仁川国立大学 | 外泌体能够缓解皮肤衰老

干细胞源性外泌体是由干细胞分泌的无细胞囊泡，他们携带多种功能性蛋白质和遗传信息，在细胞间通讯中发挥着关键作用。

外，干细胞源性外泌体在细胞迁移、组织再生、损伤后心肌修复和骨折愈合等方面的研究也被广泛报道。

目前，大量研究表明干细胞源性外泌体通过调节皮肤生理和病理功能在伤口愈合、皮肤老化和瘢痕形成等方面发挥着重要作用，提示干细胞源性外泌体在美容皮肤病学中具有重要的发展潜力。

干细胞源性外泌体主要是指 脂肪来源干细胞（ADSCs）、间充质干 细胞（ MSCs）和多能干细胞分泌的 外泌体。这些干细胞的外泌体也是研究中应用最广泛的外泌体。干细胞源性外泌体在形态和结构上与其他外泌体相似， 不同之处在于外泌体膜外的表面蛋白和膜内信号传导。

重要的是，干细胞外泌体具有独特的再生、细胞增殖和伤口愈合 能力。如干细胞源性外泌体可以通过介导炎症小体修复肌肉缺血性损伤。

干细胞源性外泌体还可以促进成纤维细胞增 殖和改变细胞外基质（ECM）组成。随着对外泌体的深入研究，干细胞源性外泌体在美容皮肤病学中发 挥着至关重要的作用，尤其是在皮肤微环境、皮肤年轻化和 伤口修复方面。

皮肤老化与细胞损伤

皮肤老化是由内部和外部因素共同导致的。内在老化是 指年龄依赖性和自然老化，由基因决定；而外在老化是由环 境因素引起的，也称为光老化。紫外线 B（280~320 nm）是导致皮肤光老化的最主要环境因素。

紫外线 B 诱导 DNA 突变和间接氧化应激导致细胞损伤真皮和细胞外基质的成纤维细胞是皮肤年轻的重要指标。

皮肤老化的突出分子结构特点是胶原纤维的碎片化以及Ⅰ型和Ⅲ型胶原合成的减少。胶原蛋白是细胞外基质中最重要的蛋白质之一，它使组织看起来更饱满和更年轻。

弹性蛋白对皮肤弹性至关重要。然而，老化成纤维细胞的增殖和合成能力降低，无法产生足够的胶原蛋白。此外，基质金属酶的高表达加速了胶原蛋白的分解，最终导致皱纹和其他皮肤老化的外在表现。

在皮肤衰老的研究中，有研 究表明，干细胞源性外泌体在缓解皮肤老化方面占据着 重要地位。干细胞的培养基被分离成可溶性成分、大细胞 外囊泡和外泌体。研究发现，外泌体对成纤维细胞衰老的影响比其他成分更加显著。干细胞源性外泌体在缓解皮肤 衰老方面已被反复提及。

iPSCs外泌体能够缓解皮肤衰老

源自人类诱导的多能干细胞 （iPSCs）外泌体可以抑 制人成纤维细胞（HDFs）的老化。iPSCs 外泌体可以调节基质金属蛋白酶 -1/3（MMP-1/3）的表达水平，增加衰老 HDFs 中Ⅰ型胶原蛋白的表达。

韩国仁川国立大学和江原道大学的临床研究团队在国际专业期刊Int J Mol Sci. （国际分子科学）发表了题为Exosomes Derived from Human Induced Pluripotent Stem Cells Ameliorate the Aging of Skin Fibroblasts（来自人诱导多能干细胞的外来体改善皮肤成纤维细胞的老化）的研究报告。

该研究发现，经过 iPSCs 外泌体处理后，衰老相关 -β- 半乳糖苷酶（βSA-β-Gal） 的表达水平显著降低。基质金属蛋白酶 -1 （MMP-1）作为一种胶原酶，参与了 分泌酶合成，该酶可分解间质胶原蛋白Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型。

该研究指出，干细胞及其旁分泌因子已经成为再生医学的一种资源。许多研究表明，成体干细胞分泌的旁分泌因子，如外泌体，对皮肤老化具有有益作用。

然而，迄今为止，很少有报道证明了使用来源于人类多能干细胞的外来体来治疗皮肤老化。在这项研究中，研究人员从人诱导多能干细胞(iPSCs)的条件培养基中收集外泌体，并研究其对老年人真皮成纤维细胞(HDFs)的影响。细胞增殖和生存力通过MTT测定法测定，细胞迁移能力通过划痕创伤测定法和transwell迁移测定法显示。

图：iPSC-Exo促进了老年人真皮成纤维细胞HDFs的迁移。

图：iPSC-Exo恢复了UVB照射的HDFs中特定皮肤标记的表达变化。

为了诱导光老化和自然衰老，分别用UVB (315 nm)照射HDFs并传代培养30代以上。通过定量实时PCR (qPCR)评估某些mRNAs的表达水平。衰老相关β-半乳糖苷酶(SA-β-Gal)活性被评估为自然衰老的标志。

结果研究发现来源于人iPSCs的外泌体(iPSCs-Exo)在正常条件下刺激HDFs的增殖和迁移。iPSCs-Exo预处理抑制了UVB照射引起的HDFs损伤和基质降解酶(MMP-1/3)的过度表达。iPSCs-Exo也增加了光老化HDFs中I型胶原的表达水平。此外，还证明iPSCs-Exo显著降低SA-β-Gal和MMP-1/3的表达水平，并恢复衰老HDFs中I型胶原的表达。总之，这些结果表明iPSCs-Exo具有治疗皮肤老化的治疗潜力。