Von mesenchymalen Stamm-/Stromazellen abgeleitete Exosomen Teil 3

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6.3.Proliferative Phase

Während der proliferativen Phagen wandern Fibroblasten aus umgebenden normalen Geweben in die verletzte Stelle. Diese Fibroblasten produzieren verschiedene Matrixproteine, darunter Kollagen I und Ⅲ, um das neu gebildete Narbengewebe zu stärken. MSC-Exosomen beeinflussen diese dermalen Fibroblasten, um die Migration und Proliferation zu fördern und Kollagen, Elastin und Fibronektin zu produzieren: (1) menschliche ASC-EVs oder ASC-Exosomen induzierten die Migration und Proliferation von dermalen Fibroblasten oder Keratinozyten in vitro[234,235];(2) humane ASC-Exosomen induzierten Kollagen I/II und Elastin in HDFs und sie verbesserten die kutane Wundheilung bei Mäusen [234,235]; (3) humane fötale dermale (FD)-MSC-Exosomen induzierten die Expression von Kollagen I/III, Elastin, und Fibronektin-mRNAs durch Aktivierung des Notch-Signalwegs durch Abgabe des Jagged-1-Proteins [236]; und (4) humane UC-MSC-Exosomen enthielten nachweislich Wnt4 und beschleunigten die Reepithelisierung von Verbrennungshaut bei Ratten [237]. Die Wundheilungseffekte wurden gehemmt, wenn die Wnt4-Expression in UC-MSC-Exosomen durch siRNA niedergeschlagen wurde. Darüber hinaus wurde berichtet, dass menschliche MSC-Exosomen die Proliferation und Migration von Fibroblasten in vitro von diabetischen Wundpatienten induzieren [250]. Die positiven Wirkungen von MSC-Exosomen auf Keratinozyten wurden auch wie folgt berichtet: (1) humane UC-MSC-Exosomen schützen die immortalisierten humanen Keratinozyten HaCaT vor hitzeinduzierter Apoptose durch Aktivierung des AKT-Signalwegs [237]; und (2) menschliche WJ-MSC- und MSC-Exosomen erhöhten die Kollagensekretion in HaCaT [251].

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Wie oben erwähnt, ist die Angiogenese wichtig, um den Sauerstoff zu unterstützen, der für die Proliferation von Fibroblasten oder anderen Zellen an der verletzten Stelle benötigt wird [229]. Es wurde auch berichtet, dass MSC-Exosomen die angiogene Aktivität von Endothelzellen induzieren. Humane ASC-Exosomen induzierten die Röhrenbildung von HUVECs durch die Abgabe von miR-125a, das die Expression des angiogenen Inhibitors Delta-like 4 (DLL4) unterdrückt [252]. Es wurde auch berichtet, dass menschliche BM-MSC-EVs oder Ratten-BM-MSC-Exosomen die Angiogenese bei Schlaganfallmäusen [118] bzw. bei Ratten mit renaler IR-Verletzung [110] verstärken. Es wurde berichtet, dass Exosomen aus humanen endometrialen MSCs die Proliferation, Migration und Angiogenese von HUVECs mit erhöhten Expressionsniveaus von angiogenen Markern einschließlich Tie2, Angiopoietin 1 (Angl), Ang2 und vaskulärem endothelialem Wachstumsfaktor (VEGF) erhöhen [253]. Darüber hinaus wurden die folgenden pro-angiogenetischen Wirkungen von MSC-Exosomen in vivo bestätigt: (1) Humane Nabelschnurblut (UCB)-MSC-Exosomen mit Thrombin-Vorkonditionierung beschleunigten die kutane Wundheilung bei Ratten mit Vollhautwunden. Menschliche UCB-MSC-Exosomen erhöhten die angiogenen Faktoren wie Angiogenin (Ang), Angl, Hepatozyten-Wachstumsfaktor (HGF) und VEGF, während sie TNF- und IL -6 reduzierten [238]; (2) humane UC-MSC-Exosomen verstärkten die Angiogenese in Ratten über den Wnt4/-Catenin-Weg.verlorenes Reich cistancheDie pro-angiogenen Wirkungen menschlicher UC-MSC-Exosomen wurden aufgehoben, als die Wnt4-Expression durch shRNA niedergeschlagen wurde [239]; und (3) menschliche MSC-Exosomen beschleunigten sowohl die Bildung als auch die Reifung neuer Gefäße an den Wundstellen mit unbekanntem Mechanismus [241].

