外泌體

外泌體(Exosome)是什麼?一文解構外泌體定義、功能及美容應用

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姜博士(Le Domes 創辦人)

科學家早在五、六十年前就已經發現外泌體的存在,但即使在三十年前,他們仍然認為這些外泌體只是細胞的廢棄物,所以在實驗室中看到這些東西時,通常都會把它們當作垃圾丟掉。然而,隨著近幾年的研究,科學家們才意識到外泌體其實具有重要的功能。

外泌體諾貝爾獎
(相片來源: THE NOBEL PRIZE)

直至2013年,諾貝爾生物醫學獎授予了James E. Rothman、Randy W. Schekman和Thomas C. Sudhof三位教授,以表彰他們在胞外載體或囊泡(Extracellular Vesicles, EVs)和外泌體(Exosome)研究方面的傑出貢獻,才解開了細胞如何運輸這些訊息小泡的奧秘。

外泌體(Exosome)就像細胞間溝通的「速遞員」,在人體內穿梭,傳遞各種重要訊息。它們攜帶著蛋白質、核酸、脂質等多種「包裹」,參與細胞修復、免疫調節、組織再生等多項重要功能。近年來,外泌體在醫學美容、組織再生等領域展現出巨大潛力,成為備受矚目的新興技術。這篇文章將為你一一解構外泌體的定義、功能、應用及最新研究進展,帶你全面認識這個充滿驚喜的微觀世界!

外泌體是什麼?

外泌體

我們常說,細胞是生命的基本單位,但你知道細胞之間是如何溝通的嗎?這就要提到我們今天的主角-外泌體 (Exosome)。外泌體就像細胞間溝通的「速遞員」,在人體內穿梭,傳遞各種重要訊息。它們攜帶著蛋白質、核酸、脂質等多種「包裹」,參與細胞修復、免疫調節、組織再生等多項重要功能。

外泌體的定義

外泌體大小

那麼外泌體 (Exosome)究竟是什麼呢?其實,外泌體是一種由細胞分泌的微小囊泡,大小只有 30-150 納米,相當於一根頭髮絲直徑的數千分之一,比毛孔細1,000倍!別看它體積小,卻像一個個微型包裹,將來自“發送細胞”的信息物質,精準地傳遞給“目標細胞”,在細胞間扮演著重要的溝通橋樑角色。

外泌體的結構和組成

外泌體
圖1. 外泌體結構
(圖片來源: Membrane vesicles as conveyors of immune responses, Nature Reviews Immunology, 9(8), 581-593)

這些「速遞員」的「包裹」結構精妙,外層是包裹著細胞膜的脂質雙層結構,可以保護內部物質,就像一個個堅固的保護罩;而內部則裝載著各種生物活性物質,例如蛋白質、核酸(DNA、RNA、miRNA) 等,這些物質就如同信使,攜帶著各種指令,參與調節細胞的各種活動。

外泌體與其他細胞外囊泡的區別

外泌體
圖2. : 不同類型的細胞外囊泡
(圖片來源: Membrane vesicles as conveyors of immune responses, Nature Reviews Immunology, 9(8), 581-593. )

除了外泌體之外,細胞還會分泌其他類型的細胞外囊泡 (extracellular vesicles, EVs)。這些 EVs就像不同型號的速遞包裹,各有各的用途。而外泌體只是其中一種,其他還包括微小囊泡(Microvesicles)和凋亡小體(Apoptotic bodies)等。外泌體與其他細胞外囊泡的主要區別在於其大小、形成機制和內含物。

外泌體、微小囊泡和凋亡小體的深入比較

  • 外泌體:由多泡體 (Multivesicular Body, MVB) 釋放,直徑30-150納米,含有豐富的蛋白質和RNA。
  • 微小囊泡:由細胞膜直接出芽,直徑100-1000納米,含有細胞膜相關的蛋白質和脂質 。
  • 凋亡小體:由凋亡細胞釋放,直徑500-2000納米,含有細胞質和細胞器片段。

