欢迎与万川携手      
共创美好未来
万川医疗健康产业集团

新闻资讯
万川资讯
行业动态
政府政策
首页 >> 新闻资讯 >> 内容浏览        
【综述】间充质干细胞衍生的凋亡小体在糖尿病创面治疗中的研究进展

          2025-08-28   浏览:6

随着全球糖尿病发病率不断上升,2型糖尿病已成为严重威胁人类生命健康的重大慢性疾病。研究显示,约19%~34%的糖尿病患者在其一生中会发生糖尿病足溃疡,若合并感染或肢体缺血则易引起组织坏死,最终导致患者截肢甚至危及生命 [ 1 ] 。传统糖尿病创面治疗主要集中于改善下肢血供、抗菌、清创、负压吸引等,但这些方法均存在一定的局限性。因此,开发针对糖尿病创面发病机制的创新疗法具有重要的临床意义。间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSC)是一类具有多向分化潜能和免疫调节能力的成体干细胞,其来源的细胞外囊泡(extracellular vesicles,EV)在维持细胞稳态和促进组织修复方面同样展现出重要作用 [ 2 ] 。EV主要可分为三大亚型:外泌体、微囊泡和凋亡小体(apoptotic bodies,AB),AB是由细胞凋亡过程产生的具有膜结构的细胞碎片,主要由细胞器、染色质残余物、细胞质部分、降解蛋白以及片段化或完整的DNA组成 [ 3 , 4 ] 。已有研究显示,AB在癌症、免疫疾病、感染和神经退行性疾病中的诊断和治疗具有很大潜力,但在糖尿病创面治疗中的应用仍缺乏深入的探讨。基础研究表明,AB能够通过调节吞噬细胞的表型和功能,进而缓解炎症反应 [ 5 , 6 , 7 ] ,并且促进组织再生。相较于输注MSC,AB具有较低的免疫原性与较高的生产效率,更适合临床应用 [ 3 , 8 ] 。本文旨在综述MSC及其衍生的AB在糖尿病创面治疗中的研究进展,为糖尿病创面治疗提供新的治疗思路。

一、MSC及其衍生物与糖尿病创面

糖尿病创面,尤其是糖尿病足溃疡,通常因高血糖环境的影响而导致创面处于慢性炎症阶段,从而显著延迟伤口愈合过程。研究表明,在糖尿病伤口中,中性粒细胞和巨噬细胞在创面内的持续活跃是炎症期延长的关键因素 [ 9 ] ,由于调控中性粒细胞流入及炎症反应的机制受到破坏,导致炎症反应持续且过度 [ 10 , 11 ] 。此外,糖尿病伤口愈合困难还与血管生成失调及氧化应激等多种生物学机制有关 [ 12 ] 

MSC作为一种多能性干细胞,已被广泛应用于糖尿病创面治疗中。基础研究表明,MSC通过分泌多种生长因子和细胞因子,促进血管生成、减轻炎症反应,并加速创面修复 [ 13 ] 。已有临床试验证明,MSC通过局部和静脉给药缓解慢性肢体缺血症状,并促进糖尿病足溃疡伤口愈合 [ 14 , 15 ] 。一项随机对照试验将28例糖尿病足病患者随机分为A组和B组,A组接受胎盘MSC治疗,B组接受胎盘MSC联合富血小板血浆治疗。结果显示,A组溃疡伤口面积缩小66%,B组缩小71%,提示胎盘MSC联合富血小板血浆可有效促进糖尿病足病创面愈合 [ 16 ] 。在国内,另一项研究采用自体骨髓MSC移植方法治疗69例糖尿病足患者,结果发现,治疗后患者自觉症状疼痛、发凉及间歇性跛行的评分均有明显下降,经皮氧分压和皮肤温度升高,表明MSC可在一定程度上改善糖尿病足临床症状 [ 17 ] 。以上研究均提示,MSC能有效促进糖尿病足创面愈合。然而,MSC治疗有明确的局限性:包括干细胞治疗的伦理争议、异体移植引发的免疫排斥反应、发生非预期的分化、输注后快速凋亡导致治疗效果不佳等 [ 18 , 19 ] 