6.4. Umbauphase

MSC-Exosomen könnten nützlich sein, um die Narbenbildung weiter zu reduzieren. Eine unkontrollierte Ansammlung von Myofibroblasten an den Wundstellen führt zur Narbenbildung. Kürzlich wurde berichtet, dass menschliche UC-MSC-Exosomen die Narbenbildung reduzieren, indem sie die Ansammlung von Myofibroblasten in Mäusen hemmen [242]. Eine Vielzahl von Proteasen wie Matrix-Metalloproteinasen (MMPs) sind für alle Phasen des kutanen Wundheilungsprozesses notwendig [254]. Während der Umbauphase trägt die kontrollierte Freisetzung von MMPs durch Fibroblasten, Makrophagen, Epidermiszellen und Endothelzellen zum Abbau der Mehrzahl der Kollagen-llI-Fasern bei [255]. Über die Regulierung des Umbaus der extrazellulären Matrix durch ASC-Exosomen wurde berichtet [235]. In dieser Studie wurde gezeigt, dass ASC-Exosomen die narbenlose Reparatur von Hautwunden förderten, indem sie die Verhältnisse von Kollagen I-zu-Kollagen IⅢ, TGF- 3-zu-TGF- 1 und MMP{{14} regulierten. }an-MMP1.

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6.5. Proteolytische Umgebung

Es ist bekannt, dass unkontrollierte Proteaseaktivitäten mit einer beeinträchtigten Wundheilung assoziiert sind [256]. Darüber hinaus wurde vermutet, dass anhaltend hohe Proteaseaktivitäten mit einer verzögerten Wundheilung bei chronischen Wunden in Zusammenhang stehen [254-257]. Tatsächlich sind erhöhte Konzentrationen und Aktivitäten von Kollagenase (MMP-1 und MMP-8) und Gelatinasen (MMP-2 und MMP-9) charakteristisch für chronische Wunden [255]. Diese stark proteolytische Umgebung ist für fortgeschrittene Biologika wie Wachstumsfaktoren nicht günstig [258]. Tatsächlich wurde über die Verwendung von Thrombozyten-Wachstumsfaktor (PDGF) zur Behandlung chronischer Wunden mit mäßiger Wirkung berichtet [259]. Darauf aufbauend wurde kürzlich eine klinische Studie zur Behandlung chronischer Wunden mit einer Kombination aus topischen Wachstumsfaktoren und Proteinaseinhibitoren initiiert [260. Das proteolytische Milieu chronischer Wunden könnte für die Behandlung von MSC-Exosomen ebenfalls ungünstig sein, da die Oberflächenproteine ​​auf den Exosomen anfällig für Proteolyse sind, was die Interaktion zwischen Exosomen und Empfängerzellen verändern kann [261].mikronisierte gereinigte Flavonoidfraktion 1000 mg verwendetDaher wäre eine Protease-resistente Formulierung von MSC-Exosomen für eine maximale Wirksamkeit erforderlich, insbesondere für topische Anwendungen, wie für PDGF berichtet [262,263]. Kürzlich zeigten humane Gingiva-MSC (GMSC)-Exosomen mit Chitosan/Seide-Hydrogel eine verbesserte Wundheilung bei diabetischen Ratten mit geeigneter Quell- und Feuchtigkeitsretentionskapazität, die als Wirkungen dieses Hydrogels vermutet wurden [242]. Dieses Hydrogel kann auch Exosomen vor Proteasen an der Wundstelle schützen.

