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間充質(zhì)干細胞(mesenchymal stem cells,，MSCs)是一種來源于多種組織，具有多向細胞分化潛能和自我細胞更新的多能干細胞,，可對多種眼部疾病發(fā)揮治療作用,。研究表明， MSCs 的生物學(xué)功能與其分泌的外泌體(MSC-Exo) 有密 切聯(lián)系,。相較而言,，MSC-Exo 的生物性能更加穩(wěn)定，且不具有成瘤性,，因此有望成為 MSCs 生物學(xué)功能的有效替代物,。 間充質(zhì)干細胞(mesenchymal stem cells,，MSCs)是一群 具有多向細胞分化潛能和自我細胞更新的多能干細胞，可 從多種組織如胎盤,、臍帶、脂肪,、骨髓,、肌肉和牙髓等中獲 取。MSCs 具有保護神經(jīng)系統(tǒng),、多向細胞分化,、抑制機體 炎癥反應(yīng)和促進免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)等多種生物學(xué)功能。研究 發(fā)現(xiàn) MSCs 的功能與其旁分泌機制(尤其是外泌體)有著 密切 的 聯(lián) 系,。 MSCs 來 源 的 外 泌 體 ( mesenchymal stem cells-derived exosomes,，MSC-Exo)是 MSCs 旁分泌作用的 主要 物 質(zhì)， 是 一 種 包 括 信 使 RNA,、 微 小 非 編 碼 RNA (miRNA),、雙層脂質(zhì)、蛋白質(zhì)的細胞外囊泡小體,，其大小 均一,，直徑為 30 ~ 150nm，密度為 1.13 ~ 1.18g / mL,，其傳遞是通過進入細胞內(nèi)吞泡膜向內(nèi)凹陷而形成多泡內(nèi)涵體并與細胞膜融合而釋放,，可避免其攜帶的特異蛋白質(zhì)和 mRNA 在分泌到細胞外后被迅速吸收降解，從而可在整個細胞外保持穩(wěn)定的機體生物學(xué)活性,，到達機體遠端發(fā)揮作用,，并可長時間保持有效生物學(xué)功能 。 研究表明,，MSCExo 通過傳遞蛋白質(zhì)和 RNA 完成細胞間的通訊,，可實現(xiàn)介導(dǎo) MSCs 的促進修復(fù)、保護神經(jīng),、免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)等功能 ,。MSC-Exo 在肝腎肺臟損傷修復(fù)，骨骼肌,、軟骨,、神 經(jīng)組織、口腔組織,、心血管再生和皮膚創(chuàng)口愈合等多種疾 病中具有重要的治療作用 ,，相比較 MSCs 而言，外泌體更加穩(wěn)定,，易于修飾,，且不具有成瘤性的風險,。此外，由于 外泌體的納米級尺寸和雙層脂質(zhì)膜結(jié)構(gòu),，可以很容易地通 過人體生物屏障進入靶向免疫器官和細胞發(fā)揮治療作用,。研究表明，MSC-Exo 對各種眼部疾病如干眼,、抑制角膜移植排斥反應(yīng),、視網(wǎng)膜脫離,、黃斑變性,、青光眼,、自身免疫性 葡萄膜炎等具有治療潛能,。
1.對干眼的治療作用 干眼(dry eye,，DED)是一種以淚膜內(nèi)穩(wěn)態(tài)喪失為特征的眼表多因素疾病,，伴有淚膜穩(wěn)定性差,、淚液高滲性,、眼表 炎癥等,，目前該病的患病率不斷提高,，嚴重影響患者的生活質(zhì)量。國際淚膜和眼表協(xié)會( TFOS)與國際干眼研討會(DEWS)一致認為,，淚液高滲性和淚膜不穩(wěn) 定性是 DED 的核心病因,，眾多學(xué)者認為 DED 發(fā)生的關(guān)鍵 因素是淚液滲透壓增高誘導(dǎo)的眼表炎癥。有研究表明,， DED 患者及動物模型中 IL-6,、IL-8、IL-1β 和 TNF-α 呈 現(xiàn)高表達,，這對眼表炎癥的發(fā)生及發(fā)展具有重要作用,，且表達水平與 DED 的嚴重程度呈正相關(guān)。