解放军总医院：干细胞外囊泡促进糖尿病创面愈合，低氧预处理效果更佳

撰文：步步先生

来源：干细胞者说

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随着全球老龄化社会的到来，糖尿病患者的数量不断增加，糖尿病足、糖尿病溃疡等慢性难愈合性创面的发生率也在逐年升高。高糖微环境下异常增多的中性粒细胞胞外陷阱（Neutrophil extracellular traps, NETs）是导致糖尿病创面愈合受损的重要原因。因此，抑制创面中NETs的形成，改善局部血液供应，是糖尿病创面治疗的关键。

外囊泡（外泌体就是外囊泡的一种）是天然纳米颗粒，是理想的药物递送载体，可以作为载体递送分子和基因药物。而低氧环境的预处理，可以改变外囊泡中某些小分子物质的成分比例，进一步提升治疗效果。

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基础知识介绍

▉ 小细胞外囊泡

细胞外囊泡（extracellular vesicles，EVs）包括外泌体，微囊泡和凋亡小体。而小于200nm的囊泡统称为小细胞外囊泡（small extracellular vesicle，sEV），包括外泌体和微囊泡。细胞外囊泡，具有独特的介导细胞间通信和相互作用。<步步先生注：为解读方便，以下文中的外囊泡一律指的是小细胞外囊泡>

▉ 低氧预处理的妙用

目前外囊泡大规模临床应用的障碍包括产量低和治疗效果不佳。低氧预处理后，干细胞外囊泡产量更高，并可通过改变外囊泡中的分子成分比例来应对缺氧。不仅可提高外囊泡产量，还可增强外囊泡治疗效果。

在糖尿病创面治疗过程中，如果使用经低氧处理间充质干细胞外囊泡，或许会起到更好的治疗效果。

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低氧预处理外囊泡，促进糖尿病创面愈合

近日，解放军总医院付小兵院士、张翠萍研究员团队，联合湖北省太和医院李海红教授课题组报道了一项研究成果，报道了糖尿病创面中存在NETs，诱导人皮肤成纤维细胞的凋亡，延迟创面的愈合。间充质干细胞外囊泡可抑制NETs的形成，促进糖尿病创面愈合。低氧培养的外囊泡效果更佳，可增强其改善创面愈合的效果。这项工作为未来糖尿病溃疡的治疗提供一种新的方案。这项研究发表在BIOACT MATER上。

研究思路

1. 过度NETs通过影响成纤维细胞功能阻碍糖尿病创面愈合

2. 内质网应激是过量NETs损伤成纤维细胞功能的原因之一

3. 低氧处理sEVs通过减少体内过量的NETs促进糖尿病创面愈合

4. 低氧处理转导miR-17-5p的sEVs通过下调TLR4/ROS/MAPK通路抑制NETs形成

5. miR-17-5p在sEVs中的过表达下调TLR4/ROS/MAPK通路并抑制NETs形成

6.TLR4基因敲除可挽救miR-17-5p对NETs形成的影响

7.sEVs miR-17-5p通过抑制NETs诱导的成纤维细胞损伤促进糖尿病伤口愈合

图1. 外囊泡抑制NETs形成，促进糖尿病创面愈合示意图

体外实验

图2 NET过度形成通过影响成纤维细胞功能阻碍糖尿病创面愈合

为了证实糖尿病创面中NETs的过量形成，研究者在糖尿病小鼠的背部制造了全层皮肤伤口，发现糖尿病创面的中性粒细胞中渗入的NETs产量更高。随后，研究者检测NETs对成纤维细胞的影响。结果表明，糖尿病创面中过量的NETs形成通过损害成纤维细胞的功能来抑制伤口的愈合，而低浓度的NETs显示出相反的作用。

进一步的研究表明，高浓度的NETs能够通过激活内质网应激来损害成纤维细胞的功能。

图3.低氧处理外囊泡有效抑制糖尿病创面中NETs形成以及促进创面愈合

先前的研究表明，低氧诱导的外囊泡在治疗疾病方面的表现优于常氧诱导的外囊泡。以常氧诱导的外囊泡（Normo-sEVs）和低氧诱导的外囊泡（Hypo-sEVs）为研究对象，研究发现：两者皆可通过抑制NETs的形成和NETs诱导的内质网应激有效促进糖尿病创面愈合，Hypo-sEVs效果更是明显。

先前的研究证实，miR-17-5p可以通过增强血管生成来改善糖尿病伤口愈合，而Hypo-sEVs中miR-17-5p表达更丰富。进一步的研究表明，Hypo-sEVs通过转导微小RNA-17-5p（miR-17-5p）有效促进糖尿病创面愈合，减少过量NETs的形成。

动物实验

图4. 工程化sEVs中miR-17-5p有效促进糖尿病创面愈合

体内实验结果表明，Hypo-sEVs治疗组以及过表达miR-17-5p的工程化sEVs治疗组，在促进糖尿病创面愈合以及再生修复质量上均效果显著。

▉ 回顾小结

总结一下，首先，作者探讨了NETs抑制糖尿病溃疡创面愈合的相关机制，发现高浓度的NETs能够通过激活内质网应激来损害成纤维细胞的功能，从而抑制伤口的愈合。接着，体外实验证实，低氧预处理的sEVs（Hypo-sEVs）中miR-17-5p表达更丰富。Hypo-sEVs通过转导miR-17-5p有效促进糖尿病创面愈合，减少NETs的过度形成。最后，体内实验结果表明，不论是Hypo-sEVs治疗组，还是过表达miR-17-5p的工程化sEVs治疗组，减少了成纤维细胞的NETs形成，抑制糖尿病创面NETs的形成。

总体而言，研究者确定了糖尿病创伤修复中存在一种未知的NETs相关机制，并为糖尿病创面治疗及局部血管修复再生提供了新的治疗策略。

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结束语

本研究证实，经低氧处理的人类脐带间充质干细胞外囊泡或过表达miR-17-5p的工程化间充质干细胞外囊泡，可通过传递miR-17-5p来抑制糖尿病创面NETs的形成，加速伤口愈合。究其机制是通过靶向TLR4和抑制MAPK信号通路来实现的。此外，内质网应激激活在NETs诱导的糖尿病创面愈合延迟中起主导作用。

这一工作不仅加深了对NETs在糖尿病中的理解，而且在糖尿病创面治疗和局部血管修复方面前景广阔。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2023.04.007

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