6.6.Tiermodelle

Die meisten Tierstudien zur Wundheilung mit MSC-Exosomen wurden an Nagetieren durchgeführt, mit Ausnahme von zwei Studien mit Kaninchen und Hunden [232,243] (Tabelle 5). Die Struktur und Physiologie der Nagetierhaut entspricht jedoch nicht der menschlichen Haut. Schweine sind aufgrund der größten Ähnlichkeiten zwischen Schweine- und menschlicher Haut, einschließlich Hautarchitektur, Haardichte und Physiologie des Wundheilungsprozesses, die optimalsten präklinischen Modelle für die Wundheilung [264-268]. Für ein besseres Verständnis von MoA und klinischen Anwendungen ist es notwendig, die Wirkungen von MSC-Exosomen auf die Wundheilung der Haut in Schweinemodellen zu bestätigen.

6.7.ASC-Ex0s0m1es

Die vorteilhaften Wirkungen der Fetttransplantation auf die Wundheilung sind weithin anerkannt, während der zugrunde liegende Mechanismus unbekannt bleibt [269]. Diese Effekte könnten mit Exosomen aus der subkutanen Fettschicht zusammenhängen. Kürzlich wurde gezeigt, dass menschliche ASC-Exosomen die Proliferation und Migration von HDFs und die Expression von N-Cadherin, Cyclin1, PCNA, Kollagen I/I und Elastin in HDFs in vitro induzieren, was zu einer reduzierten Narbenbildung bei Mäusen führt durch Regulierung des Umbaus der extrazellulären Matrix [234,235]. Es liegen keine direkten Beweise vor, die einen Vorteil von ASC-Exosomen gegenüber Exosomen anderer MSCs zeigen. ASCs unterscheiden sich jedoch in der Immunmodulation im Vergleich zu BM-MSCs. BM-MSCs gelangen durch die Blutversorgung in die Wundstelle, um die erste Phase der Wundheilung einzuleiten [270]. An der verletzten Stelle verlängern und verstärken BM-MSCs die Entzündung, indem sie das Überleben und die Funktion von Neutrophilen erhöhen [271]. Unter hypoxischen Bedingungen, die die Aktivierung von TRL4 induzieren, sezernierten BM-MSCs entzündungsfördernde Faktoren und verringerten die Polarisierung von Makrophagen vom M1- zum M2-Phänotyp [272,273]. Daher können BM-MSCs in der Wundstelle die entzündungshemmenden M2-Makrophagen ohne ausreichende Sauerstoffversorgung durch Neovaskularisation nicht induzieren.OteflavonoidIm Gegensatz dazu blieben der Phänotyp und das Sekretom von ASCs weitgehend unbeeinflusst von anhaltender Hypoxie [274], und die CM von ASCs zeigte eine bessere induzierende Wirkung des entzündungshemmenden M2-Makrophagen-Phänotyps als die CM von BM-MSCs [275]. Diese Ergebnisse legen nahe, dass ASC-Exosomen vorteilhafter sein könnten als BM-MSC-Exosomen, um geeignete Wundheilungsprozesse zu induzieren. Zusammenfassend tragen MSC-EVs oder MSC-Exosomen zu jeder Phase der Wundheilung bei, indem sie eine M2-Polarisation induzieren und dermale Fibroblasten stimulieren, um Strukturproteine ​​und Proteasen zu produzieren, die für die Umgestaltung der extrazellulären Matrix erforderlich sind.

