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中大 | 凋亡细胞外囊泡能够滋养皮肤和促进头发生长

中山大学光华口腔医学院口腔医院Lan Ma等在Bioact Mater. (2022 年 5 月 11 日在线发布)上发表一篇题为Apoptotic extracellular vesicles are metabolized regulators nurturing the skin and hair(凋亡细胞外囊泡是滋养皮肤和头发的代谢调节剂)的文章。研究人员发现外源性 apoEV 通过激活皮肤和毛囊间充质干细胞中的 Wnt/β-catenin 通路促进伤口愈合和毛发生长。

 

 

中大 | 凋亡细胞外囊泡能够滋养皮肤和促进头发生长

 

该研究指出,人体内每天有超过 3000 亿个细胞死亡,产生大量内源性凋亡细胞外囊泡 (apoEVs)。此外,同种异体干细胞移植是目前临床实践中常用的治疗方法,可产生外源性 apoEV。

 

众所周知,吞噬细胞吞噬和消化 apoEV 以维持身体的稳态。在这项研究中,作者表明一小部分外源性 apoEV 在外皮和毛囊中代谢。从机制上讲,apoEVs 激活 Wnt/β-catenin 通路以促进它们以波状模式代谢。此外,研究人员发现外源性 apoEV 通过激活皮肤和毛囊间充质干细胞中的 Wnt/β-catenin 通路促进伤口愈合和毛发生长。

 

这项研究揭示了以前未被认识的 apoEV 代谢途径,并为探索基于 apoEV 的皮肤和头发疾病治疗开辟了一条新途径。

 

中大 | 凋亡细胞外囊泡能够滋养皮肤和促进头发生长

 

研究人员指出,细胞凋亡是一种程序性细胞死亡形式,有助于消除生物体中多余和受损的细胞,而不会破坏组织和器官的完整性 。这是确保器官生长发育以及维持成人器官稳态的必要过程。

凋亡细胞经历一系列生物事件,包括起泡、细胞收缩、核碎裂、染色质凝聚和染色体 DNA 碎裂,形成凋亡细胞外囊泡 (apoEVs),其中包含包括 microRNA、mRNA、DNA、蛋白质和脂质在内的细胞成分。

 

最终,在呈现促进吞噬过程的“Find-Me”信号后,apoEVs 被不同的吞噬细胞清除,例如专业吞噬细胞、非专业吞噬细胞和专门的吞噬细胞。

 

此外,apoEV 在细胞间通讯、免疫调节、促凝血活性和维持组织稳态方面发挥重要作用。据信,成年人每天约有 50-700 亿个细胞发生凋亡,产生大量内源性 apoEV 。这些apoEVs的代谢途径可能对多器官系统的生物活性和多种疾病的发展产生重大影响。

 

间充质干细胞 (MSCs) 已在临床上用于治疗多种疾病,如系统性红斑狼疮 (SLE)、移植物抗宿主病 (GvHD)、类风湿性关节炎和多发性硬化症,以及介导组织再生。间充质干细胞移植可以产生能够调节内源性 MSC 功能和维持骨稳态的外源性 apoEVs 。然而,apoEVs 的详细功能作用在很大程度上是未知的。在这项研究中,研究人员表明外源性 apoEV 在皮肤系统中代谢,并维持皮肤和头发的稳态。

 

ApoEVs 促进皮肤伤口愈合

 

细胞凋亡通过诱导细胞增殖在伤口愈合过程中发挥重要作用。为了检查 MSC 衍生的 apoEVs 是否可以促进伤口愈合,对切除伤口的小鼠全身注射 apoEVs 或 MSCs。结果表明,apoEV 和 MSC 输注均显着改善了输注后 10 至 14 天的伤口愈合。此外,与 apoEV 处理的小鼠相比,sEVs 注射显示出相似的促进伤口愈合的能力。

 

ApoEVs促进头发再生

 

为了确定 apoEVs 是否可以诱导毛发生长,研究人员在剪掉背毛后检查了 apoEV 治疗对 C57BL/6 小鼠的影响。毛发周期通过从 7 周大的 C57BL/6 小鼠身上脱毛来同步。然后,研究人员比较了 apoEVs (4 × 10E6) 和 MSCs (1 × 10E6) 在诱导毛发再生中的作用。米诺地尔 (1%) 和 PBS 分别用作阳性和阴性对照。通常,C57BL/6 小鼠的剃光皮肤在休止期是粉红色的,并且随着生长期开始变暗 。研究人员发现在注射后 7 天用 apoEVs、MSCs 和米诺地尔治疗后皮肤出现弥漫性变黑,但对照组没有显示出显着变化。从注射后 7 到 14 天,与对照组相比,apoEV、MSC 和米诺地尔组显示出显着加速的毛发再生,通过 H&E 染色评估。与对照组相比,apoEVs 治疗增加了毛囊的数量(P

 

中大 | 凋亡细胞外囊泡能够滋养皮肤和促进头发生长

 

细胞凋亡是维持体内稳态更新的最重要的细胞死亡方式之一。人们认为,吞噬细胞负责清除凋亡尸体以确保健康、无炎症的环境,而凋亡缺乏会导致炎症和各种病理。据估计,每个吞噬细胞大约每 30 分钟摄取一个红细胞。这个估计给出了每个吞噬细胞的功能负荷的一些观点,即使只是考虑到这一种细胞类型。从这个角度来看,该研究探讨了是否存在消除 apoEV 的替代途径。

 

实验数据表明,外源性 apoEV 在表皮和毛囊中代谢以维持其体内平衡。为了避免标记外源 apoEV 的潜在脱靶效应或本研究中使用的标记染料的非特异性染色,研究人员使用了多种标记方法,包括 PKH26/67、GFP、DIR 和 AIEgens 方法来追踪 apoEV 的代谢路径。apoEVs 的迁移受机械力的调节,以滋养皮肤和毛囊组织,表明凋亡代谢和组织特异性干细胞更新之间存在潜在的相互作用。

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