脂肪间充质干细胞来源外泌体在眼科疾病中的研究进展

闫 瑾 赵景花

（1.西安医学院医学技术学院眼视光教研室，陕西 西安 710021；2.西安医学院医学技术学院，陕西 西安 710021）

间充质干细胞（Mesenchymal stem cells，MSCs）来源外泌体（Exosome）作为一种携带大量生物信息分子的微囊泡，具有与MSCs 相似的功能，能够调节和参与靶细胞的多种生理病理进程， 并且具有尺寸较小，无免疫原性等优点。 近年来，各种MSCs 来源的Exosome在眼科疾病中的治疗中显示出广阔的应用前景。 脂肪间充质干细胞 （Adipose-derived mesenchymal stem cells， ADSCs）具有易于大量获取、取材方便等优点，ADSCs 来 源 外 泌 体 （ADSCs-derived mesenchymal exosomes， ADSCs-Exos）的分离技术也较为成熟。本文综述近年来ADSCs-Exos 在眼科疾病治疗中的研究进展，为眼科疾病的治疗提供新的可能新。

1 外泌体概述

1987年，Exosome 首次于体外培养的网织红细胞的培养上清液中被发现，是一种由细胞主动分泌的直径在40～100 nm 的膜质纳米囊泡。 Exosome 中包含了与来源细胞结构和功能均密切相关的丰富活性物质成分，包括：蛋白质、脂质、DNA、RNA 等。 淋巴细胞、MSCs、小胶质细胞和视网膜色素上皮细胞等很多细胞均可分泌Exosome。 唾液、房水、血清、脑脊液、尿液等各种体液中均存在Exosome。 最初研究人员认为Exosome 是细胞向外排放代谢废物的一种途径。 但随着研究的逐步深入，发现Exosome 是远距离细胞间信号传导的重要通信介质， 参与细胞间的信号传递，从而改变靶细胞的生物行为，维持细胞微环境的稳定状态。 蛋白、脂质和核酸分子等为Exosome 调节和参与靶细胞的多种生理病理进程提供了物质基础，实现了其生物功能的多样性[1]。

2 间充质干细胞及其外泌体

MSCs 是来源于多种组织和器官的一种多能干细胞，具有自我更新和多向分化潜能，在特定条件下能够分化为骨细胞、脂肪细胞等。MSCs 有易于获得，伦理争议少和免疫原性低等优势， 在多种疾病的治疗中表现出极大潜力。MSCs 可以通过自我增殖和分化促进血管生成、神经再生和受损组织修复，还可以旁分泌的方式改善组织和细胞的微环境，在细胞增殖、分化及凋亡等方面发挥着重要作用，调节免疫，调控肿瘤，抑制炎症反应。 但MSCs 也存在明显缺陷，如移植存活率低，先天异质性及潜在的致瘤性等。MSCs 的很多生物学作用是通过旁分泌方式实现的，MSCs 外泌体是其旁分泌作用的重要介质， 其功能与亲本细胞十分相似。 相较于MSCs，其外泌体稳定性好，容易储存，无免疫原性，体积较小，容易穿透人体生物屏障，高效作用于靶细胞。因此，可能成为许多疾病治疗的新途径[2]。

3 ADS C s- E x o s 的特征

ADSCs 主要分布在脂肪组织中的血管周围，易于获取并且含量丰富，在脂肪组织中的数量约为细胞总数的2%。 ADSCs 易于体外培养，依赖性低，营养需求简单，在培养基中能够良好贴壁，生长迅速，增殖传代能力强，可塑性好，遗传稳定，免疫原性低，具有多项分化潜能。 目前，无论在常氧环境或缺氧环境中都能够在ADSCs 体外培养上清液中纯化ADSCs-Exo，其直径相较于以往报道的Exosome 直径范围大[3]。 研究表明，ADSCs-Exo 在很多疾病中已展现出潜在的治疗作用，包括：分泌血管内皮细胞生长因子，刺激成纤维细胞分泌胶原蛋白，促进血管再生，创面愈合、瘢痕修复、神经再生，调节免疫、炎症反应和肿瘤生长[4]。

