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间充质干细胞(mesenchymal stem cells，MSCs)是一种来源于多种组织，具有多向细胞分化潜能和自我细胞更新的多能干细胞，可对多种眼部疾病发挥治疗作用。研究表明， MSCs 的生物学功能与其分泌的外泌体(MSC-Exo) 有密 切联系。相较而言，MSC-Exo 的生物性能更加稳定，且不具有成瘤性，因此有望成为 MSCs 生物学功能的有效替代物。 间充质干细胞(mesenchymal stem cells，MSCs)是一群 具有多向细胞分化潜能和自我细胞更新的多能干细胞，可 从多种组织如胎盘、脐带、脂肪、骨髓、肌肉和牙髓等中获 取。MSCs 具有保护神经系统、多向细胞分化、抑制机体 炎症反应和促进免疫系统调节等多种生物学功能。研究 发现 MSCs 的功能与其旁分泌机制(尤其是外泌体)有着 密切 的 联 系。 MSCs 来 源 的 外 泌 体 ( mesenchymal stem cells-derived exosomes，MSC-Exo)是 MSCs 旁分泌作用的 主要 物 质， 是 一 种 包 括 信 使 RNA、 微 小 非 编 码 RNA (miRNA)、双层脂质、蛋白质的细胞外囊泡小体，其大小 均一，直径为 30 ~ 150nm，密度为 1.13 ~ 1.18g / mL，其传递是通过进入细胞内吞泡膜向内凹陷而形成多泡内涵体并与细胞膜融合而释放，可避免其携带的特异蛋白质和 mRNA 在分泌到细胞外后被迅速吸收降解，从而可在整个细胞外保持稳定的机体生物学活性，到达机体远端发挥作用，并可长时间保持有效生物学功能 。 研究表明，MSCExo 通过传递蛋白质和 RNA 完成细胞间的通讯，可实现介导 MSCs 的促进修复、保护神经、免疫系统调节等功能 。MSC-Exo 在肝肾肺脏损伤修复，骨骼肌、软骨、神 经组织、口腔组织、心血管再生和皮肤创口愈合等多种疾 病中具有重要的治疗作用 ，相比较 MSCs 而言，外泌体更加稳定，易于修饰，且不具有成瘤性的风险。此外，由于 外泌体的纳米级尺寸和双层脂质膜结构，可以很容易地通 过人体生物屏障进入靶向免疫器官和细胞发挥治疗作用。研究表明，MSC-Exo 对各种眼部疾病如干眼、抑制角膜移植排斥反应、视网膜脱离、黄斑变性、青光眼、自身免疫性 葡萄膜炎等具有治疗潜能。
1.对干眼的治疗作用 干眼(dry eye，DED)是一种以泪膜内稳态丧失为特征的眼表多因素疾病，伴有泪膜稳定性差、泪液高渗性、眼表 炎症等，目前该病的患病率不断提高，严重影响患者的生活质量。国际泪膜和眼表协会( TFOS)与国际干眼研讨会(DEWS)一致认为，泪液高渗性和泪膜不稳 定性是 DED 的核心病因，众多学者认为 DED 发生的关键 因素是泪液渗透压增高诱导的眼表炎症。有研究表明， DED 患者及动物模型中 IL-6、IL-8、IL-1β 和 TNF-α 呈 现高表达，这对眼表炎症的发生及发展具有重要作用，且表达水平与 DED 的严重程度呈正相关。目前，DED 无法治愈，目前主要的治疗方法为采用人造眼泪、抗炎滴眼液 和局部免疫抑制，目的是改善慢性角膜炎症的症状。 前期研究已知 MSCs 显示出具有角膜上皮前体细胞 的形态特征，可检测出 Integrin D1、Cx43、Pax6 和 P63 等角 膜上皮前体细胞的标志，说明适宜条件下 MSCs 能诱导分 化为角膜上皮前体细胞 。研究发现，在苯扎氯铵诱导的小鼠干眼模型中，骨髓间充质干细胞滴眼组及眼眶注射 组均可有效降低眼表炎症指数、降低荧光素染色评分 、延长泪膜破裂时间、修复角膜上皮，表明其对 DED 有一 定的治疗作用。 