外泌體的來源

外泌體
圖3. : 外泌體的來源 (圖片來源: Front. Mol. Biosci., 02 May 2022)

外泌體(Exosomes)是由多種細胞釋放的小型膜囊泡,存在於各種生物體內。它們在細胞間通信和多種生物過程中起著關鍵作用。以下是詳細的外泌體來源及其特點:

1. 外泌體常規來源

人類和哺乳動物

  • 血液:
    • 外泌體廣泛存在於血漿和血清中,攜帶著豐富的蛋白質和核酸,能反映個體的健康狀況。它們可用於疾病的診斷和預後判斷,如癌症、心血管疾病等。
  • 唾液:
    • 唾液中的外泌體包含口腔健康相關的生物標誌物,可用於無創疾病診斷。這些外泌體能反映全身健康狀況,對糖尿病、口腔癌等疾病有診斷價值。
  • 尿液:
    • 尿液外泌體來源於腎臟和泌尿系統,能提供腎病、泌尿系統疾病的診斷信息。由於尿液易於獲取且無創,尿液外泌體是潛在的生物標誌物來源。
  • 乳汁:
    • 孕婦和哺乳期婦女的乳汁中含有大量外泌體,對嬰兒免疫系統的發育有重要影響。乳汁外泌體攜帶免疫調節分子,有助於新生兒抵抗感染。
  • 羊水:
    • 羊水中的外泌體可用於胎兒健康和發育的監測。它們可以提供胎兒基因信息,有助於檢測遺傳性疾病和先天性缺陷。
  • 腦脊液:
    • 腦脊液中的外泌體可以反映中樞神經系統的狀況,對於神經退行性疾病(如阿爾茨海默病和帕金森病)的診斷具有潛力。

外泌體非常規來源

動物產品

  • 蜂蜜:
    • 蜂蜜中的外泌體具有抗菌和抗炎作用,可促進傷口癒合。這些外泌體可能來自蜂蜜中的花粉和蜂蠟成分。
  • 蜂王漿:
    • 蜂王漿中的外泌體含有多種生物活性分子,具有免疫調節和抗衰老作用。

微生物

  • 細菌:
    • 細菌分泌的外泌體攜帶毒素和致病因子,可以影響宿主細胞,並在病原-宿主互作中起重要作用。它們可以用於疫苗開發和抗菌藥物研究。
  • 真菌:
    • 真菌外泌體攜帶多種酶和代謝產物,對宿主免疫反應有調節作用,可用於真菌感染的研究和治療。
  • 寄生蟲:
    • 寄生蟲分泌的外泌體可以調節宿主免疫反應,幫助寄生蟲逃避免疫系統的攻擊。這些外泌體可用於寄生蟲病的診斷和治療研究。

植物

  • 果實:
    • 例如葡萄、柑橘等果實中的外泌體樣囊泡(PELVs)含有豐富的抗氧化物質,對皮膚護理和抗衰老有益。
  • 種子:
    • 植物種子中的外泌體樣囊泡含有多種生長因子和營養物質,能夠促進細胞增殖和修復。
  • 葉子:
    • 如茶葉中的外泌體樣囊泡含有多酚類化合物,具有抗炎和抗癌特性。
  • :
    • 薑和人參等植物根部提取的外泌體樣囊泡具有抗炎和免疫調節作用。

外泌體的來源多種多樣,涵蓋了人類和哺乳動物的體液、動物產品、微生物和植物等。不同來源的外泌體攜帶特定的生物活性分子,在細胞間通信、疾病診斷和治療中具有廣泛應用潛力。

外泌體對皮膚的功能

外泌體護膚

外泌體在皮膚護理和治療中的應用越來越受到重視,因為它們在皮膚再生、抗衰老、免疫調節、疤痕修復和色素沉著調節方面具有顯著的功效。以下是外泌體對皮膚的主要功能及其作用機制:

