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          關于“外泌體”皮膚抗衰老,你知道多少

          • 分類:新聞動態
          • 作者:
          • 來源:
          • 發布時間:2021-06-25 08:22
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          【概要描述】

          關于“外泌體”皮膚抗衰老,你知道多少

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          這兩年,干細胞外泌體真的是很火的。如果今年參加過美博會,您會發現有很多號稱添加外泌體了的護膚品(為避免廣告或被追殺,就不貼圖了),或者在宣傳用外泌體做面部的一些醫美項目。

           

          干細胞外泌體是什么,如何發揮其作用,能否用在美容護膚上呢?經常遇到愛美小姐姐的咨詢,小編每次都會很認真的回復。然而,技術的開發和市場的宣傳之間是有鴻溝的。

           

          我想,這是市場的問題,科研人員也無需回避的。堵不如疏,目前在國家政策層面,干細胞及其衍生品治療尚未開放;但在知識的層面,我們要有正確認識。

           
          1、外泌體之研究歷史

          當細胞活動的內在機制被破解了,人類就有破解生命之謎的密碼了。要說外泌體,我們就先從“囊泡運輸”研究歷史說起。

           

          首先,我們對“囊泡運輸”研究歷史進行了梳理:

          • 1974年,發現了溶酶體,發現分泌蛋白的合成、運輸和分泌的途徑,可以稱“囊泡運輸”最早的研究,獲諾貝爾生理學或者醫學獎。

          • 1983年,在綿羊網織的紅細胞中,首次發現了外泌體。

          • 1985年,發現膽固醇可代謝囊泡調控,發現“囊泡運輸”中細胞膜受體存在,獲諾貝爾生理學或者醫學獎。

          • 1987年,外泌體正式被承認了,被命名,它叫"exosome"。

          • 1999年,發現了分泌蛋白進入內質網需要信號肽的引導,獲諾貝爾生理學或者醫學獎。

          • 2013年,發現并闡釋了細胞囊泡運輸系統及其調控機制,獲諾貝爾生理學或者醫學獎。

          外囊泡三劍客

          細胞外囊泡extracellular vesicles, EVs 是機體的遠距離細胞之間交流的一種手段。目前主要是被分為了3大類:外泌體、微囊泡和凋亡小體,臨床的研究中主要關注的還是外泌體。外泌體其實就是細胞外囊泡的一種。自此,外泌體研究成為國際研究的熱點。
           
          外泌體(exosome)是一類直徑30-150nm,具有完整的膜結構的細胞外囊泡,主要負責是細胞間物質的運輸和信息的傳遞。
          外泌體是一種直徑約 30 - 150 nm的納米級囊泡,起源于細胞內吞過程中形成的內體,再從細胞中釋放到胞外。幾乎所有細胞都可以分泌外泌體。干細胞里有外泌體,腫瘤細胞里也有外泌體。

           

          2、外泌體之產生與作用機制

          一開始,細胞膜的內陷形成了早期的核內體。緊接著,細胞把一些顆粒物質裝到早期的核內體中,形成了晚期的核內體。最后,晚期的核內體與細胞膜特定的部位融合形成芽泡,把泡體中外泌體釋放到了細胞外。至此,外泌體就完成了分泌。
           
          外泌體可以通過配體 - 受體相互的作用,粘附到受體細胞的表面,或被受體細胞內吞或經過囊泡和細胞膜直接融合,外泌體內容物釋放轉移到靶細胞內。至此,外泌體就完成了從一個細胞轉移到另一個細胞。

           

          外泌體發揮生物學效應方式主要是兩種:一是直接的作用。外泌體表面的蛋白分子或者脂質配體直接的激活靶細胞表面受體,產生信號復合體并且激活胞內信號的通路。二是遞送的作用。外泌體可與靶細胞質膜融合或內吞直接的進入了細胞,把自身攜帶的蛋白質、核酸、脂質等的活性分子帶到了細胞內,進而調控了細胞功能及生物學行為。

           

          以前科普文章對外泌體有一個特別好的比喻:外泌體像一部貨拉拉,裝了自家的一堆亂七八糟的東西(有miRNA,mRNA和lncRNA等等小分子核酸,和細胞因子等蛋白),然后分泌到細胞外,接著進入到另一個細胞,卸車完事了。

           