研究发现，静脉输注人脐带间充质干细胞(hUC-MSCs)或兔脂肪来源的 MSCs 能有效 缓解兔自身免疫性干眼的病情进展，且在发病前预防性输注 hUC-MSCs 能够取得相似的治疗效果。用 MSC-Exo 处理小鼠干眼模型后，进行小 鼠泪膜功能相关检查，包括泪液分泌试验( SchirmerⅠtest， SⅠt)、BUT、FLS 测定，发现 MSC-Exo 组 BUT 延长，SⅠt 增加，FLS 评分降低，组织病理学结果显示小鼠角结膜中 浸润的炎症细胞减少，角膜上皮细胞形态更加规整，微绒 毛浓密，治疗效果明显。 相关研究表明MSC-Exo 能够 降低炎症分子 IL-1β、IL-6、TNF-α 的转录，说明 MSCExo 可以减轻 DED 小鼠角膜上皮的损伤。实验发现在兔自身免疫性干眼模型的泪腺组织中 TNF-α 和 IL-1β mRNA 表达显著增加，而抗炎因 子 IL-10 mRNA 表达下调，人脐带间充质干细胞来源外泌 体(hUC-MSC-Exo)可诱导外周血中单核巨噬细胞向抗炎性 M2 表型极化，从而有效促进 IL-10、TGF-β 分泌，抑制 巨噬细胞相关炎性因子如 TNF-α 和 IL-1β 分泌，达到抑 制炎症反应的效果。 2.对角膜移植排斥反应的免疫抑制作用 角膜病是世界上最常见的与失明相关的眼病之一，是我国第二大致盲眼病，临床证实其可靠、有效的复明手段为角膜移植手术。正常生理情况下，角膜属于自体免疫特殊区域，但由于是同种异体移植，移植的角膜可引起移植体内抗原抗体反应，致使角膜植片混浊、功能丧失，甚至失明，从而导致角膜移植失败。角膜移植后排斥反应是 多种细胞(如 T、B 细胞、自然杀伤细胞、树突状细胞等)和 免疫分子参与的免疫排斥反应。在角膜移植排斥反应 的高危患者中，减少或防治角膜排斥反应是提高手术成功率及患者生活质量的关键 。目前临床主要用糖皮质激 素、环孢素 A 滴眼液等，但长期使用可诱发青光眼、白内障、肝肾毒性等疾病及不良反应，故优化治疗尤为重要。 研究发现，在大鼠结膜下注射 MSCs 或 尾静脉注射 MSCs 可抑制炎症反应和上调 Th2 细胞因子， 在对 MSCs 进行示踪观察后，发现结膜下注射 MSCs 后 72h，结膜囊中存在大量 MSCs，但前房以及角膜组织中未 见表达，总体效果可延长角膜植片存活时间。 通过进一步研究发现，比较结膜下注射 MSCs 和 MSC-Exo 后角膜植片存活时间，发现 24h 后结膜囊、角膜组织中以 及前房内均可见外泌体的定位表达；72h 后发现结膜囊中 外泌体存在量极少，最终 MSCs-Exo 治疗组角膜植片的存 活时间更长。因此得出结论:MSCs-Exo 可以发挥免疫调 节作用，能够调节免疫应答并促进免疫组织修复，抑制 T 细胞免疫应答、改变 Th1 / Th2 免疫应答平衡以及上调调节 性 T 细胞，可以克服体内生物屏障到达角膜以及前房从而 发挥生物学功能，对抑制角膜移植术后细胞排斥反应有一 定作用。 3.对视网膜细胞及视神经损伤的保护作用 损伤、感染或局部缺血引起的视网膜细胞损伤会触发邻近神经细胞的变性，导致视网膜形态和功能的损伤以及 不可逆的视力损害。目前干细胞移植、抗炎药、信号通 路抑制剂、神经营养因子等在各种视网膜疾病模型中均显示出神经保护作用。既往研究证明，静脉注射 MSCs 可 通过抑制细胞凋亡和炎症反应来 挽 救 视 网 膜 激 光 损 伤 。通过在大鼠视网膜下移植 BMSCs，推测 BMSCs 的作用机制可能与其分泌细胞因子 bFGF 而起到 营养支持和多向分化的潜在功能有关，其可通过改善视网 膜微环境而起到保护光感受器细胞的作用。 在激光诱导的视网膜损伤小鼠模型中，通过在玻璃体腔注射 MSC-Exo，发现视网膜中单核细胞趋化 蛋白( MCP - 1) 明显下调，热损伤后的视网膜细胞中的 MCP-1 mRNA 表达也明显下调。