7. MSC-Exosom-induziertes Haarwachstum

Der Zyklus der Haarfollikel ist ein dynamischer und komplexer Prozess, der abwechselnde Phasen von schnellem Wachstum (Anagen), Regression (Katagen) und Ruhe (Telogen) umfasst[276]. Haarfollikel, die sich in der Hautschicht der Haut befinden, bestehen aus verschiedenen Zelltypen, einschließlich dermaler Papille (DP)-Zellen und Keratinozyten der äußeren Wurzelscheide (ORS), die jeweils unterschiedliche Rollen haben [277]. Zusätzlich zu diesen Zellen können ASCs, die sich im Fettgewebe unterhalb der Dermis befinden, auch den Haarzyklus beeinflussen, da ASCs sich in reife Adipozyten differenzieren und Haarfollikel während des Übergangs von Telogen zu Anagen umgeben [278]. Obwohl eine direkte Beziehung zwischen dermalen Papillenzellen und ASCs nicht aufgeklärt wurde, kann angenommen werden, dass ASCs Auswirkungen auf das Haarwachstum ausüben, da zahlreiche Studien gezeigt haben, dass die Transplantation von ASCs und CM von ASCs die Proliferation von DP-Zellen in vitro verstärkt und fördert Haarwachstum bei Mäusen und Menschen [279-281]. Tatsächlich führen Wechselwirkungen zwischen diesen Zelltypen durch verschiedene Mediatoren zu einem Übergang von der telogenen zur anagenen Phase. Die Aktivierung des Wnt/ß-Catenin-Signalwegs ist einer der Hauptwege, die an der Haarfollikelentwicklung beteiligt sind. Frühere Studien haben gezeigt, dass dermale Wnt-Liganden die haarinduzierende Aktivität von DP-Zellen regulieren, indem sie die anagene Phase aufrechterhalten [282,283].puritaner vitamin cDarüber hinaus Wachstumsfaktoren wie der von ORS-Zellen produzierte Fibroblasten-Wachstumsfaktor -5 (FGF-5) oder der von DP-Zellen produzierte insulinähnliche Wachstumsfaktor -1 (IGF-1). die Proliferation von Haarfollikelzellen erhöhen 【284,285】. Daher sind die Wnt/ß-Catenin-Signalgebung und die Sekretion von Wachstumsfaktoren entscheidend für das Haarwachstum.

Eine Dysregulation des Haarzyklus, die durch verschiedene Faktoren wie Umwelt, Genetik, Hormone und Alterung verursacht wird, führt zu Haarausfall [286-288]. Derzeit sind Finasterid und Minoxidil die wichtigsten Behandlungen für Alopezie, obwohl sie keine grundlegenden Behandlungen sind, die das Haarwachstum induzieren, ganz zu schweigen von den damit verbundenen verschiedenen Nebenwirkungen [289,290]. Die Haartransplantation wird häufig als grundlegende Behandlung von Haarausfall eingesetzt, ist jedoch ein invasives Verfahren, und die Überlebensrate des Transplantats hängt weitgehend vom Chirurgen ab [291]. Es besteht ein starker ungedeckter Bedarf an einer minimalinvasiven Behandlung, die nicht nur den Haarausfall verzögert, sondern auch das Haarwachstum fördert.

7.1. Die Auswirkungen von DP-Exosomen auf Haarzellen

Da DP-Zellen der Hauptakteur im Zyklus der Haarfollikel sind, da sie Wachstumsfaktoren absondern, die Wnt-Signalgebung aktivieren und die Differenzierung von Haarfollikel-Stammzellen fördern, kann angenommen werden, dass von DP-Zellen abgeleitete Exosomen auch den Zyklus der Haarfollikel modulieren können. Tatsächlich haben Studien gezeigt, dass von DP-Zellen abgeleitete Exosomen (DP-Exosomen) das Haarwachstum fördern. Die kutane Injektion von humanen DP-Exosomen erhöhte das Verhältnis von Anagen zu Katagen bei Mäusen und stimulierte die Proliferation und ß-Catenin-Expression von ORS-Zellen [292]. Exosomen, die aus der 3D-Kultur menschlicher DP-Zellen gewonnen wurden, erhöhten den Prozentsatz an Ki67--positiven Zellen in kultivierten Haarfollikeln und induzierten Haarfollikel in Mäusen, denen menschliche DP-Kugeln implantiert wurden, indem sie die Signalübertragung von Wnt und knochenmorphogenem Protein (BMP) aktivierten [ 293]. Eine Studie von Yan et al. identifizierten 34 differentiell exprimierte miRNAs, die an der Proliferation und Differenzierung von Haarfollikel-Stammzellen durch Ziegen-DP-Exosomen beteiligt sind [294].

