注:本文所说的外泌体是指干细胞分泌的外泌体
干细胞和外泌体作为细胞治疗领域的两大热点,各自具有独特的特性和潜力,但二者之间也存在着密切的关联。本文将探讨干细胞和外泌体的定义、特点,以及它们在细胞治疗中的应用和未来发展前景。
一、干细胞与外泌体基础简介
那么什么是干细胞外泌体呢?
外泌体是指由细胞分泌的囊泡,直径一般在30~150nm,几乎所有的细胞都会分泌外泌体,干细胞外泌体即是指由干细胞分泌的外泌体。
外泌体发挥作用的方式包括一下两种:
(1)直接作用。外泌体表面的蛋白分子或脂质配体可直接激活靶细胞表面受体,这种信号复合体可进一步激活细胞内的信号通路;
(2)外泌体的载体递送作用。外泌体可以与靶细胞脂质融合或通过内吞进入细胞,并将自身携带的蛋白质、核酸、脂质等核心成分带到细胞内,进而发挥生物学功能。
不同类型干细胞的外泌体具有源干细胞的生物学特性。如神经干细胞源外泌体具有神经干细胞的生物学功能,可以介导缺血型脑卒中后的免疫反应。
外泌体目前被认为是细胞功能的一部分,装载了细胞释放的信息物质,最初细胞外泌体被认为是从细胞中清除垃圾,现在研究发现外泌体可以发挥多种生物学功能,而且外泌体可以穿过生物学屏障,在所有体液中均能检测到外泌体的存在。
二、干细胞与外泌体的关系
(1)干细胞可以生成外泌体,调控外泌体成分,传递生物信息,促进组织修复和再生。干细胞生成的外泌体具有丰富的生物活性物质,而干细胞的状态和所处的环境会影响外泌体的生成,外泌体中包含源干细胞的生物信息,与受体细胞接触后,可调控受体细胞的生理状态和功能。
(2)外泌体可以促进干细胞增殖、迁移和分化。国内动物研究发现,富血小板血浆源外泌体可以显著促进大鼠肌腱干/祖细胞的增殖和迁移;且牙周膜干细胞源外泌体同样可以促进牙周膜干细胞的增殖和分化。
三、干细胞与外泌体在细胞治疗中的应用
(1)二者在肝脏疾病中的作用。
在药物性肝损伤中的作用。药物性肝损伤是指因化学药品、生物制品、中成药等处方或非处方药,以及中药、保健品等或其代谢物乃至辅料、污染物、杂志等所致的肝损伤。间充质干细胞(MSC)及其外泌体可有效降低肝脏炎症反应,避免肝组织进一步损伤、恶化;MSC迁移至受损肝脏后分泌生长因子,MSC源外泌体可以促进肝脏再生基因和细胞增殖标志物的表达,二者共同促进干细胞增殖和再生;MSC及其外泌体均能抑制促凋亡蛋白的表达,发挥抗肝细胞凋亡作用;MSC及其外泌体可以摘肝损伤过程中可以通过改善氧化应激发挥治疗作用;此外,二者均能够通过免疫调节作用有效抑制促炎免疫细胞活化及其细胞因子分泌,阻断免疫反应的级联活性,恢复肝脏免疫稳态。
在自身免疫性肝炎中的作用。MSC通过抑制自身抗原提呈后的免疫激活,维持免疫耐受,MSC源外泌体同样可以减轻肝脏中的炎症反应,这与促炎因子下调及抗炎因子上调有关,此外,MSC源外泌体可以作为药物载体在肝脏中定植,并内化到巨噬细胞,进而抑制自身免疫性肝炎发展。
(2)二者在高原脑水肿中的作用。高原脑水肿是一种与高原疾病相关的严重且致命的疾病,属于重型急性高原病,主要表现为头晕、头痛、共济失调、意识模糊等。高原脑水肿的发病机制包括脑血流增加及血-脑屏障的破坏、脑细胞损害、自噬、炎症反应及氧化应激。MSC可以抑制炎症反应,MSC源外泌体可以穿过血-脑屏障,进而发挥组织修复作用。
(3)二者在早发性卵巢功能不全中的作用。早发性卵巢功能不全是指女性在青春期后至40岁前出现月经紊乱和生育能力下降,闭经至少4~6个月,连续两次监测卵泡激素>25U/L,伴有雌激素水平降低和卵泡发育不良。MSC及其外泌体可以通过促进颗粒细胞增殖,抑制颗粒细胞凋亡,抗炎、抗氧化、抗纤维化,促进血管生成和卵泡发育,调节免疫,修复卵巢功能。
干细胞与外泌体是细胞治疗领域的重要组成部分,正在为医学领域带来革命性的变革,深入了解二者关系和特性,可以更好的挖掘他们在疾病治疗中的潜力,为人类造福。