目前,，DED 無法治愈,，目前主要的治療方法為采用人造眼淚、抗炎滴眼液 和局部免疫抑制,，目的是改善慢性角膜炎癥的癥狀,。 前期研究已知 MSCs 顯示出具有角膜上皮前體細胞 的形態(tài)特征，可檢測出 Integrin D1,、Cx43,、Pax6 和 P63 等角 膜上皮前體細胞的標志，說明適宜條件下 MSCs 能誘導(dǎo)分 化為角膜上皮前體細胞 ,。研究發(fā)現(xiàn),，在苯扎氯銨誘導(dǎo)的小鼠干眼模型中，骨髓間充質(zhì)干細胞滴眼組及眼眶注射 組均可有效降低眼表炎癥指數(shù),、降低熒光素染色評分 ,、延長淚膜破裂時間,、修復(fù)角膜上皮，表明其對 DED 有一 定的治療作用,。 研究發(fā)現(xiàn),，靜脈輸注人臍帶間充質(zhì)干細胞(hUC-MSCs)或兔脂肪來源的 MSCs 能有效 緩解兔自身免疫性干眼的病情進展，且在發(fā)病前預(yù)防性輸注 hUC-MSCs 能夠取得相似的治療效果,。用 MSC-Exo 處理小鼠干眼模型后,，進行小 鼠淚膜功能相關(guān)檢查，包括淚液分泌試驗( SchirmerⅠtest,， SⅠt)、BUT,、FLS 測定,，發(fā)現(xiàn) MSC-Exo 組 BUT 延長，SⅠt 增加,，F(xiàn)LS 評分降低,，組織病理學(xué)結(jié)果顯示小鼠角結(jié)膜中 浸潤的炎癥細胞減少，角膜上皮細胞形態(tài)更加規(guī)整,，微絨 毛濃密,，治療效果明顯。 相關(guān)研究表明MSC-Exo 能夠 降低炎癥分子 IL-1β,、IL-6,、TNF-α 的轉(zhuǎn)錄，說明 MSCExo 可以減輕 DED 小鼠角膜上皮的損傷,。實驗發(fā)現(xiàn)在兔自身免疫性干眼模型的淚腺組織中 TNF-α 和 IL-1β mRNA 表達顯著增加,，而抗炎因 子 IL-10 mRNA 表達下調(diào)，人臍帶間充質(zhì)干細胞來源外泌 體(hUC-MSC-Exo)可誘導(dǎo)外周血中單核巨噬細胞向抗炎性 M2 表型極化,，從而有效促進 IL-10,、TGF-β 分泌，抑制 巨噬細胞相關(guān)炎性因子如 TNF-α 和 IL-1β 分泌,，達到抑 制炎癥反應(yīng)的效果,。 2.對角膜移植排斥反應(yīng)的免疫抑制作用 角膜病是世界上最常見的與失明相關(guān)的眼病之一，是我國第二大致盲眼病,，臨床證實其可靠,、有效的復(fù)明手段為角膜移植手術(shù)。正常生理情況下,，角膜屬于自體免疫特殊區(qū)域,，但由于是同種異體移植，移植的角膜可引起移植體內(nèi)抗原抗體反應(yīng),，致使角膜植片混濁,、功能喪失,，甚至失明，從而導(dǎo)致角膜移植失敗,。角膜移植后排斥反應(yīng)是 多種細胞(如 T,、B 細胞、自然殺傷細胞,、樹突狀細胞等)和 免疫分子參與的免疫排斥反應(yīng),。在角膜移植排斥反應(yīng) 的高危患者中,，減少或防治角膜排斥反應(yīng)是提高手術(shù)成功率及患者生活質(zhì)量的關(guān)鍵 ,。目前臨床主要用糖皮質(zhì)激 素、環(huán)孢素 A 滴眼液等,，但長期使用可誘發(fā)青光眼,、白內(nèi)障、肝腎毒性等疾病及不良反應(yīng),，故優(yōu)化治療尤為重要,。 研究發(fā)現(xiàn)，在大鼠結(jié)膜下注射 MSCs 或 尾靜脈注射 MSCs 可抑制炎癥反應(yīng)和上調(diào) Th2 細胞因子,， 在對 MSCs 進行示蹤觀察后,，發(fā)現(xiàn)結(jié)膜下注射 MSCs 后 72h，結(jié)膜囊中存在大量 MSCs,，但前房以及角膜組織中未 見表達,，總體效果可延長角膜植片存活時間。 