脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞來源外泌體在眼科疾病中的研究進(jìn)展

閆 瑾 趙景花

（1.西安醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)技術(shù)學(xué)院眼視光教研室，陜西 西安 710021；2.西安醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710021）

間充質(zhì)干細(xì)胞（Mesenchymal stem cells，MSCs）來源外泌體（Exosome）作為一種攜帶大量生物信息分子的微囊泡，具有與MSCs 相似的功能，能夠調(diào)節(jié)和參與靶細(xì)胞的多種生理病理進(jìn)程， 并且具有尺寸較小，無免疫原性等優(yōu)點(diǎn)。 近年來，各種MSCs 來源的Exosome在眼科疾病中的治療中顯示出廣闊的應(yīng)用前景。 脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞 （Adipose-derived mesenchymal stem cells， ADSCs）具有易于大量獲取、取材方便等優(yōu)點(diǎn)，ADSCs 來 源 外 泌 體 （ADSCs-derived mesenchymal exosomes， ADSCs-Exos）的分離技術(shù)也較為成熟。本文綜述近年來ADSCs-Exos 在眼科疾病治療中的研究進(jìn)展，為眼科疾病的治療提供新的可能新。

1 外泌體概述

1987年，Exosome 首次于體外培養(yǎng)的網(wǎng)織紅細(xì)胞的培養(yǎng)上清液中被發(fā)現(xiàn)，是一種由細(xì)胞主動(dòng)分泌的直徑在40～100 nm 的膜質(zhì)納米囊泡。 Exosome 中包含了與來源細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能均密切相關(guān)的豐富活性物質(zhì)成分，包括：蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、DNA、RNA 等。 淋巴細(xì)胞、MSCs、小膠質(zhì)細(xì)胞和視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞等很多細(xì)胞均可分泌Exosome。 唾液、房水、血清、腦脊液、尿液等各種體液中均存在Exosome。 最初研究人員認(rèn)為Exosome 是細(xì)胞向外排放代謝廢物的一種途徑。 但隨著研究的逐步深入，發(fā)現(xiàn)Exosome 是遠(yuǎn)距離細(xì)胞間信號(hào)傳導(dǎo)的重要通信介質(zhì)， 參與細(xì)胞間的信號(hào)傳遞，從而改變靶細(xì)胞的生物行為，維持細(xì)胞微環(huán)境的穩(wěn)定狀態(tài)。 蛋白、脂質(zhì)和核酸分子等為Exosome 調(diào)節(jié)和參與靶細(xì)胞的多種生理病理進(jìn)程提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了其生物功能的多樣性[1]。

2 間充質(zhì)干細(xì)胞及其外泌體

MSCs 是來源于多種組織和器官的一種多能干細(xì)胞，具有自我更新和多向分化潛能，在特定條件下能夠分化為骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞等。MSCs 有易于獲得，倫理爭(zhēng)議少和免疫原性低等優(yōu)勢(shì)， 在多種疾病的治療中表現(xiàn)出極大潛力。MSCs 可以通過自我增殖和分化促進(jìn)血管生成、神經(jīng)再生和受損組織修復(fù)，還可以旁分泌的方式改善組織和細(xì)胞的微環(huán)境，在細(xì)胞增殖、分化及凋亡等方面發(fā)揮著重要作用，調(diào)節(jié)免疫，調(diào)控腫瘤，抑制炎癥反應(yīng)。 但MSCs 也存在明顯缺陷，如移植存活率低，先天異質(zhì)性及潛在的致瘤性等。MSCs 的很多生物學(xué)作用是通過旁分泌方式實(shí)現(xiàn)的，MSCs 外泌體是其旁分泌作用的重要介質(zhì)， 其功能與親本細(xì)胞十分相似。 相較于MSCs，其外泌體穩(wěn)定性好，容易儲(chǔ)存，無免疫原性，體積較小，容易穿透人體生物屏障，高效作用于靶細(xì)胞。因此，可能成為許多疾病治療的新途徑[2]。

3 ADS C s- E x o s 的特征

ADSCs 主要分布在脂肪組織中的血管周圍，易于獲取并且含量豐富，在脂肪組織中的數(shù)量約為細(xì)胞總數(shù)的2%。 ADSCs 易于體外培養(yǎng)，依賴性低，營(yíng)養(yǎng)需求簡(jiǎn)單，在培養(yǎng)基中能夠良好貼壁，生長(zhǎng)迅速，增殖傳代能力強(qiáng)，可塑性好，遺傳穩(wěn)定，免疫原性低，具有多項(xiàng)分化潛能。 目前，無論在常氧環(huán)境或缺氧環(huán)境中都能夠在ADSCs 體外培養(yǎng)上清液中純化ADSCs-Exo，其直徑相較于以往報(bào)道的Exosome 直徑范圍大[3]。 研究表明，ADSCs-Exo 在很多疾病中已展現(xiàn)出潛在的治療作用，包括：分泌血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子，刺激成纖維細(xì)胞分泌膠原蛋白，促進(jìn)血管再生，創(chuàng)面愈合、瘢痕修復(fù)、神經(jīng)再生，調(diào)節(jié)免疫、炎癥反應(yīng)和腫瘤生長(zhǎng)[4]。

