负载人脐带间充质干细胞外泌体与表没食子儿茶素没食子酸酯的微针通过协同抗氧化和抗炎作用修复紫外线诱导的皮肤损伤

针对紫外线（UV）辐射导致的皮肤光损伤问题，研究人员开发了负载人脐带间充质干细胞外泌体（hUMSC-Exo）和表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）的微针递送系统（hUMSC-Exo/EGCG-MN）。该研究证实hUMSC-Exo与EGCG协同增效，显著减轻氧化应激、DNA损伤和炎症反应，促进组织再生。该策略为治疗UV诱导的皮肤损伤及光老化提供了高效、微创的新方案。

　　

紫外线辐射是导致皮肤损伤的主要环境因素之一，不仅影响皮肤的美观和功能，还会加速皮肤老化，增加皮肤癌的风险，严重影响生活质量。中波紫外线（UVB，290–320 nm）能够破坏皮肤屏障，诱导氧化应激和炎症反应，导致大量活性氧（ROS）产生，抗氧化酶活性降低，进而引起核DNA损伤、细胞膜破坏，最终导致细胞坏死或凋亡。目前临床上常用的非甾体抗炎药和防晒霜等只能缓解症状或提供部分保护，无法逆转紫外线累积和慢性病理效应，且长期使用防晒霜可能因持续与皮肤成分相互作用引起皮肤刺激、致敏和接触性皮炎。因此，开发新型治疗策略以应对这些临床挑战具有迫切需求。

人脐带间充质干细胞来源的外泌体（hUMSC-Exo）作为细胞间通信的关键介质，富含多种生物活性分子，如蛋白质、脂质和核酸，可有效调节细胞存活、抑制凋亡、促进组织再生和免疫反应，在组织修复和抗炎过程中发挥关键作用。与脂肪组织或骨髓来源的间充质干细胞外泌体相比，hUMSC-Exo表现出更优的功能属性和更大的治疗潜力，更适合临床应用。然而，hUMSC-Exo在直接中和自由基和缓解氧化应激方面能力有限。相比之下，表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）作为绿茶中富含的脂溶性多酚化合物，具有强大的抗氧化特性，可有效抵消紫外线诱导的细胞和组织氧化损伤。理论上，将hUMSC-Exo和EGCG结合可以发挥互补优势，协同促进组织修复、减少炎症和缓解氧化应激，从而为紫外线诱导的皮肤损伤提供全面的治疗策略。然而，这种组合的临床转化受到实际挑战的阻碍，例如hUMSC-Exo和EGCG的稳定性差、透皮效率低和体内半衰期短。

有效治疗紫外线引起的皮肤损伤需要药物穿透角质层，但角质层的天然屏障功能显著阻碍了药物递送。微针技术已成为一种有效的解决方案，能够通过角质层直接、微创且无痛地给药。这种方法通过用户友好的应用提高了患者依从性，其局部递送机制确保了靶向治疗，最大化疗效并减少系统性副作用。因此，基于微针的递送系统代表了克服hUMSC-Exo和EGCG递送限制的一种有前景的策略，可增强它们在紫外线损伤皮肤中的保留和治疗性能。

在这项发表于《Journal of Nanobiotechnology》的研究中，He等研究人员开发了由甲基丙烯酸酯化透明质酸/聚乙烯醇（HAMA/PVA）基质组成的可溶解微针，负载hUMSC-Exo和EGCG，并系统评估了其在缓解紫外线诱导皮肤损伤方面的功效和实用性。hUMSC-Exo和EGCG的联合作用可协同减少氧化应激、DNA损伤和炎症反应。此外，微针出色的透皮递送能力实现了两种药物的精准给药，并促进了内吞介导的细胞摄取，加速了修复过程。研究结果表明，hUMSC-Exo/EGCG-MN系统通过涉及抗炎作用、增强细胞增殖和迁移以及减少氧化损伤的多维机制，有效促进紫外线诱导的皮肤损伤修复并预防光老化。

为开展本研究，作者采用了几项关键的技术方法：首先，从健康足月产妇脐带组织中分离并培养人脐带间充质干细胞（hUMSCs），并通过超速离心从细胞上清液中提取hUMSC-Exo；其次，利用纳米颗粒跟踪分析（NTA）、透射电子显微镜（TEM）和蛋白质印迹（Western blot）对hUMSC-Exo进行表征；第三，通过微模塑法制备负载hUMSC-Exo和EGCG的微针阵列（hUMSC-Exo/EGCG-MN），并评估其机械性能、生物相容性和透皮能力；第四，采用UVB照射构建体外细胞氧化应激模型和小鼠急性光损伤模型；最后，通过RNA测序（RNA-seq）分析差异表达基因（DEGs）和关键信号通路，并利用定量实时PCR（qRT-PCR）、蛋白质印迹和酶联免疫吸附测定（ELISA）验证关键靶点。

研究结果显示，hUMSC-Exo和EGCG均表现出良好的生物相容性，且联合应用可显著增强人永生化角质形成细胞（HaCaT）的增殖能力。在UVB诱导的氧化应激模型中，hUMSC-Exo/EGCG能有效降低细胞内ROS水平、减少DNA损伤（通过γ-H2AX焦点形成评估），并降低促炎细胞因子（TNF-α、IL-6和IL-1β）的表达。此外，hUMSC-Exo/EGCG-MN微针贴片显示出优异的机械强度和透皮性能，能成功穿透小鼠皮肤角质层，形成均匀的微通道，并在30分钟内完全闭合，表明其具有良好的安全性和有效性。

在动物实验中，hUMSC-Exo/EGCG-MN治疗显著改善了UVB诱导的小鼠皮肤损伤，包括减轻红斑、脱屑和水肿，降低表皮厚度和炎症浸润，并促进胶原沉积（通过Masson染色和免疫组织化学染色评估I型胶原和III型胶原表达）。转录组分析进一步揭示，hUMSC-Exo/EGCG-MN通过抑制IL-1β和激活超氧化物歧化酶2（SOD2）的双重机制，协同缓解光损伤。具体而言，hUMSC-Exo/EGCG下调IL-1β的表达，减轻炎症反应，同时上调SOD2，增强抗氧化能力，从而减少ROS积累和DNA损伤。

机制研究表明，hUMSC-Exo/EGCG-MN通过调控多条信号通路发挥治疗作用，包括激活AMPK、JAK-STAT、PI3K-AKT、RAS、ERBB、MAPK、RAP1和VEGF等通路，促进细胞存活、增殖、能量稳态和新生血管形成；同时，负调控Hippo通路，增强细胞增殖和组织再生能力。此外，hUMSC-Exo/EGCG-MN还上调了与炎症调节、细胞粘附和代谢相关通路，加速皮肤损伤修复和功能恢复。

研究结论和讨论部分强调，hUMSC-Exo/EGCG-MN作为一种创新的协同递送系统，成功克服了hUMSC-Exo和EGCG单独应用的局限性，如稳定性差、生物利用度低和透皮效率不足。通过微针技术实现精准的局部递送，该系统显著增强了两者的治疗性能，并在UVB诱导的皮肤损伤模型中展现出全面的保护作用，包括抗氧化、抗炎、抗DNA损伤和促进组织再生。该策略不仅为治疗紫外线引起的皮肤损伤和光老化提供了有效方案，还具有应用于其他炎症性皮肤病的潜力。未来研究将聚焦于长期安全性和更大动物模型的验证，以推动其临床转化。总之，这项研究为开发基于干细胞外泌体和天然化合物的组合疗法提供了重要参考，并展示了微针技术在透皮递送领域的广阔前景。