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哈医大二院:乏氧脂肪干细胞衍生的外泌体促进糖尿病相关的伤口愈合

难治性糖尿病伤口会因乏氧而持续出现炎症和愈合延迟。脂肪干细胞外泌体(ADSCs-exo)可以促进皮肤伤口愈合,然而其分子机制仍然不清楚。来自哈尔滨医科大学附属第二医院肖志波课题组的研究人员发现发现,与常氧相比,乏氧诱导后脂肪干细胞的存活和增殖显著增强,且乏氧脂肪干细胞来源的外泌体(HpyADSCs-exo)可以通过 PI3K/AKT 信号通路促进糖尿病伤口愈合并抑制炎症。因此,HpyADSCs-exo 可以促进糖尿病伤口愈合,作为改善伤口愈合的一种替代策略。该研究发表于Journal of Nanobiotechnology杂志上。

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糖尿病患者的伤口愈合障碍的分子机制很复杂,涉及多个信号通路和过程的功能障碍。尤其是糖尿病创面容易感染和形成瘢痕,不愈合或愈合缓慢成为严重影响糖尿病患者生活质量的罪魁祸首。在伤口的初始阶段,细胞对乏氧的适应性下降,导致持续炎症和愈合显著延迟。糖尿病相关创伤的传统治疗方式主要集中在后期换药、负压、电刺激、高压氧和植皮等方面,但治疗效果并不理想。目前,许多新材料的应用,为糖尿病创面的彻底治愈带来了更多的可能性,其中外泌体疗法的应用显示出强大的潜力。
脂肪干细胞(ADSCs)在伤口修复中具有良好的前景。外泌体,直径为 30-150 nm 的细胞外囊泡,介导细胞之间的远程通信。外泌体可以转移到受体细胞,传递蛋白质、RNA 和 DNA。与细胞疗法相比,外泌体可以最大限度地减少免疫介导的排斥和恶性转化。乏氧会激活乏氧诱导因子 (HIF-1α),从而调节血管生成。有趣的是,ADSCs-exo 通过影响组织对损伤、感染和疾病的反应参与了广泛的生物过程。ADSCs在乏氧环境下分泌更多的外泌体(HypADSCs-exo),而 HypADSCs-exo可以改善血液灌注和移植组织的存活率,并减少脂肪中的炎症浸润。外泌体中的多种miRNA可以促进糖尿病伤口愈合。尽管现阶段仍缺乏更多高质量的外泌体促进皮肤伤口愈合的证据,但这些结果为 HypADSCs-exo 在软组织修复中提供了新的视角。 
在这项研究里,研究人员发现乏氧脂肪干细胞外泌体(HypADSCs-exo)参与乏氧适应性并加速糖尿病伤口愈合。首先研究人员将ADSCs-exo和 HypADSCs-exo 通过高通量测序鉴定了差异表达的miRNA。高通量测序结果显示,与 ADSCs-exo 相比,HypADSCs-exo中有 215 个 microRNA (miRNA) 上调,369 个 miRNAs 下调。上调的miR-21-3p、miR-126-5p、miR-31-5p以及下调的miR-99b 和 miR-146-a 与伤口愈合相关。根据GO和KEGG分析,miRNA 可能调节细胞代谢、分化和转化生长因子-β (TGF-β) 功能。而且,HypADSCs-exo通过 PI3K/AKT 信号通路在人皮肤成纤维细胞中诱导增殖、胶原代谢和迁移。此外,研究人员建立了裸鼠糖尿病伤口模型,分析了伤口组织愈合的速度和质量,揭示了 HypADSCs-exo 的有益作用。该研究为伤口修复的无细胞治疗提供了一种有前景的策略。​ 
参考文献:Hypoxia adipose stem cell-derived exosomes promote high-quality healing of diabetic wound involves activation of PI3K/Akt pathways. JNanobiotechnology. 2021 Jul 7;19(1):202.

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