延边大学团队：揭示干细胞外泌体促皮肤无疤愈合新机制

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延边大学医学院转化医学研究中心的研究团队在期刊 Mol Cell Biochem 上发表了一篇题为「Human umbilical cord mesenchymal stem cell exosomes promote elastin production and acute skin wound healing via TGFβ1-Smad pathway」的研究报道。研究调查了 hUCMSC-Exos 促进皮肤伤口愈合的机制，并评估了它们与水凝胶联合用于临床治疗的潜在应用。

皮肤伤口愈合受限于传统疗法（如重组 EGF）对复杂创面的低效性及瘢痕形成风险，其核心矛盾在于细胞外基质（ECM）重塑异常 —— 弹性蛋白缺失与胶原沉积失衡。人脐带间充质干细胞外泌体（hUCMSC-Exos）因具有低免疫原性、靶向递送特性及规避致瘤风险的优势，成为促进无疤愈合的新策略。本研究聚焦 hUCMSC-Exos 调控 ECM 重塑的机制，重点探索其通过 TGFβ1-Smad 通路激活转录因子 SP1、进而驱动弹性蛋白合成的分子路径，并评估其联合水凝胶敷料的协同治疗潜力，由此探讨其在加速伤口闭合与改善修复质量中的作用。

hUCMSC-Exos 的鉴定及其被 HFF-1 细胞摄取

纳米颗粒跟踪分析表明，提取的细胞外囊泡（EVs）直径均匀，为 63.8 ± 14.6 nm，浓度为 1.76 × 10⁹ 颗粒/mL。电子显微镜证实了它们特征性的杯形形态，表面标记物 CD9、CD63 和 TSG101 的表达，与已建立的 EV 特征一致。

为了研究 hUCMSC-Exos 与 HFF-1 细胞之间的相互作用，用 PKH-26 染料标记 EV 膜，产生红色荧光，而 HFF-1 细胞核用 DAPI 染色，产生蓝色荧光。共培养 24 h 和 48 h 后，荧光显微镜显示 hUCMSC-Exo 在 HFF-1 细胞核周围定位，表明内化成功。红色荧光强度随时间增加，表明 HFF-1 细胞可以持续吸收 hUCMSC-Exos。这些发现强调了 hUCMSC-Exos 的细胞通讯能力及其治疗应用的潜力。

hUCMSC-Exos 增强 HFF-1 细胞的增殖和迁移

为了评估 hUCMSC-Exos 对 HFF-1 细胞增殖的影响，在 DMEM 中应用了从 1 × 105 到 1 × 10⁹ 颗粒/mL 的浓度梯度，对照组（Con）浓度为 0。孵育 24、48 和 72 小时后，CCK-8 测定的结果表明，1×10⁹颗粒/mL 显著增强 HFF-1 增殖。

细胞周期分析表明，用 Exos1（EXOs 的浓度为 1 × 10⁸ 颗粒/mL）和 Exos2（EXOs 的浓度为 Exos2：1 × 10⁹ 颗粒/mL）刺激 24 h 后，G0/G1 期细胞比例降低，而 S 期细胞比例增加，导致增殖指数（PI）升高。在划痕测定中，用两种浓度的 hUCMSC-Exos 处理在 12 小时时显着增强了细胞迁移，Exos2 在 24 小时时显示出显着的促进。Transwell 测定结果表明，刺激 12 小时后，hUCMSC-Exos 显著促进 HFF-1 细胞向下腔迁移。这些发现表明，hUCMSC-Exos 增强了 HFF-1 细胞的增殖和迁移能力，表明它们在伤口愈合中的潜在作用。

hUCMSC-Exos 增强 HFF-1 细胞中胶原蛋白 I、纤连蛋白和弹性蛋白的基因表达

为了阐明 hUCMSC 衍生的外泌体（hUCMSC-Exos）促进皮肤伤口愈合的机制，进行了 qRT-PCR 分析以评估胶原蛋白 I、纤连蛋白和弹性蛋白的基因表达水平。结果表明，hUCMSC-Exos 显著上调了 HFF-1 细胞中这些 ECM 成分的 RNA 水平，胶原蛋白 I 和纤连蛋白水平增加了 1-2 倍，弹性蛋白水平增加了 3-10 倍。

hUCMSC-Exos 促进 HFF-1 细胞中 TGFβ1-smad 通路蛋白的表达

蛋白质印迹分析证实，在 Exos2 浓度下，hUCMSC-Exos 显著上调 HFF-1 细胞中 TGFβ1、Smad2/3、磷酸化 Smad2/3（P-Smad2/3）、TGFβRII 和 SP1 的表达水平。