7.2. Die Auswirkungen von MSC-Exosomen auf das Haarwachstum

Ähnlich wie DP-Exosomen sind auch MSC-Exosomen dafür bekannt, eine Vielzahl von Wachstumsfaktoren und Wnt-Aktivatoren in ihrer Fracht zu tragen. Beispielsweise wurde festgestellt, dass menschliche UC-MSC-Exosomen Wnt4 und Wntl1 transportieren und anschließend die Wnt-Signalgebung aktivieren und die Zellproliferation in Zielzellen fördern [237,239,295].sistancheDaher sind MSC-Exosomen auch attraktive Behandlungsoptionen für das Haarwachstum. Bis heute gibt es jedoch nur eine Veröffentlichung, die über die Auswirkungen von MSC-FVs auf das Haarwachstum berichtet [961]. Die Autoren zeigten, dass Maus-BM-MSC-EVs die Proliferation menschlicher DP-Zellen förderten und die Sekretion von Wachstumsfaktoren wie VEGF und IGF induzierten -1, die für das Haarwachstum essentiell sind [285,297,298]. Wenn Mäusen intradermal BM-MSC-EVs injiziert wurden, war bei C57BL/6-Mäusen außerdem ein erhöhtes Verhältnis von Anagen zu Telogen sowie erhöhte Wnt-Proteinspiegel in der Rückenhaut erkennbar. Diese Ergebnisse legen nahe, dass MSC-EVs oder MSC-Exosomen das Potenzial haben könnten, das Haarwachstum zu fördern. Weitere Studien werden notwendig sein, um das Potenzial verschiedener MSC-Exosomen auf den Zyklus der Haarfollikel aufzuklären.

8. Reparatur und Regeneration der Hautbarriere durch MSC-Exosomen

Die Haut ist das größte Organ des menschlichen Körpers, macht etwa 15 Prozent des gesamten Körpergewichts aus und ist bekannt als Barriere zwischen der äußeren Umgebung und dem menschlichen Körper, die Feuchtigkeitsverlust verhindert und den Körper vor UV-Licht und Krankheitserregern schützt , Chemikalien und mechanische Verletzungen [299]. Die Haut besteht aus drei Schichten: Epidermis, Dermis und Hypodermis. Die Epidermis ist die äußerste Hautschicht und fungiert als wasserdichte Barriere. Die Dermis ist eine Schicht unterhalb der Epidermis, die aus zähem Bindegewebe, Haarfollikeln, Talgdrüsen, apokrinen Drüsen, Lymphgefäßen, Blutgefäßen und Schweißdrüsen besteht. Die Unterhaut (auch Unterhautgewebe genannt) ist die tiefste Hautschicht und besteht aus Fett- und Bindegewebe [300,301].

8.1.Hautbarriere

Die Hautbarriere wird üblicherweise in drei unterschiedliche funktionelle Barrieren unterteilt: Mikrobiom, chemische und physikalische Barrieren [302]. Die Mikrobiombarriere umfasst die Außenseite der Hautbarriere und setzt sich aus diversen mikrobiellen Gemeinschaften wie Bakterien, Pilzen und Viren zusammen [295]. Das Hautmikrobiom kann den Körper vor exogener Exposition und Invasion von Krankheitserregern schützen und die Immunzellreifung bei der Hautentwicklung beeinflussen. Es fungiert auch als Hautimmunmediator, der zwischen Hautzellen und dem Hautimmunsystem kommuniziert [302]. In einigen Fällen führen veränderte mikrobielle Zustände zu Hauterkrankungen [303]. Beispielsweise wird bei AD eine erhöhte Häufigkeit von Gemella- und Streptococcus-Arten beobachtet [304]. Die chemische Barriere sorgt für den sauren Oberflächen-pH-Wert, der der Schlüsselfaktor für die Abschuppung und Regeneration der Hautbarriere ist[303]. Es stellt auch die Lipidbarriere aus Ceramiden, Cholesterin und freien Fettsäuren bereit, die aus einem molaren Verhältnis von 1:1:1 besteht [305]. Die Lipide verhindern den Feuchtigkeitsverlust der Haut und das Eindringen von Umweltsubstanzen. Darüber hinaus tragen freie Fettsäuren zur Homöostase der Barrierefunktion bei und halten den sauren pH-Wert in der Haut aufrecht [306]. Zusätzlich liefert die chemische Barriere, insbesondere die biochemische Barriere, antimikrobielle Peptide. Antimikrobielle Peptide sind ein wichtiger Faktor des angeborenen Immunsystems und bilden die erste Verteidigungslinie gegen Bakterien und Viren [307].

