干细胞源性外泌体在四大损伤修复中作用的研究进展

干细胞源性外泌体在四大损伤修复中作用的研究进展

器官和组织发生损伤后，干细胞自身的增殖与分化在损伤修复中只发挥很少一部分作用，其修复作用主要是通过干细胞旁分泌功能发挥。外泌体是以胞吐方式分泌到细胞外的纳米级囊泡，靶细胞吸收外泌体后其自身功能会受到调节。干细胞源性外泌体通过传递蛋白质、脂质和微小RNA(miRNA)实现细胞间的通讯。干细胞源性外泌体的靶向性和生物学特性是由其携带的miRNA水平决定的。外泌体到达靶细胞并发生融合后，通过降解后再表达来改变靶细胞的基因表达。此外，干细胞源性外泌体的RNA和蛋白质还会通过细胞归巢作用来限制损伤的发展。
干细胞源性外泌体在创面愈合、关节损伤、骨折愈合和心脏损伤中的作用机制作一综述。
一、干细胞源性外泌体在创面愈合中的作用及相关机制
在损伤修复领域中，干细胞发挥了巨大作用，旁分泌或自分泌是干细胞产生细胞因子的主要方式，而这些细胞因子可以影响修复细胞的增殖和迁移。
Rodriguez等研究结果表明：采用脂肪干细胞处理皮肤全层缺损，实验组的愈合率较对照组显著增加，研究结果为干细胞修复皮肤缺损创面提供了新的视野。有研究证明，脂肪干细胞可以促进成纤维细胞的迁移与增殖，旁分泌是其主要作用方式；另外也有研究结果表明，干细胞源性外泌体在受损的血管和创面修复中，与其来源的母细胞有相似的功能。
Kang等实验结果表明，创面组织血管形成的过程中，缺氧诱导因子-l受llliR-3l含量的靶向调节，脂肪干细胞源性外泌体的11liR-3l可以显著促进受损创面周围血管的形成。二、干细胞源性外泌体在关节损伤中的作用及相关机制
在损伤后的关节腔微环境中，可以代偿性分泌干细胞源性外泌体，抑制炎性因子的产生，从而延缓炎症进程，保护受损的关节。
实验结果证明，软骨的发育与miR-140含量的变化紧密关联，在骨性关节炎中,患者miR-140的表达显著降低，受miR-140调控的啪基因呈现高表达。
Li等实验证明，干细胞源性外泌体可以通过调节miR-146a／b的含量来减少炎性因子的表达，治疗骨性关节炎。

干细胞源性外泌体主要通过传递mRNA、miRNA、蛋白质和脂质等来实现细胞间的通讯，进而改变靶细胞的生物学特性。
zhang等研究结果表明，抗cD3活化的T细胞可以摄取类风湿关节炎患者血液提取的外泌体，类风湿关节炎源性外泌体与正常细胞外泌体通过信号传递，激活核因子KB和丝氨酸／苏氨酸激酶信号通路来抑制细胞凋亡。干细胞源性外泌体在关节炎中作用机制的研究对于治疗关节炎具有重要的作用。
三、干细胞源性外泌体在骨折愈合中的作用及相关机制
Hao等研究结果证明，干细胞源性外泌体通过携带选择性生物活性物质，促进损伤部位新生血管的形成，同时促成多能干细胞向成骨分化，增加基质矿化与无机盐沉积，缩短骨折后愈合时间。
有研究表明，骨折愈合过程中，miRNA可以在骨细胞间与干细胞间传递遗传物质，实现骨折修复重建的转录后调控，从而缩短骨折愈合周期。

干细胞源性外泌体miRNA具有激活靶细胞、促进血管形成和成骨分化的作用。
Furuta等研究结果表明，高表达状态的骨髓间充质干细胞外泌体的miR。4332和miR-21可以明显缩短骨折愈合时间，通过对调控骨骼肌细胞外泌体的成分实验发现，调控成分对骨骼肌干细胞和微环境的功能改善都有积极作用。
四、干细胞源性外泌体在心脏损伤中的作用及相关机制
通过心肌损伤模型实验表明，干细胞移植后旁分泌途径为主要作用方式，干细胞源性外泌体通过抗凋亡和抗纤维化，加速受损心肌血管生成，来实现受损心肌细胞尽快恢复。心脏损伤过程中，血肌钙蛋白增高是确诊的重要生物标志物之一。
有实验结果证明，干细胞源性外泌体通过对哺乳动物的自噬相关蛋白和雷帕霉素靶蛋白水平调节来降低自噬作用。

心脏纤维母细胞源性外泌体在氧化应激条件下可以保护受损心肌，其机制可能是通过蛋白激酶C信号通路来调控心肌细胞线粒体ATP敏感的离子通道，从而增加受损心肌细胞的存活率。

五、总结与展望
随着研究的不断进展，干细胞源性外泌体在细胞之间通讯的机制逐渐浮出水面，干细胞源性外泌体在创面愈合、关节损伤、骨折修复以及心脏损伤修复中发挥了积极的作用。
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