外泌體在皮膚色斑、雀斑、老年斑和黃褐斑調節中的應用

隨著社會的發展和人類審美的變化，疤痕、面部衰老、色素沉著、脫發等皮膚問題越來越受到人們的關注。醫學美容干預有利于改變個人印象，改善情緒和自尊。外泌體為促進皮膚美容中的皮膚再生和修復提供了多方面的策略。

上圖：外泌體在Scar removel ?疤痕修復、Skin rejuvenation 皮膚再生、Pigmentation regulation 色素沉著調節、Hair growth頭發的生長中的應用。

外泌體在皮膚醫學美學中的作用機制（上圖）。(A) 來自臍帶來源的 MSCs 的外泌體，富含 miR-21、miR-23a、miR-125b 和 miR-145，靶向 TGF-β2/SMAD2 通路，抑制成纖維細胞向肌成纖維細胞的分化，導致減少過度纖維化和疤痕形成。(B) 外泌體可以改善角質形成細胞和成纖維細胞的功能，增強膠原蛋白和彈性蛋白的合成，增加真皮脂肪，從而促進皮膚抗衰老的再生和恢復能力。(C) 暴露于 UVB 后，角質形成細胞衍生的外泌體通過 miR-3196 和 MITF 依賴性信號通路或 miR-203 和 MITF 非依賴性信號通路調節其 miRNA 含量以增加黑素細胞色素沉著。在角質形成細胞衍生的外泌體中過表達的 miR-330-5p 降低了黑色素細胞中黑色素的產生和 TYR 的表達。來自角質形成細胞外泌體的 miR-675 通過抑制 MITF 表達參與 H19 lncRNA 下調刺激黑素生成。(D) 真皮乳頭細胞衍生的外泌體促進了 DPCs、ORSCs 和 HFSCs 的活力，增加了 IGF-1、KGF、HGF、β-catenin 和 Shh 的表達，還加速了 HF 生長期的發生，延緩退行性變，小鼠皮膚中的毛干較長。毛囊干細胞，HFSC；真皮乳頭細胞，DPC；毛囊，HF；外根鞘細胞，ORSC；轉化生長因子 β，TGF-β；角質形成細胞生長因子，KGF；胰島素樣生長因子，IGF；肝細胞生長因子，HGF；刺猬索尼克；紫外線B、UVB；黑素細胞誘導轉錄因子，MITF；酪氨酸酶，TYR。

皮膚色素沉著特征

在皮膚最薄的最外層，日光照射會激活各種調節劑和通路，從而增加黑色素細胞中的黑色素合成。黑色素細胞將黑色素輸送到表皮細胞中，并與表皮細胞結合形成功能性表皮黑色素單元，在調節表皮的色素沉著和體內平衡中起關鍵作用。

皮膚保護防御的第一道防線之一是黑色素的合成。然而，在接觸有害物質后，黑色素過度生成和皮膚細胞中的不規則積累也會導致皮膚灼熱、曬黑和色素沉著，包括日光性色斑、雀斑、老年斑和黃褐斑。

膚色素沉著取決于表皮中角質形成細胞和黑素細胞之間的相互作用。外泌體將多種膜蛋白和細胞溶質成分攜帶至黑色素細胞，并通過調節基因表達和酶活性來調節健康和疾病狀態下的色素沉著。

色斑/ains

老年斑/age spots

黃褐斑/chloasma

外泌體調節色素沉著的機制

（1）外泌體對色素沉著的抑制作用

中國科學家YingLiu等2019年在國際科技期刊Journal of Dermatological Science上發表的研究指出Exosomal miRNA derived from keratinocytes regulates pigmentation in melanocytes（來自角質形成細胞的外泌體 miRNA 調節黑素細胞的色素沉著，下圖），證明了外泌體對色素沉著的抑制作用。

該報告指出，色素沉著由復雜的機制控制。有證據表明，miRNA 可以調節色素沉著。然而，該機制尚未完全闡明。目的 在這項研究中，研究人員揭示了一種調節色素沉著的新機制，涉及外泌體、miRNA 以及角質形成細胞和黑素細胞之間的串擾。

在本實驗中，研究人員在角質形成細胞中使用 miR-330-5p 來驗證角質形成細胞衍生的外泌體對黑色素細胞色素沉著的影響。首先，科學家發現角質形成細胞分泌攜帶 miR-330-5p 的外泌體；此外，在源自過度表達 miR-330-5p 的角質形成細胞的外泌體中發現了更高的 miR-330-5p 表達。其次，研究人員發現來自角質形成細胞的外泌體具有過表達 miR-330-5p 導致黑素細胞中 miR-330-5p 的顯著增加。最后，源自過度表達 miR-330-5p 的角質形成細胞的外泌體誘導黑色素的產生和黑色素細胞中 TYR 的表達顯著降低。同時，研究人員在黑素細胞中過表達了miR-330-5p，這也證明了miR-330-5p對色素沉著的抑制作用。

這個發現表明，角質形成細胞通過外泌體 miRNA 與表皮黑色素單元中的黑色素細胞相互作用。這些研究揭示了外泌體在黑色素細胞色素沉著中的重要作用，從而開辟了一條黑色素調節的新途徑。