近年来,MSC-EV作为一种新兴的治疗策略展现出优异的治疗潜力。与MSC相比,MSC-EV能携带MSC的活性分子而无需实际使用干细胞,因此在治疗过程中减少了细胞移植的毒性和免疫排斥的风险 [ 20 ] 。近年来,关于EV的研究主要集中在外泌体,近期的一项研究显示,脂肪来源MSC的外泌体制备的水凝胶可以加速糖尿病伤口愈合和皮肤再生 [ 21 ] ,然而目前外泌体提取与纯化较为复杂,缺乏标准化的方案,导致大规模合成外泌体存在技术瓶颈,难以满足临床应用需求 [ 22 ] 。AB作为EV的一种特殊类型,是由凋亡细胞释放的膜性结构,其独特的生物学功能在免疫调节、组织再生、炎症反应调节和药物递送系统等方面展现了良好的治疗潜力 [ 6 ] 。因此下文将重点介绍AB的生物学特点及MSC来源的AB在糖尿病创面中的研究。

二、MSC源性AB生物学特点

AB是由细胞凋亡过程中产生的,凋亡细胞的解体可分为三个主要的形态学过程:质膜起泡、形成凋亡膜突起、最终分解为AB [ 23 ] 。AB的直径范围通常为50~5 000 nm [ 3 ] ,主要由细胞器、微核、染色质残余物、细胞质部分、降解蛋白以及片段化或完整的DNA组成 [ 24 ] 。与其他EV相比,AB在多个方面存在差异。第一,AB以囊泡内包含细胞器为特征 [ 25 ] ;第二,AB的脂质组成、蛋白质标记物以及起源部位都与其他EV不同;第三,AB的细胞外释放方式和排出机制也与其他EV有所不同 [ 26 ] 。这些特点使得AB在生物学功能和治疗潜力上具有一定的独特性。

AB可来源于不同类型的细胞 [ 6 ] 、不同的凋亡途径 [ 27 ] 、不同的细胞刺激 [ 28 ] ,其不同的生物学特性与其源细胞的类型有一定相关性 [ 29 ] ,不同来源的AB在转录组特征、免疫识别能力及生物学功能等方面表现出一定的独特性。有研究表明,破骨细胞来源的AB的转录组与其亲本细胞的转录组具有高度相似性 [ 30 ] ,能够反映亲本细胞的基因表达特征。此外,免疫细胞来源的AB能更好地被人体免疫细胞识别,如有研究发现,巨噬细胞来源的AB可通过微小RNA(microRNA,miRNA)-221/222促进受体细胞的增殖 [ 31 ] ,进一步提示AB在细胞增生与修复中的潜在作用。相对而言,癌细胞衍生的AB则可能在某些情况下促进肿瘤进展,如有研究发现,胶质母细胞源性AB可以促进肿瘤生长 [ 32 ] ,提示AB在肿瘤微环境中的作用。MSC来源的AB能够通过调节免疫系统,促使巨噬细胞极化,减轻炎症反应,具有一定的组织修复和再生的潜力 [ 33 ] 。近年来,越来越多的证据显示,凋亡细胞可以通过AB与其他细胞积极沟通 [ 34 , 35 ] ,AB内容物的转移、循环甚至再利用可以影响吞噬细胞的功能 [ 36 ] 。据文献报道,AB具有免疫调节、血管生成、促进组织再生等多种功能 [ 6 ] ,进一步揭示了其在糖尿病创面修复中的潜在应用价值。

与MSC相比,AB具有高稳定性、易于储存、无需增殖等优势 [ 37 ] ,使AB具有较高的安全性和更大的组织再生潜能。有研究通过对比脐带MSC(umbilical cord mesenchymal stem cells,UCMSC)、UCMSC来源AB(UCMSC-AB)和UCMSC来源外泌体(UCMSC-Exos)在改善2型糖尿病 db/db小鼠肾脏损伤方面的作用,结果表明,UCMSC-AB的治疗效果更为显著 [ 38 ] 。另外,也有实验表明,UCMSC-AB通过触发巨噬细胞向M2表型极化,促进皮肤伤口愈合 [ 39 ] 。除了具有再生潜力外,AB还可用于治疗血液系统疾病,例如有实验证明,来自骨髓MSC源性的AB比外泌体能更有效地治疗小鼠血友病 [ 7 ] 。也有研究显示,骨髓MSC来源的AB中的遗传促分化因子导致缺失的Fas凋亡信号在多发性骨髓瘤细胞表面表达。由此推断,AB可有效结合Fas配体诱导癌细胞凋亡 [ 40 ] 。与此同时,通过预处理MSC,可以改变MSC-AB的性质以达到特定的治疗效果,如添加趋化因子或细胞因子、用小分子药物预处理、引入基因修饰 [ 41 ] ;也可以通过工程化修饰AB,使其作为药物运载系统从而达到更高效的治疗目的 [ 42 ] 。目前已经有许多基础研究证实了干细胞来源的AB在创面愈合 [ 33 ] 、骨组织修复 [ 43 ] 、心血管疾病 [ 34 ] 治疗中的巨大潜力。综上所述,AB有潜力成为比MSC本身更直接的治疗手段或其他治疗药物的有效载体。

