外泌體在軟組織損傷后修復中的研究進展

孫曉燕（綜述） 陳 寧（綜述） 謝臻蔚（審校）

（浙江大學醫學院附屬婦產科醫院，浙江 杭州 310006）

人體軟組織涵蓋皮膚、肌肉、神經、血管等多種組織，而軟組織損傷涉及內外科、神經科、婦科、康復科等多學科范疇，因病患人數廣、病程遷延、生活質量受影響程度深，而日益受醫學界人士的關注。近年研究證據表明，局灶微環境內同種或異種細胞胞間通訊在軟組織損傷后修復過程中起著重要作用。

外泌體是一種由脂質雙分子層包裹、直徑在40～100 nm的囊泡狀結構，通過攜帶DNA、RNA、蛋白質等生物活性物質，在局灶及全身微環境穩態中扮演重要角色。隨著研究的深入，對外泌體的了解已從單純排泄細胞廢物的運載體拓展到具備各種病理生理功能的新型胞間信號載體。外泌體作為新型細胞通訊方式，通過胞間生物活性物質傳送，可在細胞分化、遷移、侵襲及組織損傷后修復等多種生理、病理過程中扮演重要角色[1]。故本文就外泌體在軟組織損傷修復方面的研究進展作一綜述，以期為后續研究提供思路。

1 外泌體參與多種軟組織損傷的修復作用

1.1 外泌體與骨骼肌組織：骨骼肌是軟組織重要組成成分之一，其損傷后修復過程及機制一直是軟組織領域研究的重要方向。骨骼肌的生成可簡要概括為成肌細胞增殖分化后融合成多核肌管，再由多核肌管發育為肌纖維及肌肉[2]。隨著研究的不斷深入，學者已證實外泌體在肌肉生成、再生、萎縮等病理生理過程中扮演重要的角色。2010年Guescini M等[3]首次發現、純化成肌細胞來源外泌體，并進一步證實其內含有供能線粒體DNA及多種蛋白質。Alexis F[4]等深入對比成肌細胞來源外泌體和肌管細胞來源外泌體，發現后者較前者更富含肌肉收縮蛋白，且可促進成肌細胞分化，同時抑制其增殖，說明骨骼肌生成分化過程中其外泌體內功能性特異蛋白亞群發生了變化；進一步就肌肉外泌體內的miRNA進行分析，發現其內含有miR-1、miR-206等可調節肌肉分化的miRNA，且可在成肌細胞及肌管細胞間進行信息傳遞。Fry C等[5]研究則發現肌肉前體細胞來源外泌體可通過miR-206調節肌肉局灶微環境中成纖維細胞的核糖體結合蛋白1抗體（Rrbp1），影響其膠原蛋白的合成，最終調節骨骼肌微環境中胞外基質沉積和組織重塑；表明骨骼肌細胞及其前體細胞可通過外泌體與他種類型細胞相互作用，進一步調節肌肉組織修護和再生的細胞外微環境穩態。同時，間充質干細胞、脂肪細胞等其他類型細胞來源外泌體也可作用于肌肉細胞，通過調節蛋白激酶B的磷酸化水平等途徑調控肌肉的生成、修復[6]。以上數據表明外泌體可通過功能性內容物參與肌細胞間及肌細胞與他種細胞間的通訊，進而參與軟組織骨骼肌損傷后修復相關過程。

1.2 外泌體與皮膚組織：皮膚組織是表面軟組織主要構成部分，其損傷后修復是極為復雜的過程，需受損局部及周圍微環境中細胞、細胞外基質及多種細胞因子的密切合作方可重塑、修復受損組織；越來越多研究表明外泌體參與軟組織皮膚的損傷后修復過程。Moulin VJ等[7]研究證實皮膚肉芽組織中含大量外泌體，而相關動物實驗發現抓傷可誘導大量外泌體脫落，越靠近傷口的部位該現象越明顯[8]。成纖維細胞是皮膚損傷后修復的重要細胞，研究發現成纖維細胞具合成并分泌相關外泌體的功能，同時進入基質膠原層的成纖維細胞可釋放攜帶MMP-9的外泌體，在膠原纖維化中起特殊作用，使基質膠原由分層狀轉變為纖維狀結構[9]。同時皮膚自身來源的間充質干細所釋放的外泌體也可刺激成纖維細胞生長、增殖和遷移，增加膠原和彈性蛋白的合成與分泌[10]；最終可導致皮膚再上皮化，促進皮膚損傷的再修復。Zhang B等[11]發現通過皮下注射間充質干細胞分泌的外泌體可明顯促進燙傷后皮膚的修復及再生，而這一過程可能是通過外泌體激活Wnt4/β-Catenin 通路加快新血管生成實現的。而Huang P等[12]的研究發現角質細胞來源外泌體也可促進成纖維細胞合成MMP-1、MMP-3、IL-6、IL-8等與皮膚損傷修復相關的活性分子。以上研究均提示，外泌體在皮膚損傷后修復及其他皮膚相關病理生理過程中扮演重要角色。

