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本文综述了干细胞衍生外泌体(SC-Exos)在皮肤伤口愈合中的应用,探讨其通过抗炎、促进血管生成、加速细胞增殖和增强抗氧化作用协同调节伤口愈合四个阶段(凝血、炎症、增殖、重塑)的机制,基于前期临床和实验研究验证其临床转化潜力。
周恒|王家琪|丁宇|梁焕|秦涛|王鹏蛟|高秀丽|何晓青
贵州中观生物科技有限公司,中国贵州省关山湖区林城西路95号,邮编550081
摘要
皮肤伤口的愈合,尤其是糖尿病溃疡等慢性伤口的愈合,面临诸多临床挑战,包括感染控制不足、炎症调节失衡以及传统疗法下的血管生成不足。当这些并发症出现时,迫切需要有效的治疗策略。干细胞衍生的外泌体(SC-Exos;除非另有说明,否则均指外源性应用的SC-Exos)是一种纳米级囊泡,含有蛋白质和核酸等生物活性成分,具有低免疫原性和高生物相容性。通过抗炎、促进血管生成、加速细胞增殖和增强抗氧化作用等多种机制,外源性应用的SC-Exos能够协同调节伤口愈合的四个阶段(止血、炎症、增殖和重塑)。这些功能效果基于外源性给药的临床前和临床研究得出。在相关的临床前模型中,外源性应用的SC-Exos能够优化炎症微环境,促进血管和胶原蛋白的形成,并减少病理性纤维化——这些效果在内源性外泌体中尚未得到直接验证。本文简要概述了SC-Exos的最新研究进展,并基于最近的临床前和临床研究评估了其作为皮肤伤口愈合治疗手段的潜力。
引言
作为人体最大的器官,皮肤起着重要的保护作用,能够抵御病原体和外部物理/化学刺激(Zakeri等人,2023年)。各种类型的损伤(包括烧伤和辐射损伤等急性创伤,以及糖尿病溃疡等慢性疾病)都会破坏皮肤的结构和稳态,从而导致伤口形成。伤口愈合是一个复杂的多阶段过程,涉及细胞迁移、炎症调节、血管生成、再上皮化和细胞外基质的重塑(Yi等人,2025年)。尽管皮肤具有一定的自我修复能力,但愈合过程常常会出现异常,导致伤口不愈合或形成病理性疤痕(如增生性疤痕、瘢痕疙瘩)(Agrawal等人,2023年;Cui等人,2025年)。
传统的伤口管理方法包括局部用药、敷料、皮肤移植、抗生素和生长因子应用。然而,这些方法存在诸多局限性:疗效不佳、缺乏针对性、不良反应(如色素沉着异常和疤痕增生)、治疗周期长、存在免疫排斥风险以及成本高昂(Nur等人,2025年;Mirhaj等人,2022年)。这些缺点未能缓解伤口护理带来的重大社会经济负担,凸显了创新疗法的迫切需求(Zawrzykraj等人,2023年)。近年来,干细胞疗法因其独特的优势而受到广泛关注。干细胞具有多向分化的潜力、自我更新能力以及刺激再生细胞因子分泌的能力,其在伤口愈合中的积极作用已得到广泛证实。然而,干细胞直接应用的瓶颈不容忽视:某些干细胞来源存在伦理争议,细胞异质性导致治疗效果不稳定;此外,干细胞在体内的存活时间较短,定向迁移至损伤部位的效果不佳(Trevor等人,2020年)。更重要的是,必须密切关注安全问题,如异常分化、致癌风险和免疫排斥(Volarevic等人,2018年;Chattopadhyay等人,2025年)。存储和运输的技术障碍进一步增加了其临床应用的难度(Moreira等人,2024年)。有趣的是,研究表明,利用条件培养基可以复制干细胞的生物效应(Qui?ones-Vico等人,2021年),而外泌体是这些效应的主要载体。这些直径介于30至120纳米之间的脂质双层囊泡曾被视为细胞代谢废物,但现在被认为是细胞间信号传递的“纳米信使”,通过包裹蛋白质、核酸和脂质等生物活性分子来实现。外源性应用的外泌体能够精确调节靶细胞功能,在伤口愈合过程中发挥多方面作用——这些功能主要基于其外源性给药的实验研究推断得出。与直接应用干细胞相比,外泌体具有明显优势:它们避免了与细胞来源相关的伦理争议和异质性问题,高生物相容性降低了免疫排斥风险(Kim等人,2023年);它们稳定性好且易于储存,克服了干细胞运输的挑战;外源性应用的外泌体具有调节炎症、促进血管生成、加速上皮再生和优化基质重塑等功能,在临床前模型中形成了完整的治疗网络效应,这些效果完全基于外源性应用。本文重点讨论了五种主要的间充质干细胞衍生的外泌体,即骨髓间充质干细胞衍生的外泌体(BMSC-Exos)、人脐带间充质干细胞衍生的外泌体(hUCMSC-Exos)、脂肪来源的间充质干细胞衍生的外泌体(ADSC-Exos)、毛囊间充质干细胞衍生的外泌体(HF-MSC-Exos)和真皮间充质干细胞衍生的外泌体(FDMSC-Exos),系统分析了它们在伤口愈合各阶段的的作用机制,包括抗炎、抗菌、抗氧化、增殖和血管生成功能,探讨了不同来源外泌体之间的特征差异及其临床转化潜力,为开发高效安全的伤口修复策略提供了理论支持。
节选内容
外泌体和细胞外囊泡
细胞外囊泡(EVs)是由几乎所有细胞类型释放的膜结合结构,负责细胞间的信息传递。根据生成机制、大小和形态特征,EVs主要分为三类:外泌体、微囊泡(也称为ectosomes)和凋亡小体(Vaiaki等人,2024年)。其中,外泌体作为研究最广泛的亚组,在再生医学领域受到了广泛关注伤口愈合
伤口愈合是对皮肤损伤(如机械性创伤、烧伤、糖尿病溃疡)的动态协调修复过程,涉及细胞、细胞因子和细胞外基质(ECM)的协同作用。这一过程包括四个相互关联且有序的阶段,每个阶段都受到严格调控以确保组织有效修复;任何环节的紊乱都可能导致慢性不愈合伤口或病理性疤痕(如增生性疤痕、瘢痕疙瘩)(Sun等人,临床前研究验证和临床转化潜力
外源性应用的SC-Exos由于其低免疫原性、高生物相容性和多途径调节能力(基于临床前研究),在皮肤伤口愈合方面显示出显著的临床转化潜力。其疗效和作用机制(基于外源性应用)已通过临床前研究和初步临床试验得到系统验证。在临床前研究阶段,来自不同干细胞来源的外泌体已经总结与展望
近年来,研究人员深入研究了来自各种来源的干细胞衍生的EVs在伤口愈合中的作用。作为纳米级囊泡,外源性应用的SC-Exos通过多种核心途径(调节炎症反应、促进血管生成、加速细胞增殖和迁移、增强抗氧化和抗菌能力)在临床前和初步临床研究中表现出强大的组织修复效果
未引用的参考文献
(Vaiaki和Falasca,2024年;Greening和Simpson,2021年;Zhang等人,2024年;Yang等人,2023年;Zhang等人,2023年;Zhang等人,2025年;Yang等人,2023年;Fang和Lan,2023年;Yadav等人,2024年;Negrescu和Cimpean,2025年)
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