hUCMSC-Exos 逆转普卡霉素诱导的弹性蛋白基因表达抑制作用

qRT-PCR 分析以评估普卡霉素浓度（10 nM 至 200 nM）对 HFF-1 细胞中弹性蛋白基因转录的影响。结果表明弹性蛋白表达存在浓度依赖性抑制，在 200 nM 时观察到显著影响。还评估了 200 nM 普利霉素和 hUCMSC-Exos 对弹性蛋白转录的联合作用。qRT-PCR 结果显示，hUCMSC-Exos 显著减轻了普利霉素对弹性蛋白 RNA 水平的抑制作用，表明普利霉素抑制 SP1 与 GC 盒的结合，而 hUCMSC-Exos 促进 SP1-GC 盒相互作用，从而增强弹性蛋白基因转录。研究结果表明，hUCMSC-Exos 可以通过调节 TGFβ1-Smad 通路来逆转普卡霉素对 HFF-1 细胞弹性蛋白基因表达的抑制作用，进而促进 SP1 与弹性蛋白启动子区域 GC 盒的相互作用。

为了确认这些效应是通过 SP1 与 GC 盒的结合介导的，我们在用 hUCMSC-Exos 和普卡霉素处理 HFF-1 细胞后进行了 ChIP-qPCR 实验。结果表明，普利霉素显著降低了弹性蛋白基因启动子中 GC 盒区的富集。然而，用 Exos1（1 × 10⁸ 外泌体/mL）处理将富集恢复到对照水平，而 Exos2（1 × 10⁹ exosomes/mL）显著提高了大约三倍的富集。这些发现证实了 hUCMSC-Exo 促进 SP1 与弹性蛋白启动子的结合，有效抵消了普卡霉素的抑制作用。

hUCMSC-Exos 联合水凝胶促进小鼠皮肤伤口愈合，促进细胞外基质重塑

在昆明雌性小鼠中建立了 8 mm 全层皮肤创面模型。在术后第 0、3、6、9、12 和 14 天拍摄照片以计算伤口愈合率。结果显示，与对照组相比，外泌体组和外泌体+水凝胶组均显著加速伤口愈合，其中水凝胶组的愈合速度略快于对照组。

H&E 染色的组织学分析显示对照组的表皮和真皮存在缺陷，而外泌体和外泌体+水凝胶组则显示出几乎完全闭合的伤口，组织紧密连接，结构完整。对照组和外泌体组炎症细胞浸润更为明显，而外泌体+水凝胶组炎症细胞明显减少，角化过度较轻。Masson 染色进一步突出了组织组成的差异。对照组表现出稀疏的胶原纤维，而外泌体+水凝胶组表现出组织良好的结构，具有丰富、排列的胶原纤维，表明外泌体及其与水凝胶的结合都有助于减少恢复过程中的疤痕。通过改良的 Gomori 醛品红方法评估的弹性纤维表明，PBS 基团含有很少的细弹性纤维。相比之下，外泌体组显示出更粗的纤维，而外泌体+水凝胶组显示出平行于皮肤表面的坚固、排列良好的纤维。这表明外泌体在伤口愈合过程中增强了弹性纤维的形成和交联，水凝胶进一步改善了纤维组织，可能促进无疤痕愈合。血管生成标志物 CD31 的免疫组织化学染色表明伤口内有大量血管形成。外泌体和外泌体+水凝胶组均表现出血管形成的显著增加，表明血管生成增强。

总的来说，这些发现强调了 hUCMSC 衍生的外泌体在促进有效伤口愈合和组织再生方面的潜力。hUCMSC-Exos 通过增强 SP1 与弹性蛋白基因启动子的结合、上调弹性蛋白表达和促进细胞外基质重塑来促进皮肤伤口愈合。这表明 hUCMSC-Exos 在临床伤口愈合应用中具有潜在的治疗作用。

参考文献：

Zi Y., Li J., Qian X., Li J., Jin Y., Zhang Z., Jin Y. Human umbilical cord mesenchymal stem cell exosomes promote elastin production and acute skin wound healing via TGFβ1-Smad pathway. Mol Cell Biochem. 2025. 480(7):4499-4511. doi: 10.1007/s11010-025-05264-5. Epub 2025 Apr 9. PMID: 40202710; PMCID: PMC12263733.

来源：细胞外囊泡前沿科技

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