三、MSC源性AB治疗糖尿病创面的机制研究

1.调控炎症反应:在创面形成后,炎症反应是第一阶段,而巨噬细胞是存在于全身几乎所有组织中的特化吞噬细胞,在炎症和组织修复过程中都起着至关重要的作用 [ 44 ] 。一般认为巨噬细胞可分为促进炎症发生的M1型和抑制炎症发生的M2型。M1型巨噬细胞可分泌肿瘤坏死因子-α、白细胞介素(interleukin,IL)-1β等促炎因子,参与炎症的起始和发展;而M2型巨噬细胞可分泌IL-10、IL-4等抑炎因子,具有缓解炎症、促进组织修复的作用 [ 45 ] 。近年来研究表明,AB可以通过磷脂酰丝氨酸易位与膜联蛋白Ⅴ结合形成的特定分子信号被巨噬细胞等吞噬细胞更快识别 [ 35 ] ,从而调控细胞再生和组织修复 [ 27 ] 。在一项骨髓MSC源性AB在小鼠皮肤伤口愈合的研究中,检测出AB能够通过吞噬作用被巨噬细胞摄取,以浓度和时间依赖性的方式促进巨噬细胞向M2表型的极化,增加巨噬细胞向M2极化过程中的两个关键因子精氨酸酶-1和转化生长因子-β等因子的表达,最终通过功能转化的M2型巨噬细胞有效增强成纤维细胞的迁移和增殖,加速伤口愈合 [ 39 ] 。有研究发现,MSC来源的AB通过腺苷酸活化蛋白激酶/沉默信息调节因子1/核因子κB通路可以降低促炎巨噬细胞环氧合酶-2的表达,巨噬细胞肿瘤坏死因子-α及IL-6的分泌被抑制,而抑炎因子IL-10的分泌上调,巨噬细胞向抑炎表型极化 [ 46 ] 。同时,近期也有研究表明,AB可以通过调节Janus激酶-信号转导与转录激活因子信号通路,抑制细菌脂多糖诱导的炎性巨噬细胞中促炎基因 ASS1上调,从而促使极化的巨噬细胞转变为抗炎表型。通过miRNA测序分析发现,miR-20a-5p的存在可能是这一现象的潜在原因 [ 33 ] 。此外,关于EV相关实验中发现外源性EV可以通过激活皮肤MSC中的Wnt信号通路中的β-catenin通路来促进伤口愈合和头发生长 [ 47 ] ,这些研究为AB在糖尿病创面治疗中的应用提供了新的视角,揭示了其在调控炎症反应等方面的重要作用。

2.促进创面细胞增殖和血管生成:AB含有多种生物活性分子,包括miRNA和蛋白质,这些分子可以直接影响细胞的增殖能力。例如,AB可以通过运输miR-155等调控因子,激活伤口部位的细胞周期,促进成纤维细胞和角质形成细胞的增殖 [ 27 , 39 ] ,磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B信号通路是促进细胞增殖的核心途径之一。另一项研究表明,UCMSC来源的EV可以增强表皮中的细胞活力和迁移能力,并促进真皮中的细胞外基质重塑 [ 48 ] 。此外,AB还能通过减少细胞凋亡,延长关键细胞的存活时间 [ 36 ] 

血管生成对于糖尿病创面的愈合至关重要,然而糖尿病患者常因为高血糖导致血管生成受限。研究表明,AB可以通过多种机制促进血管生成,如一项关于MSC-AB对血管生成和心肌梗死后内皮细胞功能影响的实验研究显示,经过AB处理后,促血管生成基因 ANGPT1和 KDR显著上调,而抗血管生成基因 THBS1和 VASH1下调,表明AB通过调控血管生成相关基因表达,可以激活内皮细胞的血管生成能力;AB也可以通过释放血管内皮生长因子等促血管生成因子,激活内皮细胞的增殖和迁移能力,直接促进毛细血管网络的形成 [ 49 ] 。此外,在糖尿病创面中缺氧是影响血管生成的关键因素,AB在这种缺氧条件下通过缺氧诱导因子-1α信号通路的调控,能够显著提升缺氧诱导因子-1α的表达,进一步刺激血管内皮细胞的增殖和迁移 [ 50 ] 

