作者信息：
本文来源：中国美容整形外科杂志 2023 年 9 月第 34 卷第 9 期
DOI：10.3969/j.issn.1673-7040.2023.09.017
作者：赵贤省 吴金燕 袁若月 程秀君 杨屈杨 李越 张瑾 朱宁文
作者单位：复旦大学附属华山医院 皮肤科，上海 200040
通信作者：朱宁文，
Email: zhuningwen@fudan.edu.cn
【摘要】外泌体是一种微小的膜性囊泡结构，是脂肪来源干细胞旁分泌的重要组成部分，可将信息物质传递至细胞或组织从而参与机体各种生物学过程，并在清除废弃物质、介导细胞信息传递、肿瘤治疗以及组织修复再生等方面发挥重要作用。外泌体可为毛发再生提供一种新型治疗策略。现就脂肪来源干细胞外泌体（exosomes from adipose-derived stem cells, ADSC-Exos）的相关生物特征作一综述，分析脱发产生的发病机理及其相关治疗措施，并对临床中使用外泌体治疗脱发及其毛发再生可能涉及的相关机制进行阐述。
【关键词】脂肪来源干细胞；外泌体；毛发再生；细胞治疗
毛发对于人类的意义不仅在于保暖和防护层面，更多的在于维持良好的社会形象。随着社会压力的不断增大，脱发越来越困扰当代年轻人，并给其带来巨大的经济和心理负担[1]。目前针对脱发的治疗方式主要有生发育发类化妆品、药 物治疗、植发治疗等[2]。但是这些治疗方法均有弊端，我们迫切需要找到一种新型安全有效的疗法，促进毛发再生进而从根本上解决脱发问题。外泌体是源自于细胞分泌的一种小分子活性物质，包含了大量的复合生长因子，可以有效地促进毛发再生[3]。外泌体作为脂肪来源干细胞旁分泌活动的重要方式，在组织再生中发挥重要作用。现就脂肪来源干细胞外泌体（exosomes from adipose-derived stem cells, ADSC-Exos）在促进毛发再生中的研究作一综述。
1
据世界卫生组织统计，中国受脱发问题困扰的人群已超过 2.5 亿，平均每 6 人中就有 1 人具有脱发症状；同时目前我国脱发人口逐渐呈现低龄化趋势，25 岁以下人群脱发的比例越来越大[4]。研究表明[5]，除遗传因素外，精神压力过大、营养代谢失衡、内分泌失调、疾病感染、脂溢性脱发、对头发过度伤害等是导致脱发的 6 个主要原因。临床中最常见的为雄激素性脱发，占比约为 90%，这是由于头皮上的毛囊对体内雄激素的代谢产物二氢睾酮（dihydrotestosterone, DHT）敏感，可与毛囊结合并使其萎缩，逐渐导致毛发生长期缩短、毛发变细和脱落[6]。
目前针对雄激素性脱发治疗的方法主要包括毛发移植和药物治疗。毛发移植是将患者后枕部优势供区的部分毛囊，通过外科手术移植到毛发缺失部位。但这种侵入性的方法常伴随痛苦，此外，植发价格昂贵且需要患者自身供区拥有充足的毛囊，因此这种毛发资源重新再分布的方案不能从根本上解决脱发问题[7]。目前公认最有效的非手术方法是药物治疗，但迄今为止美国 FDA 只批准了两种治疗雄激素性脱发的药物，分别是非那雄胺和米诺地尔，然而两者在脱发治疗方面都有各自的局限性[8]。
干细胞疗法是近年来新兴的治疗脱发的研究方向之一[9]。已有研究[10]发现，经脂肪来源干细胞（adipose-derived stem cells, ADSCs）治疗 12 周后的患者，平均毛发密度由 105.4 毛囊单位 /cm² 增加到 122.7 毛囊单位 /cm² ，且无任何严重不良反应。虽然目前多项临床研究证明了 ADSCs 对毛发生长的促进作用，但由于用于脱发治疗的干细胞移植尚处于起步阶段，这类细胞制剂产品安全性有待进一步验证，因此还需要建立完善的监管机制。此外，由于干细胞保质期较短，以及整个疗程需要具备专门的生产、运输和存储条件，因此成本较高，有待进一步优化和改进[11]。
2
脂肪组织中的基质血管组分 （stromal vascular fraction, SVF）经贴壁培养聚集后可得到一种纯净干细胞群，即为 ADSCs[12]。由于 ADSCs 具有强大的多向分化潜能以及较低的免疫源性，因此在组织修复和再生中被广泛应用[13]。同时脂肪组织来源广泛、获取简单以及细胞提取快速方便，因此 ADSCs 是外泌体重要的来源之一。作为 ADSCs 生物学作用的延伸，外泌体在生物能量学、细胞增殖和免疫调节中起着重要作用[14]。