这些结果表明，玻璃体腔注射 MSC-Exo 可通过下调 MCP-1 减少视网膜损伤，抑制细胞凋亡和巨噬细胞浸润，从而保护视网膜结构和功 能。研究发现，在以视网膜神经节细胞(RGC) 死亡和轴突变性为特征的大鼠视神经挤压( ONC) 模型 中，BMSC-Exo 中的 miRNA 展现出显著的神经保护和促进神经再生作用。因而推测，BMSC-Exo 可以有效促进视网膜创伤修复，抑制炎症和免疫，保护视网膜神经功能，具有较好的潜在临床应用价值。 视网膜脱离(retinal detachment，RD)是视网膜神经上 皮层与色素上皮层的物理分离，是最常见的威胁视力的疾 病之一。研究表明，MSC-Exo 含有抗炎、神经保护和抗凋亡的蛋白效果，可以减轻 RD 对光感受器细胞变性的影响，能抑制炎症因子的产生，增强光感受器细胞的 自噬，减少凋亡，发挥保护视网膜的功能，从而对 RD 诱 导的视网膜损伤具有治疗作用。 年 龄 相 关 性 黄 斑 变 性 ( ARMD)是一种多因素的进行性致盲眼病，是 50 岁以上人群不可逆性视力下降的首要原因 。已知脉络膜新生血管(CNV) 是 ARMD 的主要病理改变，而血管 内皮生长因子(VEGF)是促进 CNV 形成的主要生长因子， 其中 VEGF-A 与眼内新生血管生成密切关联。将 hUC-MSC-Exo 按照不同作用浓度注射到动物眼球中， 通过荧光造影检查和免疫组织化学染色检测发现 CNV 动 物模型的渗漏情况较对照组好转，并下调 CNV 形成处 VEGF-A 蛋白的表达，表明 hUC-MSC-Exo 能够改善光损 伤所致的细胞形态学改变，且与作用浓度和作用时间呈正比。 糖尿病性视网膜病(DR)是老年人视力丧失的主要原 因之一，视网膜中炎性细胞因子的增加与 DR 中的视网膜 病变程度密切相关。研究发现， MSC-Exo 中 miR-126 在调节高血糖诱发的视网膜炎症因 子的表达中起关键作用，过表达 miR-126 的 MSC-Exo 在 糖尿病大鼠中显著降低了视网膜内皮细胞中高糖诱导的 HMGB1 表达和 NLRP3 炎性小体的活性，从而改善了糖尿 病大鼠的高血糖诱导的视网膜炎症。 青光眼(glaucoma)是导致不可逆性失明的一种进行 性视神经病变，全世界有超过 7 000 万人受到本病的影 响 。其特征是 RGC 的逐渐丧失，眼内压升高( IOP) 被 认为是导致青光眼 RGC 凋亡增加的主要原因。 在青光眼动物模型玻璃体腔注射 MSCs 后发现，注射后可产生神经营养蛋白和免疫调节因子，可诱导 RGC 的 扩增和再生，提供小梁网完整性，并减轻视网膜炎症。MSC-Exo 能够在玻璃体内给药后至少停留 4wk，并且由于其纳米尺寸，可能会迅速到达 RGC，为 它们提供神经营养蛋白，最终达到保护 RGC 的作用。 目前，对外泌体的研究热潮方兴未艾，相比于 MSCs 在多种疾病中的直接治疗，MSC-Exo 具有毒性小、免疫原性低、靶向归巢能力强和可包载的物质种类多等特点， 因此在使用、转移过程中更安全；MSC-Exo 可通过特定细胞在特定环境下的培养、扩增而获得；同时，MSC-Exo 还能够修饰为特 定的特异性细胞分子，更能提高治疗效果；MSC-Exo 是天 然纳米囊泡，在药物递送载体上具有先天优势。可见， MSC-Exo 在安 全 性、 作 用 剂 量、 作 用 效 果 方 面 均 优 于 MSCs，更具有应用前景与价值 。 干细胞与外泌体更多分享： 外泌体与皮肤系列二 | 外泌体在皮肤瘢痕修复治疗中发挥的重要作用 外泌体与皮肤系列三 | 外泌体在脂肪移植存活、上调早期炎症和血管生成方面的作用 外泌体与皮肤系列八| 外泌体促进表皮细胞迁移加快皮肤创伤修复 |
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