1.3 外泌體與血管組織：血管在組織營養支持方面起不可替代的重要作用，故其在軟組織病理生理變化過程中也發揮相應的影響。近些年，外泌體在血管調控中的生物學作用日益受關注。學者首先發現外泌體在血管生成方面可能發揮一定的影響。Al-Nedawi K等[13]提出部分腫瘤細胞可通過外泌體激發血管內皮生長因子的生成，隨后經由血管內皮生長因子R2的自分泌信號活化來誘導血管生成。同時，Kucharzewska P等[14]在高度惡性多形性膠質細胞瘤的研究中發現膠質細胞瘤細胞來源的外泌體能夠通過周邊內皮細胞中的PI3K/Akt信號通路加速新生血管生成。隨著研究的深入，外泌體在血管損傷后修復中所起的作用也引起學者的興趣。Li X等[15]在血管損傷相關研究中發現，內皮祖細胞來源外泌體能被優先募集到血管受損部位，隨后被內皮細胞內化，產生強烈的再生效應，在血管損傷早期加速再內皮化；同時內皮祖細胞來源外泌體可通過調節多種血管生成相關基因表達，調控內皮細胞功能而減輕血管損傷。Peinado H等[16]在腫瘤轉移相關研究中發現，高轉移性黑色素瘤來源外泌體可重新編程骨髓祖細胞，促使其向促血管生成的表型轉變，導致轉移前位點血管的滲漏，從而增強原發腫瘤的轉移能力。Kalani A等[17]在大鼠腦血管損傷模型的相關實驗中發現，姜黃素處理后的內皮細胞來源外泌體可有效減輕氧化應激和由血管內皮細胞損傷所導致的內皮細胞膜高滲透性。上述研究提示，機體可通過外泌體在血管損傷后修復中起一定作用。

1.4 外泌體與神經組織：神經組織具有接受、整合、傳導和輸出信息實現信息交換，神經營養的作用。近年研究已證實神經細胞與同種及異種細胞間存在連續的分子交換，可起到預防組織損傷、促進損傷后修復，延緩病理發展的作用。外泌體作為新型胞間通訊方式，在神經反射的體液調節過程中靶向傳遞信號分子，在神經發育、突觸活動、保護機制和神經再生中均有重要的作用。2011年Lachenal G等[18]在體外培養的皮質神經元相關研究中發現外泌體等囊泡的釋放受去極化的調節，可受鈣離子刺激，被GABAa受體所阻滯，故認為外泌體可能是神經系統內交流的又一基本模式。2013年Fruhbeis C等[19]實驗揭示少突膠質細胞等來源外泌體包含髓磷脂、壓力保護蛋白等對神經元有營養支持作用的物質，并可在氧化應激等情況中增加神經元的存活率。Court FA等[20]的研究證實當周圍神經退化或損傷時，其附近的雪旺細胞可生成釋放一定的外泌體進入神經軸突處，傳遞特定的mRNA及核糖體至損傷神經元，進而增加神經再生所需的局部蛋白質的合成。Xin H等[21]研究發現間充質干細胞來源外泌體可提升神經細胞和星形膠質細胞中miR-133b釋放水平，刺激軸突額神經突觸重塑，在腦損傷后的修復過程中發揮重要影響。上述研究均肯定了外泌體在病理性神經損傷后修復過程中的良好效應。

2 外泌體在軟組織損傷相關疾病診治中的研究

外泌體作為新型治療手段較傳統治療方法具有其獨特的優勢：首先，緊密而穩定的囊泡狀結構，能保障外泌體內部miRNA等功能內容物完整運輸至目的地，而不被降解；其次，外泌體即可激活細胞表面受體，又可將其所攜帶的功能性內容物導入細胞內部，激活胞內信號；再者，外泌體所攜帶的RNA、DNA等物質，可從核酸水平調控靶細胞功能。因此，外泌體極有可能成為基因或細胞精準治療中理想的傳送遞質。近些年，越來越多的學者認為外泌體在軟組織損傷修復中具有極大的應用前景。Nakamura Y等[6]在骨骼肌損傷修復相關研究發現，間充質干細胞分泌的外泌體可在肌肉損傷的模型中通過miRNA-494等表達促進細胞及血管的生成進而促進肌肉再生。小鼠的肌肉撕裂模型的研究也表明[22]，成肌細胞分泌的外泌體可通過纖維母細胞生長因子等活化因子增加肌肉損傷部位細胞再生數量，明顯減少纖維化面積，提高肌肉再生能力。Wang X等[23]在2型糖尿病心血管相關研究中發現，2型糖尿病大鼠模型中血清來源外泌體可通過攜帶miR-320，被內皮細胞吸收，最終阻止內皮細胞的增殖、遷移和血管形成；當外泌體生成被生物合成抑制劑GW4869抑制后，上述結果消失。另一項研究表明[24]，敲除活體斑馬魚內外泌體的功能性內容物miR-126將導致血管完整性缺失和大出血。同時，在神經系統的研究中已嘗試將外泌體作為新型診治手段。Carlos L等[25]實驗提示星形膠質細胞來源外泌體可通過miRNA-26a進行神經元的重塑，進而對神經起特異性保護作用，且這一過程可通過人工干預實現。上述骨骼肌、血管及神經方面的研究充分表明外泌體可作為軟組織損傷后修復的診治手段，但不同損傷類型如何確定其特異性外泌體及其功能性內容物仍需進一步研究加以闡述。

3 展 望

外泌體因其獨特的優勢，成為近年來學者關注的重點，但在軟組織損傷修復領域的研究仍處于起步階段。外泌體是一種新型細胞間通訊方式，為精確和全面闡述軟組織損傷后修復分子機制和精準治療靶點指明了新研究方向，對優化軟組織相關疾病的診治、預防具有重要的臨床意義。隨著外泌體研究的逐漸深入，其在軟組織相關損傷后修復的臨床應用前景將越來越廣闊。