Die physikalische Barriere besteht aus Stratum Corneum (SC) und Tight Junction (TJ). Die SC ist die äußerste Schicht der Epidermis, die aus toten Keratinozyten (Corneozyten) besteht[308]. Lebende Keratinozyten werden während der Verhornung in nicht lebende Korneozyten umgewandelt. Die Verhornung wird durch den Ersatz der Zellmembran durch eine kovalent mit der verhornten Hülle verbundene Schicht aus Ceramiden vervollständigt. Dieser Ceramid-Korneozyten-Komplex trägt bei SC zur Barrierefunktion der Haut bei [309]. Das epidermale TJ verankert nicht nur Zellen mit den Nachbarzellen, sondern verhindert auch das Entweichen von Feuchtigkeit zwischen den Zellen[310]. Wenn TJ beschädigt ist, strecken die Langerhans- oder dendritischen Zellen, die sich unterhalb des TJ-Netzwerks befinden, ihre Dendriten zur Oberseite des TJ und werden dann durch Allergene aktiviert und führen zu allergischen Reaktionen [301,311].

Dysfunktion und Schädigung der Hautbarriere führen zu mehreren Erkrankungen wie AD [310], Psoriasis [310], Rosacea [312] und Acne vulgaris [313]. Bisher zielen die meisten therapeutischen Ansätze für diese Erkrankungen auf Entzündungen ab:(1) Dupilumab, ein dualer Inhibitor von IL-4 und IL-13, wurde kürzlich zur Behandlung von AD zugelassen[314];( 2) monoklonale Antikörper, die IL-12, IL-23 oder IL-17 hemmen, werden für die Behandlung von Psoriasis entwickelt [315]; (3) ein topisches Medikament, Ivermectin, für die Behandlung bei leichter bis mittelschwerer Rosazea hat eine entzündungshemmende WirkungJ316); und (4) entzündungshemmende Medikamente werden auch zur Behandlung von Akne vulgaris eingesetzt, obwohl die Erstbehandlung von Akne vulgaris Antibiotika sind [317]. Feuchtigkeitscremes, die verwendet werden, um Xerose oder Trockenheit zu reduzieren, könnten sich für Personen mit beeinträchtigter Haut als toxisch erweisen, während sie für Personen mit normaler Haut harmlos sind [318]. Es wurde berichtet, dass Schutzcremes auf physiologischer Lipidbasis, die drei essentielle Lipide enthalten, darunter Ceramide, Cholesterin und freie Fettsäuren, die Barrierefunktion verbessern und auch Juckreiz reduzieren[318]. Derzeit ist jedoch keine Behandlungsoption verfügbar, um die Hautbarrierefunktionen zu reparieren oder zu regenerieren.