外泌体是衍生自多囊泡体并被细胞分泌的一种纳米囊 泡，具有完整的双层脂膜结构，直径在 40~100 nm，密度为 1.10~1.18 g/ml，可通过旁分泌或内分泌的方式作用于邻近和远端区域[15]。外泌体除了具有 TSG101、CD9、CD63、CD81 和 CD82 等分子标志物之外[16]，还携带有各种生物活性物质，包括蛋白质、脂质、编码或非编码 RNA[17]。外泌体天然囊泡结构可以保护这些生物物质免受降解，经胞吞和膜融合的方式直接进入受体细胞，通过在不同类型的细胞之间传送这些物质从而影响宿主细胞生理功能；也可以通过其表面的蛋白分子或脂质配体直接激活靶细胞表面的受体，产生信号复合体并激活胞内信号通路[18]。因此，它是细胞间传递信号、相互沟通和影响的重要工具。外泌体可以介导细胞间的通讯并影响相关的生理和病理状态。同时外泌体在皮肤创面愈合、神经损伤修复、肾脏、肝脏损伤修复等领域的基础及应用研究也层出不穷[19]。
3
3.1 临床前研究 除了传统的脱发治疗方法外，来源于干细胞的外泌体逐渐成为毛发再生领域的研究热点。外泌体作为有效的细胞间转运媒介，所包含的核酸和蛋白质是可以调节受体细胞活动的重要物质，其中 miRNA 能够通过自身的降解和过表达来调节受体细胞的基因表达，膜外蛋白则可通过与受体结合发挥调控作用[20]。毛发生长取决于调节毛囊生长 周期的毛乳头细胞（dermal papillae cell, DPC）健康状况。近期 有研究者[21]在动物模型实验中发现，DPC 来源外泌体中的 miR-218-5p 能够通过下调 Wnt 信号抑制剂 SFRP2，从而增强 β-catenin、CD133 和 Ki67 的表达，有效促进了毛囊生长发育实现毛发再生。值得注意的是，DPC 外泌体还被证明可作用于 ADSCs，将其转化为 DPC 样细胞，这些细胞可表达毛发诱导基因、β-catenin 和毛发诱导性 miRNA[22]。也有研究者[23] 对小鼠皮下注射 DPC 来源外泌体，结果发现，小鼠皮肤 β-catenin 和声波刺猬（Shh）水平上调，进而诱导小鼠皮肤毛囊生长期加速、退行期延迟、毛干变长和隆起，最终促进毛囊中的毛发生长。
支持使用 ADSC-Exos 治疗毛发再生的临床前研究也非常丰富。有学者[24]在裸鼠皮下注射 ADSC-Exos 后发现， ADSC-Exos 组的再生毛囊数量高于对照组，组织学水平检测 表明，ADSC-Exos 组的末端毛发显著增加，而对照组中观察 到的毛囊相对不成熟；此外，ADSC-Exos 组的皮肤组织中的 血小板衍生生长因子（platelet-derived growth factor, PDGF）和血管内皮生长因子表达更高，转化生长因子 β-1 水平更低。Li 等[25]发现，ADSC-Exos 可以显著促进 DPC 的扩散和迁移， 同时也具有抗凋亡作用；此外，与对照组相比，经 ADSC-Exos 治疗的小鼠毛发生长更好，毛囊数量更多，真皮更厚。最后机制分析[25]表明，ADSC-Exos 通过下调 miR-22 和 TNF-α 表达从而激活 Wnt/β-catenin 和 TNF-α 信号通路，进而对促进毛 发再生产生积极影响。也有研究者[26]通过比较 ADSC-Exos 和 富血 小板 血 浆 来 源 外 泌 体 （platelet rich plasma exosome, PRP-Exo）对毛发再生的作用发现，与相同浓度的 PRP-Exo 相比，ADSCs-Exo 能够显著促进 DPC 的增殖和迁移，同时碱性磷酸酶（alkaline phosphatase, ALP）、versican 蛋白和平滑肌 α- 肌动蛋白（alpha-smooth-muscle actin, α-SMA）的表达水平也显著增加。
一些试点研究[31-33]表明，使用外泌体治疗脱发具有广阔 的前景。Gupta 等[31]正在进行的外泌体治疗斑秃和雄激素 性脱发的试验取得了令人鼓舞的结果。此外，最近在韩国对 20 例脱发患者进行的试点研究报道了外泌体疗法的疗效，患 者治疗 12 周后，头发长度 （从 57.5 mm 增加到 64.0 mm，P<0.001）和头发密度（从 105.4 毛囊单位 /cm² 增加到 122.7 毛囊单位 /cm² ，P<0.001）均得到显著提高[32]。虽然外泌体来源广泛，包括骨髓、脂肪和羊膜干细胞等，但在临床前研究中， 已经证明外泌体以剂量依赖的方式增加了细胞增殖、生存活性及血管生成能力，但是外泌体的组织来源和剂量，母体细胞的精确培养条件，以及对母体细胞或外泌体的潜在修改， 这些因素也能决定观察到的实验结果[33]。与此同时，临床中尚未确定外泌体用于治疗脱发的适当剂量。更高浓度的外泌体可能会显示出更好的效果。此外，不同的制药公司生产的外泌体产品可能不同，最终质量也有差异，这可能会影响治疗效果。见表 1。
