間充質(zhì)干細胞來源及其在皮膚損傷修復中的作用

       在皮膚創(chuàng)面修復的傳統(tǒng)治療方法中，皮膚移植、生物支架、皮瓣手術和激光治療等是最常見的方法。皮膚移植多用于大面積的創(chuàng)傷或潰瘍。創(chuàng)傷敷料在皮膚創(chuàng)面修復中也起到重要作用，它具有保護創(chuàng)面、減少分泌液、抗菌、維持潮濕的環(huán)境、高透氣性及非過敏性等性能。近年來，眾多國內(nèi)外研究者發(fā)現(xiàn)間充質(zhì)干細胞(MSCs)作為一種具有自我更新和多向分化能力的多能干細胞，具有來源廣泛、免疫原性低、不會對患者皮膚造成額外損傷等優(yōu)點，在皮膚損傷修復方面顯示出了良好的治療潛力。

       間充質(zhì)干細 (MSCs) 是指一個具有自我更新、免疫調(diào)節(jié)和多向分化能力的干細胞群體，可分為多能干細胞和成體干細胞兩大類，包括人臍帶間充質(zhì)干細胞 (human umbilical cord MSCs，hUCMSCs)、骨髓間充質(zhì)干細胞 (bone marrow MSCs，BMMSCs)、子宮內(nèi)膜間充質(zhì)干細胞 (endometrial MSCs，EnMSCs)、脂肪間充質(zhì)干細胞 (adipose-derived stem cells，ADSCs)、牙科間充質(zhì)干細胞 (dental-derived MSCs，DMSCs)、多能誘導干細胞衍生的間充質(zhì)細胞 (induced pluripotent stem cell-derived MSC，iMSCs) 等。骨髓間充質(zhì)干細胞是最早分離獲得的MSC，也是目前干細胞治療中、研究和應用最多的 MSC 類型，其有效性和安全性已在多項研究中得到證實。臍帶屬于胚胎外組織，含有大量多向分化的干細胞。臍帶間充質(zhì)干細胞是從整條臍帶或華通膠、羊膜、血管內(nèi)皮以及血管周圍組織等不同結構中分離獲得的MSC。月經(jīng)血間充質(zhì)干細胞來源于女性月經(jīng)期間脫落的子宮內(nèi)膜，由于可以無創(chuàng)和安全地從所有育齡婦女中通過采集月經(jīng)血獲得，因此，經(jīng)血干細胞具有巨大的臨床應用前景。牙科間充質(zhì)干細胞是從牙齦組織固有層分離的成體干細胞。誘導多能干細胞是通過將已分化的成體細胞逆轉(zhuǎn)去分化得到的，具有與胚胎干細胞類似的低分化特征，同時因其取自患者自身組織，不存在倫理道德問題，還可避免免疫排斥以及致瘤性等風險而倍受關注。

       間充質(zhì)干細胞促進皮膚損傷修復的作用機制

       1、分化和免疫調(diào)節(jié)作用

       MSCs在所處微環(huán)境中具有特異性分化能力，可在皮膚損傷部位分化為皮膚細胞參與損傷部位的修復。在創(chuàng)傷愈合動物模型中，移植的MSCs可以在傷口處分化為區(qū)域組織的常駐細胞，包括成纖維細胞、肌成纖維細胞、血管內(nèi)皮細胞、周細胞和角質(zhì)形成細胞等。MSCs 還具有免疫調(diào)節(jié)作用。研究表明，在受到相關炎癥因子的刺激后，MSCs 即可表現(xiàn)出很強的免疫抑制作用。例如，被炎癥因子激活的MSCs 能夠分泌一種抗炎蛋白 TSG-6，這種蛋白可抑制巨噬細胞的活化，降低免疫反應。MSCs 還可以激活 M2 巨噬細胞產(chǎn)生白細胞介素-10，白細胞介素-10 是一種抗炎細胞因子，對創(chuàng)面愈合有治療作用，可通過抑制中性粒細胞浸潤和 T 細胞反應來抑制炎癥反應，表明 MSCs 的免疫調(diào)節(jié)能力可改善慢性難治性炎癥創(chuàng)面，并有效促進創(chuàng)面的愈合。

       2、旁分泌作用

       傷口區(qū)域的MSCs 能夠分泌生長因子或細胞因子，如血管內(nèi)皮 生長因子、表皮生長因子、血管生成素、白細胞介素-6 和轉(zhuǎn)化生長因子-β 等，這些活性因子通過 MSCs 的旁分泌作用促進血管新生和傷口愈合，改善相關并發(fā)癥癥狀。研究表明，移植的MSCs 分泌的基質(zhì)衍生因子-1 及其膜受體 CXCR4型趨化因子受體參與了多種干細胞的歸巢和遷移、細胞增殖和血管生成，可誘導內(nèi)源性 MSCs 和內(nèi)皮祖細胞向傷口部位聚集，加速皮膚的愈合速度。MSCs 的旁分泌功能在改變組織血管微環(huán)境、提高損傷組織的再生能力、刺激上皮樣祖細胞的增殖和分化以及減輕炎癥和免疫反應中起著關鍵作用。在愈合過程中，MSCs的旁分泌作用也有助于細胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）的產(chǎn)生和重塑。研究發(fā)現(xiàn) MSCs 可分泌大量的金屬蛋白酶組織抑制劑，能夠穩(wěn)定血管，保護血管基底膜免受基質(zhì)金屬蛋白酶誘導降解的作用，促進真皮成纖維細胞合成纖維連接蛋白、膠原和彈性蛋白。