4 ADS C s- E x o s 在眼科疾病中的研究进展

4.1 ADSCs-Exos 与角膜疾病

Shen，等[5]研究结果显示，与非ADSCs-Exos 处理的角膜基质细胞 （CSCs） 相比，ADSCs-Exos 显著促进CSCs 增殖，抑制细胞凋亡，CSCs 中金属蛋白酶（MMPs）下调，细胞外基质（Extracellular Matrix， ECM）相关蛋白包括胶原和纤维连接蛋白上调。ADSCs-Exos 可能在CSCs 的活力调节和ECM 重塑中发挥重要作用。

Shen，等[6]的另一项研究发现，在10%胎牛血清（FBS）中生长的角质细胞通过增加同源结构域相互作用蛋白激酶2 （HIPK2）水平和活性，分化成肌成纤维细胞。HIPK2 增强了FBS 诱导的角质细胞中的p53 和Smad3 通路和纤维化前蛋白的表达水平。 靶标扫描和双荧光素酶报告基因检测证实HIPK23'UTR 是miRNA-19a 的直接结合靶目标。 与ADSCs 相比，ADSCs- exos 中的miRNA-19a 显 著 富 集。 ADSCs-Exos 中的miRNA-19a 通过降低HIPK2 的表达，抑制FBS 诱导的角膜角质细胞向肌成纤维细胞的分化。

4.2 ADSCs-Exos 与白内障

Hong，等[7]。 建立UVB 诱导的人晶状体上皮细胞（HLECs）损伤模型，发现UVB 显著提高了HLECs 中软骨酸蛋白1 （CRTAC1）的表达水平，诱导了细胞凋亡。 qRT-PCR 结果显示， 白内障病变中miR-10a-5p低表达，而CRTAC1 高表达，CRTAC1 的表达与miR-10a-5p 呈负相关。体外实验证实，miR-10a-5p 逆转了UVB 诱导的ROS、凋亡和HLECs 中的Ca2+水平。 提示ADSCs-Exos 通过上调miR-10a-5p 和下调CRTAC1的表达水平，减轻UVB 诱导的HLECs 损伤，对白内障有治疗作用。

4.3 ADSCs-Exos 与糖尿病视网膜病变

Safwat，等[9]，通过三种不同途径（静脉、球结膜下和玻璃体腔）向糖尿病家兔注射ADSCs-Exos 后，通过视网膜组织病理检查评价治疗效果，实时聚合酶链反应评价micRNA-222 在视网膜组织中的表达水平。ADSCs-Exos 注射组视网膜形态、 分层和细胞排列清晰，与正常视网膜相似，视网膜组织MicRNA-222 的表达水平显著升高。 证明了ADSCs-Exos 在糖尿病视网膜病变修复中的效力。

4.4 ADSCs-Exos 与年龄相关性黄斑变性

Yu，等[9]为小鼠静脉注射ADSCs-Exos，以观察其在激光诱导视网膜损伤小鼠模型中的功能。 发现，在体内ADSCs-Exos 能够有效减少组织损伤、 抑制凋亡和炎症反应， 明显下调视网膜单核细胞趋化蛋白（MCP）-1，促进视网膜恢复，为视觉功能提供保护。 在体外，ADSCs-Exos 同样下调了热损伤后视网膜细胞MCP-1 mRNA 的表 达。 因此，MSC-Exos 通过 下调MCP-1 改善激光诱导视网膜损伤。

ADSCs-Exos 在眼科领域的研究相对较少， 尚处于起步实验阶段，对于其成分、作用机制、信号通路、安全性及使用剂量等方面均需要更加深入的研究。 随着对ADSCs-Exos 研究的不断深入， 其极有可能在眼科疾病治疗和药物靶向递送中展现出重要意义和潜在的临床应用价值。