4 ADS C s- E x o s 在眼科疾病中的研究進(jìn)展

4.1 ADSCs-Exos 與角膜疾病

Shen，等[5]研究結(jié)果顯示，與非ADSCs-Exos 處理的角膜基質(zhì)細(xì)胞 （CSCs） 相比，ADSCs-Exos 顯著促進(jìn)CSCs 增殖，抑制細(xì)胞凋亡，CSCs 中金屬蛋白酶（MMPs）下調(diào)，細(xì)胞外基質(zhì)（Extracellular Matrix， ECM）相關(guān)蛋白包括膠原和纖維連接蛋白上調(diào)。ADSCs-Exos 可能在CSCs 的活力調(diào)節(jié)和ECM 重塑中發(fā)揮重要作用。

Shen，等[6]的另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在10%胎牛血清（FBS）中生長(zhǎng)的角質(zhì)細(xì)胞通過增加同源結(jié)構(gòu)域相互作用蛋白激酶2 （HIPK2）水平和活性，分化成肌成纖維細(xì)胞。HIPK2 增強(qiáng)了FBS 誘導(dǎo)的角質(zhì)細(xì)胞中的p53 和Smad3 通路和纖維化前蛋白的表達(dá)水平。 靶標(biāo)掃描和雙熒光素酶報(bào)告基因檢測(cè)證實(shí)HIPK23'UTR 是miRNA-19a 的直接結(jié)合靶目標(biāo)。 與ADSCs 相比，ADSCs- exos 中的miRNA-19a 顯 著 富 集。 ADSCs-Exos 中的miRNA-19a 通過降低HIPK2 的表達(dá)，抑制FBS 誘導(dǎo)的角膜角質(zhì)細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞的分化。

4.2 ADSCs-Exos 與白內(nèi)障

Hong，等[7]。 建立UVB 誘導(dǎo)的人晶狀體上皮細(xì)胞（HLECs）損傷模型，發(fā)現(xiàn)UVB 顯著提高了HLECs 中軟骨酸蛋白1 （CRTAC1）的表達(dá)水平，誘導(dǎo)了細(xì)胞凋亡。 qRT-PCR 結(jié)果顯示， 白內(nèi)障病變中miR-10a-5p低表達(dá)，而CRTAC1 高表達(dá)，CRTAC1 的表達(dá)與miR-10a-5p 呈負(fù)相關(guān)。體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，miR-10a-5p 逆轉(zhuǎn)了UVB 誘導(dǎo)的ROS、凋亡和HLECs 中的Ca2+水平。 提示ADSCs-Exos 通過上調(diào)miR-10a-5p 和下調(diào)CRTAC1的表達(dá)水平，減輕UVB 誘導(dǎo)的HLECs 損傷，對(duì)白內(nèi)障有治療作用。

4.3 ADSCs-Exos 與糖尿病視網(wǎng)膜病變

Safwat，等[9]，通過三種不同途徑（靜脈、球結(jié)膜下和玻璃體腔）向糖尿病家兔注射ADSCs-Exos 后，通過視網(wǎng)膜組織病理檢查評(píng)價(jià)治療效果，實(shí)時(shí)聚合酶鏈反應(yīng)評(píng)價(jià)micRNA-222 在視網(wǎng)膜組織中的表達(dá)水平。ADSCs-Exos 注射組視網(wǎng)膜形態(tài)、 分層和細(xì)胞排列清晰，與正常視網(wǎng)膜相似，視網(wǎng)膜組織MicRNA-222 的表達(dá)水平顯著升高。 證明了ADSCs-Exos 在糖尿病視網(wǎng)膜病變修復(fù)中的效力。

4.4 ADSCs-Exos 與年齡相關(guān)性黃斑變性

Yu，等[9]為小鼠靜脈注射ADSCs-Exos，以觀察其在激光誘導(dǎo)視網(wǎng)膜損傷小鼠模型中的功能。 發(fā)現(xiàn)，在體內(nèi)ADSCs-Exos 能夠有效減少組織損傷、 抑制凋亡和炎癥反應(yīng)， 明顯下調(diào)視網(wǎng)膜單核細(xì)胞趨化蛋白（MCP）-1，促進(jìn)視網(wǎng)膜恢復(fù)，為視覺功能提供保護(hù)。 在體外，ADSCs-Exos 同樣下調(diào)了熱損傷后視網(wǎng)膜細(xì)胞MCP-1 mRNA 的表 達(dá)。 因此，MSC-Exos 通過 下調(diào)MCP-1 改善激光誘導(dǎo)視網(wǎng)膜損傷。

ADSCs-Exos 在眼科領(lǐng)域的研究相對(duì)較少， 尚處于起步實(shí)驗(yàn)階段，對(duì)于其成分、作用機(jī)制、信號(hào)通路、安全性及使用劑量等方面均需要更加深入的研究。 隨著對(duì)ADSCs-Exos 研究的不斷深入， 其極有可能在眼科疾病治療和藥物靶向遞送中展現(xiàn)出重要意義和潛在的臨床應(yīng)用價(jià)值。