       3、外泌體的分泌

       間充質(zhì)干細胞分泌的外泌體是干細胞發(fā)揮生物學效應的重要載體。外泌體攜帶間充質(zhì)干細胞的多種活性物質(zhì)，通過向靶細胞轉(zhuǎn)運活性蛋白和核酸等分子，在炎癥反應期、細胞增殖期和組織重塑期發(fā)揮作用，參與調(diào)控創(chuàng)面愈合過程中的炎癥反應、細胞增殖和遷移、血管生成與基質(zhì)重建等多個方面，促進創(chuàng)面愈合并抑制瘢痕形成。

       研究顯示，MSCs可以促進巨噬細胞 M2 極化，對抗皮膚損傷引起的炎癥反應。人骨髓間充質(zhì)干細胞外泌體可以通過激活PTEN/AKT信號通路來促進巨噬細胞抗炎表型M2型極化，抑制促炎表型M1型極化，并且抑制促炎因子IL-1β和TNF-α的表達，促進抗炎因子 IL-10 的表達，加快糖尿病小鼠皮膚損傷的愈合。在模擬炎癥狀態(tài)下，人臍帶血間充質(zhì)干細胞外泌體中特異表達的miRNA let-7b通過TLR4/NF-κB/STAT3/AKT 信號通路穩(wěn)定調(diào)節(jié)巨噬細胞的極化，促使巨噬細胞向抗炎表型 M2 型分化，減輕了炎癥反應并促進了糖尿病皮膚傷口的愈合。

       MSCs已被證實可以通過內(nèi)化途徑直接進入成纖維細胞促進其增殖遷移和膠原合成，進而促進傷口愈合。脂肪間充質(zhì)干細胞外泌體進入成纖維細胞后，通過上調(diào)N-鈣黏素、細胞周期蛋白-1、增殖細胞核抗原、Ⅰ型膠原、Ⅲ型膠原、金屬蛋白酶1、堿性成纖維細胞生長因子和轉(zhuǎn)化生長因子（TGF-β1）的表達刺激細胞增殖和膠原合成，加速皮膚創(chuàng)面愈合。外泌體還可以通過釋放活性物質(zhì)至受體細胞，實現(xiàn)對受體細胞增殖遷移的調(diào)控。人骨髓間充質(zhì)干細胞外泌體中的lncRNA H19在成纖維細胞中與miR-152-3p結合，抑制磷酸酶和張力蛋白同源物的表達，同時激活PI3K/AKT信號通路，促進成纖維細胞的增殖、遷移并抑制其凋亡，促進糖尿病小鼠傷口的愈合。

       MSCs外泌體中攜帶的活性蛋白或核酸等，可以調(diào)節(jié)內(nèi)皮細胞內(nèi)的其他活性因子的表達，間接促進血管生成。如人臍帶血間充質(zhì)干細胞外泌體中的 Wnt4 蛋白可以進入內(nèi)皮細胞，誘導內(nèi)皮細胞 β-catenin 活化，增加PCNA、cyclin-D3和N-cadherin的表達，促進血管生成。脂肪間充質(zhì)干細胞外泌體富含miR-125a，可以抑制血管生成抑制因子 DLL4 的轉(zhuǎn)錄和表達，通過促進內(nèi)皮尖端細胞的形成來促進內(nèi)皮細胞生成血管。

       瘢痕形成是傷口愈合的最后一個過程，瘢痕形成的主要機制是成纖維細胞顯著增生，膠原蛋白過度沉積，并合成細胞外基質(zhì)，導致病理性瘢痕形成。研究發(fā)現(xiàn)，脂肪間充質(zhì)干細胞外泌體注射后，小鼠創(chuàng)面組織學分析顯示，在傷口愈合的早期，外泌體增加了Ⅰ和Ⅲ型膠原的生成，而在后期，外泌體可能抑制膠原表達，以減少疤痕形成。脂肪間充質(zhì)干細胞外泌體通過調(diào)節(jié)III型和I型膠原比例調(diào)節(jié)膠原蛋白的沉積和排列，通過調(diào)節(jié)TGF-β3和TGF-β1比例調(diào)節(jié)成纖維細胞分化，減輕瘢痕形成。還可激活ERK/MAPK通路增加皮膚真皮成纖維細胞 MMP3 的表達，導致MMP3與基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制劑-1的比例增高，這也有利于細胞外基質(zhì)的重塑促進無瘢痕創(chuàng)面修復。

       參考資料

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       作者簡介：小泥沙，食品科技工作者，食品科學碩士，現(xiàn)就職于國內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事營養(yǎng)食品的開發(fā)與研究