金专科普|揭秘火爆出圈的外泌体:细胞间的超级信使,一次性全解析
前言
近年来,干细胞作为再生医学领域的佼佼者,具有广泛的应用潜力,可为那些难治性慢病患者提供新的治疗选择。然而,干细胞并非孤军奋战,在它们周围,有一群微小却至关重要的“伙伴”——外泌体。
美国抗衰老医学研究会主席Klatz博士称:“外泌体是干细胞技术的下一个发展方向”。
01 外泌体的发展历程
1983年,外泌体首次于绵羊网织红细胞中被发现。
1987年,Johnstone将其命名为“Exosome外泌体”。
1998年,L.Zitvogel等发现树突细胞(DC cell)也能产生有抗原提呈能力的外泌体,而且外泌体含有功能性的MHC-I类II类分子,还有共刺激因子。
2007年,H.Valadi等发现,细胞之间可以通过外泌体中的RNA来交换遗传物质。这意味着细胞可以通过外泌体影响另外一个细胞,甚至可以把自己的基因强加给另外一个细胞。
2013年,细胞内部囊泡(外泌体等)运输调控机制获“诺贝尔生理或医学奖”,使外泌体的研究达到全新的高度。
02 什么是外泌体
外泌体就像是细胞派出的小信使,它们是超级小的泡泡,大小在30-200纳米之间(想象一下,这比一根头发的直径还要小很多),并且这些小泡泡有一层完整的膜包裹着。细胞通过释放这些外泌体,可以把物质和信息传递给其他细胞,就像是细胞之间在传递小纸条一样,用来沟通和分享东西。
外泌体--生物界的“快递小王子”
打一个形象的比喻,外泌体就是生物界的“快递员”,它的囊泡运输机制可顺利穿过人体组织屏障,打开细胞信号通道,不断将满载miRNA、DNA、蛋白质(包括细胞因子)等物质的“包裹”,在细胞之间进行转移,从而影响受体细胞的功能,使细胞因子等物质能更好地作用于细胞。
03 外泌体的分布与来源
几乎所有类型的细胞都可以分泌外泌体,它们广泛存在于各种体液中,包括血液、眼泪、尿液、唾液、乳汁和腹水等。例如,间充质干细胞(MSCs)分泌的外泌体在再生医学和免疫调节中展现出重要作用。
05 外泌体的作用机制
不同细胞来源的外泌体有不同的特点和功能。多项研究表明,基于其内源性、生物相容性和多功能特性,外泌体可参与机体免疫调节、血管新生、细胞增殖及凋亡等环节,从而发挥组织修复的作用。
免疫调节
干细胞外泌体可降低巨噬细胞趋化蛋白 CX3CL1 及肿瘤坏死因子的表达,同时上调白细胞介素-10,降低局部炎症反应,起到免疫调节的作用。同时,干细胞外泌体可调节机体免疫,促进受损组织修复。
促进血管新生
有研究证明来自内皮组细胞的外泌体携带有促血管生成的 miRNA,如 miR-126、miR-296 和 let-7, 其能够在静止的内皮细胞中通过水平转移 RNA 激活血管形成。当 MSC 外泌体与血管内皮细胞体外共混培养条件下,MSC 外泌体可被血管内皮细胞摄取并内化,经检测发现,培养后的血管内皮细胞同样高表达 MSC 外泌体携带的促血管化。
促进细胞增殖
促进细胞增殖、抑制细胞凋亡,科学家在实验中发现骨髓 MSC 分泌的外泌体具有保护肾功能的作用,其修复能力与其母体细胞无显著性差异。其通过上调bcl-xl等抗凋亡基因,下调Casp1等促凋亡基因,同时活化细胞外信号调节激酶,以促进细胞增殖,抑制细胞凋亡,从而发挥组织修复作用。
而且根据当前国内外研究,干细胞外泌体促进血管新生的机制与其向靶细胞转运具有促血管生成作用的 miRNA 有着密切的联系。
皮肤损伤修复
皮肤伤口通常需要精细组织修复,愈合不良会产生瘢痕,若发生坏死,不仅会破坏皮肤的屏障功能,而且对疼痛、温度和触感的感知也会发生变化。
科学家发现,干细胞来源外泌体能抑制靶基因α-SMA 的表达和减少胶原蛋白Ⅰ沉积,可抑制皮肤伤口愈合过程中肌成纤维细胞的分化,从而减少瘢痕形成,促进皮肤伤口愈合。
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06 外泌体改善皮肤问题
外泌体内含有多种生长因子及细胞因子及抗炎作用。
外泌体面部应用的年轻化表现:
改善疤痕和问题皮肤的外观
改善毛孔和皮肤纹理问题
修复和治愈皮肤受损组织
减少年龄感,改善皱纹、细纹和下垂的皮肤,呈现年轻化
增加保湿水平,使干燥的皮肤丰满,并提亮肤色,改善肤质
减少皮肤发红、改善皮肤炎症
使皮肤弹性恢复300%,局部皮肤胶原水平可提升6倍
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写在文末
现在,越来越多的研究结果显示,外泌体在医学诊断、疾病治疗以及生物技术等多个领域都有着巨大的应用潜力。它们就像是疾病的“密码本”和治疗的新钥匙,正在为我们理解和治疗各种疾病打开新的大门。作为新型的诊断工具和治疗策略,外泌体正展现出前所未有的价值和前景。
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