通過進一步研究發(fā)現(xiàn),，比較結(jié)膜下注射 MSCs 和 MSC-Exo 后角膜植片存活時間,，發(fā)現(xiàn) 24h 后結(jié)膜囊、角膜組織中以 及前房內(nèi)均可見外泌體的定位表達,；72h 后發(fā)現(xiàn)結(jié)膜囊中 外泌體存在量極少,，最終 MSCs-Exo 治療組角膜植片的存 活時間更長。因此得出結(jié)論:MSCs-Exo 可以發(fā)揮免疫調(diào) 節(jié)作用,，能夠調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答并促進免疫組織修復(fù),，抑制 T 細胞免疫應(yīng)答、改變 Th1 / Th2 免疫應(yīng)答平衡以及上調(diào)調(diào)節(jié) 性 T 細胞,，可以克服體內(nèi)生物屏障到達角膜以及前房從而 發(fā)揮生物學(xué)功能,，對抑制角膜移植術(shù)后細胞排斥反應(yīng)有一 定作用。 3.對視網(wǎng)膜細胞及視神經(jīng)損傷的保護作用 損傷,、感染或局部缺血引起的視網(wǎng)膜細胞損傷會觸發(fā)鄰近神經(jīng)細胞的變性,，導(dǎo)致視網(wǎng)膜形態(tài)和功能的損傷以及 不可逆的視力損害。目前干細胞移植、抗炎藥,、信號通 路抑制劑,、神經(jīng)營養(yǎng)因子等在各種視網(wǎng)膜疾病模型中均顯示出神經(jīng)保護作用。既往研究證明,，靜脈注射 MSCs 可 通過抑制細胞凋亡和炎癥反應(yīng)來 挽 救 視 網(wǎng) 膜 激 光 損 傷 ,。通過在大鼠視網(wǎng)膜下移植 BMSCs，推測 BMSCs 的作用機制可能與其分泌細胞因子 bFGF 而起到 營養(yǎng)支持和多向分化的潛在功能有關(guān),，其可通過改善視網(wǎng) 膜微環(huán)境而起到保護光感受器細胞的作用,。 在激光誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜損傷小鼠模型中，通過在玻璃體腔注射 MSC-Exo,，發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜中單核細胞趨化 蛋白( MCP - 1) 明顯下調(diào),，熱損傷后的視網(wǎng)膜細胞中的 MCP-1 mRNA 表達也明顯下調(diào)。這些結(jié)果表明,，玻璃體腔注射 MSC-Exo 可通過下調(diào) MCP-1 減少視網(wǎng)膜損傷,，抑制細胞凋亡和巨噬細胞浸潤，從而保護視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)和功 能,。研究發(fā)現(xiàn)，在以視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞(RGC) 死亡和軸突變性為特征的大鼠視神經(jīng)擠壓( ONC) 模型 中,，BMSC-Exo 中的 miRNA 展現(xiàn)出顯著的神經(jīng)保護和促進神經(jīng)再生作用,。因而推測，BMSC-Exo 可以有效促進視網(wǎng)膜創(chuàng)傷修復(fù),，抑制炎癥和免疫,，保護視網(wǎng)膜神經(jīng)功能，具有較好的潛在臨床應(yīng)用價值,。 視網(wǎng)膜脫離(retinal detachment,，RD)是視網(wǎng)膜神經(jīng)上 皮層與色素上皮層的物理分離，是最常見的威脅視力的疾 病之一,。研究表明,，MSC-Exo 含有抗炎、神經(jīng)保護和抗凋亡的蛋白效果,，可以減輕 RD 對光感受器細胞變性的影響,，能抑制炎癥因子的產(chǎn)生，增強光感受器細胞的 自噬,，減少凋亡,，發(fā)揮保護視網(wǎng)膜的功能，從而對 RD 誘 導(dǎo)的視網(wǎng)膜損傷具有治療作用,。 年 齡 相 關(guān) 性 黃 斑 變 性 ( ARMD)是一種多因素的進行性致盲眼病,，是 50 歲以上人群不可逆性視力下降的首要原因 。