性蛋白等 ECM 成分,在维持皮肤强度和弹性方面发挥着关键作用 [5]。皮肤衰老使 HDFs 的数量减少,且增殖能力下降,胶原蛋白及弹性纤维的合成减少及修复能力降低,并加速了 MMPs 对现有胶原蛋白及基质的降解 [6]。 

近年来,通过改善 HDFs 功能及调节 MMPs 活性等成为皮肤抗衰老领域的研究热点。目前改善皮肤衰老状况的方法主要包括激光、手术和细胞疗法等,但这些方法各有缺点,并没有达到理想的皮肤修复和再生效果。最新的研究表明,外源性外泌体如干细胞外泌体,可以作为皮肤修复、再生和恢复皮肤组织活力的新型治疗方法 [7]

 

外泌体

 

外泌体(exosome,Exo)是一类具有完整膜结构的细胞外囊泡,直径40~160nm,密度为1.10~1.18 g/mg。外泌体起源于细胞内吞过程中形成的核内体,经过连续质膜内陷并与其他胞内囊泡和细胞器相互作用,产生外泌体的最终内容物——主要包括不同类型的细胞表面蛋白、细胞内蛋白、DNA、RNA、氨基酸和代谢物等,最后再从细胞中释放到细胞外。外泌体主要负责细胞间的物质转运和信息传递,能够影响邻近细胞的功能,同时保留其亲本细胞的一些生物学特性 [8]。外泌体可以调节细胞的增殖、分化、迁移和细胞凋亡等,具体取决于外泌体的来源、生理和病理状态,甚至精确的释放位点 [9]。在皮肤,外泌体介导的信息传递和细胞间通讯对于维持细胞功能和组织稳态是必不可少的 [10]

 

外泌体与抗衰

 

干细胞老化和耗竭是衰老的显著标志之一,已有研究表明,干细胞来源的外泌体能够促进皮肤的再生功能,而且比相应干细胞更安全、更容易储存和处理 [11]。外泌体中含有的分泌的生长因子在体内表达量极低,但却有极高的生物活性,在皮肤整形、美容、修复中都起着重要作用。

 

 

改善皮肤问题

干细胞外泌体含多种活性成分,根据组织需要激活成纤维细胞等,促进衰老皮肤中新生血管生成,刺激胶原蛋白合成,改善皮肤光泽度,抑制黑色素形成,从而提亮肤色,除皱,使皮肤饱满有弹性,整体上改善面部皮肤问题。

 

修复敏感性皮肤

外泌体具有修复受损肌肤的能力,对敏感性皮肤修复效果更为显著。例如可改善紫外线引起的过敏性皮肤,抑制紫外线诱导的MMP-2、MMP-13 过表达和多种炎症因子的释放,防止紫外线引起的光老化,并增加Ⅰ型胶原蛋白的生成。

 

美容面部填充

外泌体面部填充是面部年轻化的重要研究方向,可修复消瘦或凹陷的脸庞、恢复圆润曲线和整体提升面部轮廓,使面部显年轻化。

 

相关文献

 

近日,在国际知名期刊《cells》的一篇文章中,详细介绍了间充质干细胞衍生的外泌体疗法。间充质干细胞衍生的外泌体具有抗炎、抗衰老和伤口愈合作用[12]

外泌体能够唤醒和激活肌肤基底层处于休眠状态的表皮干细胞,加强细胞再生,促进新陈代谢,增强表皮细胞活性,激活成纤母细胞、修复胶原细胞、增强皮肤弹性、祛皱抗衰老,增强皮肤保水性。

 

来自《stem cells》的一篇论文,研究人员提取并纯化了间充质干细胞外泌体,与衰老的干细胞在同一培养皿进行培养,发现干细胞外泌体可以有效激发原本衰老的干细胞的生长[13]

 

小结

 

总而言之,干细胞外泌体作为一种全新的无细胞治疗工具,可以通过其独特的miRNA、lncRNA和酶含量发挥着抗衰老作用。它们不仅具有减少组织中衰老细胞的巨大潜力,可以在人体机体创造促再生环境以及保持组织稳态。相比于传统的干细胞疗法,外泌体应用不仅副作用更小,而且可应用范围十分广泛,总之,外泌体在人体皮肤抗衰方面值得期待!

 

参考资料:

  1. Lopez-Otin C, Blasco MA, Partridge L, et al. The hallmarks of aging [J]. Cell, 2013, 153 (6):1194-1217.

  2. Davinelli S, Bertoglio JC, Polimeni A, et al. Cytoprotective polyphenols against chronological skin aging and cutaneous photodamage [J]. Curr Pharm Des, 2018, 24 (2):99-105.

  3. Todorova K, Mandinova A. Novel approaches for managing aged skin and nonmelanoma skin cancer [J]. Adv Drug Deliv Rev, 2020, 153: 18-27

  4. Zhang W, Bai X, Zhao B, et al. Cell-free therapy based on adipose tissue stem cell-derived exosomes promotes wound healing via the PI3K/Akt signaling pathway [J]. Exp Cell Res, 2018, 370 (2):333-342.

  5. Tigges J, Krutmann J, Fritsche E, et al. The hallmarks of fibroblast ageing [J]. Mech Ageing Dev, 2014, 138: 26-44.

  6. Shin JW, Kwon SH, Choi JY, et al. Molecular mechanisms of dermal aging and antiaging approaches [J]. Int J Mol Sci, 2019, 20 (9):2126.

  7. Xiong M, Zhang Q, Hu W, et al.The novel mechanisms and applications of exosomes in dermatology and cutaneous medical aesthetics [J]. Pharmacol Res, 2021, 166: 105490.

  8. Kalluri R, Lebleu VS. The biology, function, and biomedical applications of exosomes [J]. Science, 2020, 367 (6478):eaau6977.

  9. Than UTT, Leavesley DI, Parker TJ. Characteristics and roles of extracellular vesicles released by epidermal keratinocytes [J]. J Eur Acad Dermatol Venereol, 2019, 33 (12):2264-2272.

  10. Yin L, Liu X, Shi Y, et al. Therapeutic advances of stem cell-derived extracellular vesicles in regenerative medicine [J]. Cells, 2020, 9(3):707

  11. Xu Y, Deng M, Cai Y, et al. Cell-free fat extract increases dermal thickness by enhancing angiogenesis and extracellular matrix production in nude mice [J]. Aesthet Surg J, 2020, 40(8):904-913

  12. https://www.mdpi.com/2073-4409/9/5/1157#B107-cells-09-01157

  13. https://academic.oup.m/stmcls/article/37/6/779/6409063

  14. 刘媛媛,张星月,张名望等.外泌体在皮肤抗衰及年轻化领域研究进展[J].实用皮肤病学杂志,2023,16(01):33-37.


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