8.2.Die Auswirkungen von ASC-Exosomen auf die Hautbarriere

Kürzlich wurde berichtet, dass menschliche ASC-Exosomen die Reparatur der epidermalen Barriere in einem Maus-AD-Modell fördern109]. Wiederholte Oxazolon-Expositionen bei haarlosen Mäusen induzierten AD-ähnliche Symptome, einschließlich Entzündungen und Anomalien der Hautbarriere [319]. Die subkutane Injektion von ASC-Exosomen induzierte dosisabhängig die Wiederherstellung der Hautbarriere durch die Produktion von Ceramiden und Dihydroceramiden mit langen Acylketten. ASC-Exosomen induzierten auch die Synthese von Sphingoiden, einschließlich Sphingosin und S1P, erhöhte SphK1-Aktivität und reduzierte S1P-Lyase (S1P1)-Aktivität in der verletzten Haut. Wie bereits erwähnt, ist die S1P/Sphk1/S1PR-Achse von Bedeutung für die Induktion der M2-Makrophagenpolarisation durch ASC-Exosomen, die Entzündungen reduzieren und die Wundheilung der Haut fördern[94]. Weitere Studien sind erforderlich, um die Rolle der M2-Makrophagenpolarisation durch ASC-Exosomen bei der Reparatur der Hautbarriere aufzuklären. Darüber hinaus erhöhten ASC-Exosomen die Anzahl der epidermalen Lamellenkörper und die Bildung der Lamellenschicht an der Schnittstelle von SC und Stratum granulosum. Die Transkriptomanalyse erkrankter Haut zeigte, dass ASC-Exosomen die abnormale Expression von Genen umkehrten, die an der Aufrechterhaltung der Hautbarriere, dem Lipidstoffwechsel, dem Zellzyklus und Entzündungsreaktionen, die durch wiederholte Oxazolon-Expositionen induziert wurden, beteiligt sind. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass ASC-Exosomen eine vielversprechende zellfreie Behandlung zur Regeneration der Hautbarriere bei verschiedenen Erkrankungen mit Hautbarrieredefekten sein könnten.

9. Anwendung von MSC-Exosomen für regenerative Ästhetik

Körperliche Veränderungen der Haut im Laufe der Zeit erzeugen psychosoziale Auswirkungen, die die sozialen Interaktionen erheblich beeinflussen [320]. Mit der weltweiten Zunahme älterer Menschen über 65 gibt es eine wachsende Nachfrage nach reparierenden oder verjüngenden Produkten und Verfahren für gealterte Haut [300,320]. Stammzellkonditionierte Medien (CM), hauptsächlich aus der Kultur von MSCs, wurden als Hautpflegeprodukt für Anti-Aging, Anti-Falten sowie Haut- und Haarpflege verwendet [321]. MSC-CM enthält nützliche Sekretome, einschließlich sezernierter Wachstumsfaktoren sowie Exosomen. MSC-CM enthält jedoch auch unbeabsichtigte Inhaltsstoffe, einschließlich Medienbestandteile und Zusatzstoffe, und zelluläre Abfälle wie Laktat und Ammoniak, die beide in Kosmetika eingeschränkt sind [322,323]. Im Gegensatz dazu vermeiden isolierte MSC-Exosomen diese potenziell schädlichen Komponenten. Derzeit wird die Tangentialflussfiltrationsmethode (TFF) als geeignete Methode im industriellen Maßstab zur Isolierung von Exosomen unter verschiedenen Techniken empfohlen [40,324]. Die TFF-Methode kann die Laktat- und Ammoniakspiegel aus der Exosomenpräparation deutlich reduzieren (Ha et al. unveröffentlichte Beobachtung). Kürzlich wurde gezeigt, dass menschliche ASC-Exosomen, die mit der ExoSCRTrM-Technologie, einer TFF-basierten Exosomen-Isolierungsmethode, isoliert wurden, sicher sind und in toxikologischen GLP-Tests keine nachteiligen Auswirkungen zeigen, einschließlich Hautsensibilisierung, In-vitro-Photosensibilisierung, Augen- und Hautreizung. oder akute orale Toxizität nach OECD-Richtlinien [325]. Darüber hinaus wurde das kommerzielle Produkt ASCETM (das Warenzeichen von ExoCoBio), das durch die ExoSCRTTM-Technologie isolierte ASC-Exosom, erstmals als kosmetischer Inhaltsstoff im International Cosmetic Ingredient Dictionary (ICID) registriert. Die TFF-isolierten ASC-Exosomen haben mehrere Wirkungen auf die Haut: (1) Induktion der Regeneration der epidermalen Hautbarriere durch Erhöhung der Synthese von Ceramiden, Dihydroceramid, Sphingosin und S1P [110]; (2) Reduzierung von Entzündungen durch Herunterregulierung mehrerer Zytokinspiegel [20,109,325]; (3) Verringerung des Spiegels von TSLP, einem juckreizverursachenden Zytokin [110]; (4) Induktion der Synthese von Kollagen und Elastin in HDFs [325]; und (5) Induzieren der Proliferation von HDFs und HDPs (Ha et al. unveröffentlichte Beobachtung). Kürzlich wurde auch eine mögliche Wirkung von ASC-Exosomen auf subkutanes Fett vorgeschlagen. Maus-ASC-Exosomen förderten die Entstehung von WAT durch Induktion der M2-Makrophagenpolarisation in WAT von fettleibigen Mäusen [95]. Unter der gleichen Bedingung induzierten ASC-Exosomen die Proliferation von ASCs selbst. Weitere Studien sind erforderlich, um die Auswirkungen menschlicher ASC-Exosomen auf subkutanes Fett unter normalen physiologischen Bedingungen zu entschlüsseln.