          外泌體通過“吐出”和“內吞”機制發揮了作用,由一個細胞產生,又被另一個細胞捕獲并利用。
           

          3、外泌體之鑒定和提取

          鑒定外泌體的形態大小有一個常規的手段是電鏡觀察,電鏡下外泌體呈典型杯狀的形態。

          電鏡下外泌體

          有些人總結過,外泌體的提取方法主要包括:超速離心法、基于尺寸大小技術、免疫吸附分離技術、沉淀法、基于微流控分離技術。

           

          超速離心法是分離外泌體標準的方法。在4℃條件下分別依次以300G,2000G,10000G轉速離心,去除細胞和細胞碎片等,然后以100000G的超速離心得到了外泌體。但是離心法每次處理的樣本量比較小,而且反復高速離心還會導致外泌體的破裂會影響質量。

          超速離心法分離外泌體

          幾乎所有的細胞都能釋放外泌體。如果外泌體是間充質干細胞分泌的,我們就叫它間充質干細胞外泌體MSC-exo。MSC-exo表達所有外泌體共同表達的相關標志物:細胞骨架蛋白質(微管蛋白和肌動蛋白),同時也表達MSCs表面標志物(如CD90、CD73)。

          各種組織來源MSC-exo

          與間充質干細胞相同,MSC-exo也包含脂肪間充質干細胞外泌體、臍帶血間充質干細胞外泌體、臍帶間充質干細胞外泌體、骨髓間充質干細胞外泌體等等。無論何種來源的MSC-exo,功能其實都大同小異。當然了,不排除有一些外泌體會具有組織特異性。
          間充質干細胞外泌體也很普通,也是眾多干細胞外泌體中的一種外泌體而已?,F在所謂的外泌體護膚,主要指的就是間充質干細胞外泌體。

           

          4、干細胞外泌體與皮膚抗衰老

          目前,干細胞外泌體是燒傷燙傷、難愈合性潰瘍及術后創傷修復領域潛在應用價值比較大。而外泌體研究的重要方向就是延緩皮膚的老化。其實就是皮膚抗衰老,解決人體自然衰老(內源性老化)和外界刺激衰老(外源性老化)的大問題。
           
          那么,外泌體在護膚方面有沒有作用?
           
          一、從皮膚衰老說起
          人類皮膚衰老其實是經歷了一個復雜的過程,主要由內在機制和外在影響相互的作用所導致的。
           
          皮膚衰老是從表皮層到真皮層的衰老,比如角質形成細胞增殖能力的減退、成纖維細胞功能異常、乳頭層的變平、細胞外基質成分及含量變化等都是內外源性皮膚老化共同病理生理的改變。

          健康肌膚與老化肌膚

          內源性老化為皮膚干燥、出現了細紋、膠原纖維和彈性纖維減少及皮下脂肪變薄等。這是正常的皮膚老化,隨著年齡的增長自然發生了。外源性老化為皮膚干燥、出現了大皺紋、皮膚松弛、彈性下降、粗糙、色素不均勻等。主要原因是環境因素,尤其是紫外線。

           

          整個皮膚衰老的原因,歸于基因變異,端粒異常,蛋白質和細胞損傷增加,炎癥,細胞衰老增加,內源性干細胞耗盡的問題。

           

          二、如何對抗皮膚衰老

          從理論機制方面,實現抗皮膚老化的途徑有促進角質形成細胞遷移和增殖、促進成纖維細胞的增殖、抑制基質金屬蛋白酶(MMPs)活性和減少皮膚的氧化應激反應。
           
           

          關于表皮層方面

           
          角質形成的細胞是表皮層的主要細胞,決定表皮層厚度,決定皮膚的自愈能力強弱。皮膚損傷后第三天,成纖維細胞就開始產生細胞外基質(包括纖連蛋白,I 型和III 型膠原蛋白等)。同時,上皮細胞就開始增殖并向受傷區域的邊緣遷移,加速傷口的閉合,減少皮膚的感染。因此,細胞增殖和皮膚再上皮化對皮膚再生很重要。
           
          研究表明,來自不同的來源MSC-exo都能促進皮膚細胞的增殖,并加速表皮再生。體內實驗證明,脂肪間充質干細胞外泌體(ADSC-exo)可以促進角質形成細胞在體外遷移和增殖,提高皮膚傷口的愈合速度,增加表皮自愈能力。
           
           

          關于真皮層方面

           