已知脈絡(luò)膜新生血管(CNV) 是 ARMD 的主要病理改變，而血管 內(nèi)皮生長因子(VEGF)是促進 CNV 形成的主要生長因子,， 其中 VEGF-A 與眼內(nèi)新生血管生成密切關(guān)聯(lián),。將 hUC-MSC-Exo 按照不同作用濃度注射到動物眼球中， 通過熒光造影檢查和免疫組織化學(xué)染色檢測發(fā)現(xiàn) CNV 動 物模型的滲漏情況較對照組好轉(zhuǎn),，并下調(diào) CNV 形成處 VEGF-A 蛋白的表達,，表明 hUC-MSC-Exo 能夠改善光損 傷所致的細胞形態(tài)學(xué)改變，且與作用濃度和作用時間呈正比,。 糖尿病性視網(wǎng)膜病(DR)是老年人視力喪失的主要原 因之一,，視網(wǎng)膜中炎性細胞因子的增加與 DR 中的視網(wǎng)膜 病變程度密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn),， MSC-Exo 中 miR-126 在調(diào)節(jié)高血糖誘發(fā)的視網(wǎng)膜炎癥因 子的表達中起關(guān)鍵作用,，過表達 miR-126 的 MSC-Exo 在 糖尿病大鼠中顯著降低了視網(wǎng)膜內(nèi)皮細胞中高糖誘導(dǎo)的 HMGB1 表達和 NLRP3 炎性小體的活性，從而改善了糖尿 病大鼠的高血糖誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜炎癥,。 青光眼(glaucoma)是導(dǎo)致不可逆性失明的一種進行 性視神經(jīng)病變,，全世界有超過 7 000 萬人受到本病的影 響 。其特征是 RGC 的逐漸喪失,，眼內(nèi)壓升高( IOP) 被 認為是導(dǎo)致青光眼 RGC 凋亡增加的主要原因,。 在青光眼動物模型玻璃體腔注射 MSCs 后發(fā)現(xiàn)，注射后可產(chǎn)生神經(jīng)營養(yǎng)蛋白和免疫調(diào)節(jié)因子,，可誘導(dǎo) RGC 的 擴增和再生,，提供小梁網(wǎng)完整性，并減輕視網(wǎng)膜炎癥,。MSC-Exo 能夠在玻璃體內(nèi)給藥后至少停留 4wk,，并且由于其納米尺寸，可能會迅速到達 RGC,，為 它們提供神經(jīng)營養(yǎng)蛋白,，最終達到保護 RGC 的作用。 目前,，對外泌體的研究熱潮方興未艾,，相比于 MSCs 在多種疾病中的直接治療，MSC-Exo 具有毒性小,、免疫原性低,、靶向歸巢能力強和可包載的物質(zhì)種類多等特點， 因此在使用,、轉(zhuǎn)移過程中更安全,；MSC-Exo 可通過特定細胞在特定環(huán)境下的培養(yǎng)、擴增而獲得,；同時,，MSC-Exo 還能夠修飾為特 定的特異性細胞分子，更能提高治療效果；MSC-Exo 是天 然納米囊泡,，在藥物遞送載體上具有先天優(yōu)勢,。可見,， MSC-Exo 在安 全 性,、 作 用 劑 量、 作 用 效 果 方 面 均 優(yōu) 于 MSCs,，更具有應(yīng)用前景與價值 ,。 干細胞與外泌體更多分享： 外泌體與皮膚系列二 | 外泌體在皮膚瘢痕修復(fù)治療中發(fā)揮的重要作用 外泌體與皮膚系列三 | 外泌體在脂肪移植存活、上調(diào)早期炎癥和血管生成方面的作用 外泌體與皮膚系列四 | 外泌體在治療皮膚燒傷領(lǐng)域的應(yīng)用前景 外泌體與皮膚系列五| 外泌體在整形美容手術(shù)領(lǐng)域的重要作用 外泌體與皮膚系列六| 外泌體技術(shù)還你新發(fā)再生 外泌體與皮膚系列八| 外泌體促進表皮細胞遷移加快皮膚創(chuàng)傷修復(fù) 外泌體與皮膚系列十| 外泌體在女性生殖系統(tǒng)修復(fù)中的應(yīng)用潛力 |
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