Die Sicherheit und Wirksamkeit von Sekretomen aus verschiedenen Zellen wurden für Haut- und Wundpflegeprodukte analysiert, und es wurde festgestellt, dass das Sekretom von ASCs in vielerlei Hinsicht sicherer und wirksamer ist als das von BM-MSCs: (1) Mangel an Expression von Haupthistokompatibilität Komplex (MHC) Klasse II auf ASCs; (2) Induktion höherer Spiegel an entzündungshemmenden M2-Makrophagen durch ASC-CM als durch BM-MSC-CM; und (3) Unterdrückung des Krebswachstums durch ASC-Exosomen sowohl in vivo als auch in vitro [326,327]. ASC-Exosomen könnten ein bevorzugter regenerativer ästhetischer Bestandteil sein, da eine wichtige Funktion von ASCs in der Haut darin besteht, Zellen zu umgeben, um die Differenzierung von dermalen Fibroblasten und Keratinozyten zu induzieren und epidermale Stammzellen einschließlich Haarfollikel zu aktivieren [326]. Ein bahnbrechendes Cosmeceutical-Produkt, die ASCE plus TM lyophilisierten humanen ASC-Exosomen (ASCE plus ist das Warenzeichen von ExoCoBio), zeigte verschiedene positive Wirkungen, einschließlich Entzündungshemmung und Reduzierung von Ausfallzeiten nach ablativen Hautbehandlungen wie Lasertherapien (unveröffentlichte Beobachtung). Zusammengenommen könnten ASC-Exosomen ein Produkt der nächsten Generation für regenerative Ästhetik sein, das mehrere Hautschichten betrifft, einschließlich der Epidermis (Keratinozyten), Dermis (Fibroblasten, Entzündungszellen und Haarfollikel) und möglicherweise der Hypodermis (subkutanes Fett). )(Abbildung 1).

10. Schlussfolgerungen

Mit dem jüngsten Forschungsschub sind MSC-Exosomen nun weithin als zellfreie Therapeutika der nächsten Generation für hartnäckige Krankheiten anerkannt. Viele Herausforderungen bei der Industrialisierung von Exosomen sind noch da draußen, wie z. B. die groß angelegte Kultivierung von MSCs, die kontinuierliche Versorgung mit MSCs mit vergleichbarer therapeutischer Wirkung und die genaue Bestimmung der Quantität und Qualität von Exosomen. Technische Fortschritte auf dem Gebiet der MSC-Zelltherapie können jedoch mit der erwarteten ersten Marktzulassung durch die US-amerikanische FDA in naher Zukunft [328] auch bald in die Exosomenindustrie integriert werden. Die Verwendung von immortalisierten MSCs mit ähnlichen Funktionalitäten und Sicherheitsprofilen im Vergleich zu naiven MSCs könnte auch eine alternative Strategie für eine stabile Produktion von MSC-Exosomen sein [329,330]. Die erfolgreiche Kommerzialisierung von MSC-Exosomen könnte ein völlig neues therapeutisches Paradigma für die menschliche Gesundheitsversorgung bieten.

Dieser Artikel ist extrahiert aus Cells 2020, 9, 1157; doi:10.3390/cells9051157 www.mdpi.com/journal/cells