外泌體在人類色素沉著中的重要生理功能

2015年巴黎居里研究所的科學家Alessandra Lo Cicero等研究指出 ，角質形成細胞釋放的外泌體調節黑素細胞色素沉著（Exosomes released by keratinocytes modulate melanocyte pigmentation），相關研究發表在《自然》雜志子刊nature communications ?上（下圖）。

作者指出，細胞分泌細胞外囊泡 (EV)、外泌體和微泡，它們轉移蛋白質、脂質和 RNA 以調節受體細胞功能。皮膚色素沉著依賴于表皮中角質形成細胞和黑素細胞之間的緊密交流。

在這里，作者報告了角質形成細胞分泌的外泌體通過增加黑素體蛋白的表達和活性來增強黑色素合成。此外，研究表明角質形成細胞衍生的外泌體的功能是光型依賴性的，并受紫外線 B 的調節。

總之，該研究揭示了外泌體在人類色素沉著中的重要生理功能，并為我們理解色素沉著如何調節開辟了新途徑通過健康和疾病狀態下的細胞間通訊。

對于黑色素形成原因作者強調，在皮膚最薄的最外層，黑色素細胞和周圍的角質形成細胞形成表皮-黑色素。太陽輻射激活信號級聯，誘導包括激素和生長因子在內的分子分泌，導致黑色素細胞中黑色素合成增加。皮膚色素沉著需要密切的細胞間通訊并導致皮膚曬黑，但也構成了針對紫外線 B 暴露的光保護的重要防御機制。

細胞通過可溶性分泌因子或膜囊泡進行交流，通常稱為細胞外囊泡 (EV)。外泌體是內體衍生的 EV，對應于在多泡體 (MVB) 與質膜融合時釋放到細胞外環境中的腔內囊泡 (ILV)。

外泌體含有膜和細胞溶質成分，例如蛋白質、脂質和 RNA。在這項研究中，科學家首次表明，除了可溶性因子 1、10、11、12 外，正常人角質形成細胞 (NHK) 還會釋放在調節色素沉著中起作用的外泌體。攜帶選定 microRNA (miRNA) 的外泌體靶向黑素細胞并通過改變基因表達和酶活性來調節黑素細胞的色素狀態。

圖 ：細胞外囊泡 (EV)特性和吸收。

(a) 來自 NHK 免疫金標記的內源性 CD63 外泌體的 EM 分析（PAG 10?nm，箭頭）。(b) 使用抗 Alix、-CD63 和 -Tsg101 抗體對來自 NHK 的外泌體 (Exo; 10?μg) 和總細胞裂解物 (L; 20?μg) 或 OptiPrep 梯度 (c) 后回收的級分進行 WB 分析。(d) IFM 分析來自 NHK 的 PKH67 標記（綠色）外泌體與標記為 TYRP1（紅色）和 DAPI（藍色；比例尺，10?μm）的黑素細胞的相互作用。(e) 用來自 NHK 的 FITC 標記的外泌體在 37°C 下孵育 1 小時的黑素細胞的 FACS 分析。用最后一次 FITC 標記洗滌孵育的黑素細胞用作對照。

總的來說，這項研究結果突出了角質形成細胞和黑素細胞之間的一種新的交流方式，并賦予外泌體調節皮膚色素沉著的新功能。這項研究還為了解色素表型如何維持和調節提供了新的思路。除了角質形成細胞釋放的可溶性因子外，外泌體作為攜帶膜蛋白和細胞溶質成分的膜包裹囊泡，可能參與皮膚的穩態。它們可能參與皮膚色素狀態的調節/維持，這一過程可能會在疾病中發生改變。這些研究為在健康和疾病狀態下控制色素沉著的新策略開辟了道路，因為幾種色素沉著過度和色素沉著不足疾病會影響所有皮膚光型的個體。

色素沉著調節中的外泌體

據報道，角質形成細胞在表皮黑色素單元中占據重要位置，可分泌含有可溶性因子和 miRNA 的外泌體，參與色素沉著調節和皮膚穩態。研究發現從 UVB 照射的角質形成細胞中分離出的外泌體部分顯著激活了黑色素細胞，這表明角質形成細胞分泌的外泌體的定量變化對人類皮膚顏色發育的實質性調節是有效的。

實驗表明角質形成細胞通過外泌體 miRNA 與表皮黑色素單元中的黑色素細胞串擾。他們發現角質形成細胞外泌體過表達 miR-330-5p，并誘導黑色素細胞中黑色素的產生和酪氨酸酶 (TYR) 的表達顯著降低。

據報道，角質形成細胞外泌體的 miRNA 譜在 UVB 的刺激下被修飾。他們發現含有 miR-3196 的角質形成細胞的外泌體通過黑素細胞誘導轉錄因子 (MITF) 依賴性信號通路增加了人類黑素細胞的細胞內黑色素含量。

此外，角質形成細胞衍生的外泌體高度表達 miR-203，以調節黑色素瘤細胞中的黑色素生成，增加色素沉著和 TYR 蛋白水平。研究還表明 miR-675 從參與 H19 lncRNA 下調的角質形成細胞外泌體釋放，通過靶向其 3′-非翻譯區抑制 MITF 表達來刺激黑素生成。

外泌體作為色素從黑色素細胞轉移到角質形成細胞的通訊，繼續被探索以防止異常色素沉著。對角質形成細胞和黑素細胞之間外泌體的研究將為在健康和疾病狀態下控制色素沉著的新策略開辟道路。