虽然这些早期临床型试验研究结果显示了外泌体治疗脱发的希望，但还需要更多的临床前和临床研究来确定外泌体治疗脱发的安全性及其相关机制。
3.3 治疗机制 研究[34]表明，ADSCs 分泌的相关细胞因子对 促进毛发再生具有重要作用，其中包括血管内皮生长因子 （vascular endothelial growth factor, VEGF）、胰岛素样生长因子 （insulin like growth factor, IGF）、肝细胞生长因子（hepatocyte growth factor, HGF）、PDGF、骨形态发生蛋白 （bone morpho-genetic protein, BMP）、白介素 6（interleukin-6, IL-6）、微噬菌体集落刺激因子（microphage colony-stimulating factor, M-CSF） 等。ADSC-Exos 可将这些活性成分包裹在囊泡结构中，使其免 受降解。相关因子之间也可形成协同作用，通过激活 Erk 和 Akt 信号通路来促进毛囊细胞的增殖[35]，也能通过上调细 胞周期蛋白 D1 的表达来调节毛囊细胞的细胞周期，并保护毛囊细胞免受雄激素和活性氧的损害[36]。同时，这些细胞 因子可通过外泌体的递送参与到毛发再生的多种机制过程。如 VEGF 可通过诱导毛囊周围血管形成来加速毛囊的生长发育并增加头发再生[37]。IGF-1 和 BMP 均可直接作用于 DPC，以恢复和维持毛发诱导能力[38]。HGF 可通过旁分泌 激素增加 β-catenin 的表达进而潜在地促进毛囊生长[39]。此 外，IL-6 和 M-CSF 在毛发发生人为损伤后，可诱导毛囊新生并促进毛发再生[40]。最后，除了外泌体的分泌作用可参与到相关机制中外，其表面本身携带的疏水性 Wnt 蛋白也可以诱导 β-catenin 的活化，参与到调节毛发形态发生和再生的关键信号通路[41]。
研究[30]表明，ADSC-Exos 可通过多种机制在各种细胞 类型中发挥促进细胞增殖、迁移和抗细胞凋亡的作用。例 如，ADSC-Exos 可以刺激并诱导基质金属蛋白酶分泌，从而 增加血管内皮细胞的侵袭和迁移，最终促进血管形成[42]。同 时也有研究[43]发现，ADSC-Exos 可以很容易地被人皮肤成 纤维细胞内化，并显著促进该细胞的迁移。Ma 等[44]发现，加入 ADSC-Exos 后，人永生化表皮细胞（human immortalized ker-atinocytes, HaCaT）的促凋亡蛋白 Bax 的表达降低，同时抗凋亡蛋白 Bcl-2 的表达显著增加，可以说明外泌体能够促进 HaCaT 的增殖和迁移，并抑制其凋亡。
总之，ADSC-Exos 对细胞产生的此类生物学功能变化对毛囊细胞及其周围组织的修复具有积极影响，这些发现无疑 表明 ADSC-Exos 对毛发再生具有促进作用。因此，未来 ADSC-Exos 在再生医学的治疗应用中，尤其是在毛发再生中 的应用具有重要意义。
4
外泌体作为再生医学的新兴热点，得到众多研究者和临 床医师的青睐。ADSC-Exos 对毛发再生具有较好的治疗效 果，可以作为无细胞治疗毛发再生的有效候选药物，并可能 成为 ADSCs 细胞制剂的合适替代品。然而，我们现有的研究 对外泌体生物学知识掌握的还不够全面，对它们在细胞生理 功能的影响机制分析还不足够清楚，有关外泌体应用的许多 问题仍有待解决。如外泌体稳定性较差难以质控，细胞的不 同状态会导致其内容物相差较大；外泌体的富集方案也有待 优化，同时其作用靶向性较差，很难专一作用于特定靶细胞 或组织，需要经过修饰或编辑以提高其利用率。目前有关外 泌体治疗毛发再生的研究相对较少，且其中许多是短期研 究，并未显示出外泌体的长期治疗作用。ADSC-Exos 虽然在 众多类型疾病中得到广泛应用，但是其治疗的安全剂量以及 提取鉴定和应用的相关标准尚未统一，仍需长期、大样本的 体内外研究，拓宽我们对外泌体的认识和了解，使其成为再 生医学无细胞治疗策略的重要工具，从而开辟再生医学的新 篇章。
参考文献：... ...
期刊官网：www.apsjournal.com
2024年每期定价35元，全年12期共计420元
长按小程序图片，识别后即可快速进入
[微信小程序在线商城]
邮局订阅：邮发代号8-56
编辑部订阅：024-24125660
点击查看审稿指南
咨询电话：024-24131293/24125660
●第 8 肋软骨发育异常的小耳畸形改良 Nagata 法耳再造一期外耳轮支架拼接技巧