3.调节氧化应激:高糖环境中创面的慢性氧化应激是延迟愈合的一个重要原因。有研究利用小鼠脂肪来源干细胞构建三维AB,结果表明,这些AB能够有效降低皮瓣组织中活性氧(reactive oxygen species,ROS)的积累,并发现这些AB能够有效减少皮瓣组织中的ROS积累,且通过细胞球体等三维结构培养的3D培养组的ROS水平显著低于传统的二维平面培养的2D培养组 [ 50 ] 。尽管AB的具体作用机制尚未完全明确,但目前已有研究表明,MSC-Exo可以通过减少ROS生成、DNA损伤、异常钙信号和线粒体功能改变,改善氧化应激引起的皮肤损伤,并增强抗氧化能力,从而减轻细胞和组织的氧化损伤反应 [ 51 ] 。这一机制对于糖尿病患者的创面愈合具有特别重要的意义,因为他们常面临持续的氧化损伤 [ 48 ] 。因此,AB的抗氧化作用可能在糖尿病创面愈合过程中发挥关键作用,值得在未来的研究中进一步探讨和验证。

4. AB作为药物和基因递送系统的潜力:近年来,AB作为治疗性递送系统的潜力备受关注。它们不仅能携带多种生物活性分子,如蛋白质、miRNA和药物,还能将这些分子准确递送至目标细胞,从而在疾病治疗中发挥作用 [ 24 ] 。近期有一项研究通过创新构建装载细胞合成AB的缓释生物合成水凝胶微球系统,实现AB的持续活性,更有效地促进了糖尿病创面愈合 [ 33 ] 。另一项研究证明,AB能够携带miRNA-126,通过调节细胞增殖和分化,促进血管生成和组织修复 [ 52 ] 。此外,AB在低免疫原性和高靶向性方面具有独特的优势,使其在药物递送中的应用潜力显著 [ 28 ] 。这些载药AB保留了亲代细胞的相关生物学特性,表现出优异的靶向病灶部位的能力。这一机制不仅适用于糖尿病创面,也在其他复杂病理环境下展现了治疗潜力。例如研究表明,工程化的AB可以通过负载抗肿瘤药物有效抑制肿瘤生长,并增加抗炎细胞的数量来增强其治疗效果 [ 53 ] 。但对于AB所展现的细胞间通讯功能,其机制尚不完全明确,未来需进一步研究AB如何装配、运输和在受体细胞内如何释放生物分子,从而为实现AB作为一种新的非细胞制剂参与临床的应用奠定基础 [ 54 ] 。目前,将EV应用于治疗糖尿病创面也仍然存在一些问题,例如,AB的生物安全性、使用方式、剂量和生物分布的研究还不够深入,如何高效制备和分离高纯度的AB仍是一个难题 [ 55 ] 

四、总结

近年来,对于AB在糖尿病创面治疗的机制研究不断深入,AB不仅能通过促进巨噬细胞向M2型极化抑制炎症,还能通过携带miRNA等生物活性分子调节细胞生命周期,促进血管生成并改善氧化应激反应,从而促进糖尿病创面的愈合。这些机制的发现为糖尿病创面治疗提供了新的理论依据和治疗思路,尤其在调节免疫反应和促进组织修复方面,AB展现了良好的前景。尽管如此,当前关于AB在糖尿病足创面治疗中的研究仍处于动物实验阶段,仅部分模拟了人类疾病,未来仍需结合类器官模型或人体实验,以更准确地评估AB在糖尿病慢性伤口修复中的实际应用和疗效。

综上所述,干细胞衍生的AB为糖尿病创面的治疗提供了新的理论基础和实践方向。尽管临床研究仍处于起步阶段,基础研究的进展为未来开发创新有效的治疗方案提供了宝贵的线索。随着更多研究的展开,AB有望成为治疗糖尿病慢性伤口的重要策略,推动糖尿病创面治疗的临床应用和发展。

                                                                                 联系我们 | 工作机会 | 合作伙伴 | 关于万川 | 员工服务 | 物流查询 | 万川视频    

 

版权所有:江苏万川医疗健康产业集团有限公司 Varsal ©     法律声明

ICP:苏ICP备14047837号-1  


南京万川医药 信息部 建设与维护