          1. 促進成纖維細胞的增殖能力

          成纖維細胞是真皮層主要細胞,可以產生細胞外基質(ECM)。成纖維細胞在體內幾乎不增殖的,其功能受損及細胞外基質的改變與外源性皮膚老化密切相關。隨著年齡的增長,人體真皮層成纖維母細胞的數量和活性是呈現下降的趨勢。外泌體可以增強成纖維細胞增殖能力,具有濃度依賴性,可逆轉紫外線誘導的成纖維細胞老化,但對內源性老化因素所致細胞的衰老作用不明顯。

           

          2. 抑制基質金屬蛋白酶(MMPs)

          基質金屬蛋白酶(MMPs)由成纖維細胞、內皮細胞等的合成,主要負責細胞外基質降解,尤其是構成真皮結構的膠原纖維與彈力纖維,故MMPs是調節皮膚光老化的主要靶標之一。MSC-exo對MMPs的調節能減少真皮層彈性和膠原纖維損傷,改善真皮層老化。

           

          3. 通過減少氧化應激來延緩皮膚衰老

          紫外線輻射可產生大量ROS(ROS,即活性氧,是細胞代謝的產物,主要是各種氧化物,包括過氧化氫、超氧化物陰離子、羥自由基等),影響其真皮成纖維細胞功能,誘導MMPs合成,損傷細胞外基質成分(如膠原蛋白、彈力蛋白等)。衰老成纖維細胞較正常細胞可產生更多ROS。研究發現,脂肪間充質干細胞的外泌體(ADSC-exo)可減少ROS產生。外泌體在ROS的產生、清除具有一定功能,通過抑制ROS能減少皮膚氧化應激損傷,給改善皮膚衰老帶來了新希望。
           
          Cell Metabolism的一篇研究提到,年輕細胞分泌的小細胞外囊泡(sEV可以通過減少氧化應激來改善老年細胞衰老。從外泌體出發,利用外泌體蛋白質組學技術闡明了年輕細胞的sEV具有改善衰老細胞損傷潛力,為抗衰老機制研究提供新視角。
          完好皮膚屏障功能是保持皮膚健康最好的方法,如果沒有健康皮膚(表皮層),就不用考慮皮膚的年輕態。而真皮層決定了是否水潤、飽滿有彈性,是否出現皺紋。

           

          5

          關于外泌體護膚品的未來思考

          隨著不斷的臨床摸索,擁有各種生物學功效的干細胞衍生品的應用價值,從被認識逐漸到被認可。但是如果應用到護膚品方面,有幾個問題提出來供大家思考:

           

          1. 外泌體是否允許直接添加到護膚品?
          不允許。目前干細胞和細胞提取液都不可以作為化妝品原料。但是不排除以后外泌體標準化規?;苽浜?,可以作為化妝品的新原料。
           
          2. 外泌體如果可以添加在護膚品中,如何配方?
          護膚品的成分很復雜,包括增稠劑,酸堿調節劑,防腐劑,油脂類,香料,乳化劑、保濕劑等等。如果真要用外泌體作為活性成分,就要精簡其成分,講究原汁原味,要求外泌體護膚品的配伍不能影響外泌體活性。當然護膚品劑型選擇,也是很重要。
           
          3. 如何保證護膚品中外泌體的活性?
          外泌體對溫度有著嚴格的要求,-20°C下可儲存6個月,-80°C可長期的保存。常溫下,外泌體里面的活性成分容易被降解。
           
          然而為了運輸和儲存的方便,外泌體護膚品在常溫與低溫保存需要進一步的研究探索。
           
          4. 如果可以做護膚品,外泌體濃度是不是越高越好?
          顯然不是。這需要進行科學安全性和有效性的評價,選擇出一個最佳的濃度。

           

          這個問題牽扯的比較多,涉及工藝開發體系。比如培養體系影響,比如不同組織來源的影響,比如不同的細胞代數的影響,比如生長因子群間的相互影響。這些都是我們亟需所探索的方向。
           
          5. 涂抹的外泌體護膚品能直接吸收嗎?
          顯然不能!在皮膚屏障完整的情況下,直接涂抹外泌體是很難穿過角質層進入皮膚里的。如何應用,透皮技術就顯得尤為的重要。讓外泌體不破皮進入皮膚是研究者一直很感興趣的研究方向,未來,我們應該研究如何在安全前提下,能夠促進有效成分的滲透皮膚屏障。
           
          愛美之心,人皆有之。干細胞外泌體,你可以嗎?
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