1. 促進膠原蛋白生成

外泌體能夠刺激膠原蛋白的生成,這對於維持皮膚的彈性和減少皺紋至關重要。膠原蛋白是皮膚結構的主要成分,隨著年齡增長,膠原蛋白的生成減少,導致皮膚鬆弛和皺紋產生。外泌體中的生長因子和信號分子能夠激活皮膚中的纖維母細胞,促進膠原蛋白的合成。

2. 減少炎症

外泌體具有強大的抗炎作用,能夠有效減少皮膚的炎症反應。炎症是許多皮膚問題(如痤瘡、濕疹和牛皮癬)的主要原因。外泌體中的抗炎分子如TGF-β和IL-10能夠抑制炎症介質的釋放,減少炎症細胞的浸潤,從而減輕皮膚炎症。

3. 促進傷口癒合

外泌體在傷口癒合過程中發揮重要作用。它們能夠促進細胞增殖和遷移,加速組織修復。外泌體中的生長因子如EGF和FGF能夠刺激傷口邊緣的細胞分裂和移動,促進新組織的生成和傷口的閉合。

4. 改善皮膚彈性和水合作用

外泌體可以改善皮膚的彈性和水合作用。它們中的透明質酸和蛋白多糖等成分能夠增加皮膚的保水能力,改善皮膚的光滑度和柔軟度。此外,外泌體中的脂質成分能夠增強皮膚屏障功能,減少水分流失。

5. 抗氧化作用

外泌體中的抗氧化酶和分子(如SOD、CAT和GPx)能夠中和自由基,減少氧化應激對皮膚的損害。這有助於防止皮膚老化和由紫外線引起的損傷,保持皮膚年輕。

6. 疤痕修復

外泌體在疤痕修復中具有重要作用。它們能夠促進膠原蛋白和彈性蛋白的生成,改善疤痕的質地和外觀。外泌體中的生長因子和抗炎分子能夠減少疤痕形成過程中的過度炎症和纖維化,使疤痕更加平滑和不明顯。

7. 改善色斑

外泌體在調節皮膚色素沉著方面也具有潛力。色素沉著問題主要由於黑色素生成過多引起。外泌體中的特定分子如miRNA和蛋白質能夠抑制黑色素細胞的活性,減少黑色素的生成和分佈,從而改善皮膚色斑問題。

痕修復中具有重要作用。它們能夠促進膠原蛋白和彈性蛋白的生成,改善疤痕的質地和外觀。外泌體中的生長因子和抗炎分子能夠減少疤痕形成過程中的過度炎症和纖維化,使疤痕更加平滑和不明顯。

8. 提升皮膚的免疫力

外泌體能夠攜帶特定的抗原和免疫調節分子(如HLA-G),這些分子可以幫助調節免疫反應,增強皮膚的免疫功能。這些分子能夠調節免疫細胞的活動,使得免疫系統能夠更有效地識別和對抗病原體。

外泌體應用在皮膚實例

  • 抗衰老護理:外泌體被廣泛應用於抗衰老護理產品中,通過促進膠原蛋白生成和減少皺紋來改善皮膚外觀。
  • 痤瘡治療:利用外泌體的抗炎特性來治療痤瘡,減少炎症和皮膚紅腫。
  • 傷口修復:外泌體在燒傷和其他皮膚損傷的修復中具有顯著效果,促進傷口愈合。
  • 美白和色素沉著治療:外泌體中的特定分子能夠調節色素生成,改善皮膚色斑和色素沉著問題。
  • 疤痕修復:外泌體可用於治療手術後或損傷後的疤痕,使其更加平滑和不明顯。

什麼是免疫耐受性外泌體

免疫耐受性外泌體

免疫耐受性外泌體(Immune-tolerized Exosome)是指那些能夠調節免疫系統反應、減少炎症和免疫排斥反應的小型膜囊泡。這些外泌體通常來自具有免疫調節特性的細胞,如羊水間充質幹細胞(Amniotic Fluid-Derived Mesenchymal Stem Cells, AF-MSCs)。免疫耐受性外泌體的特點在於其包含的特定免疫調節分子(如人類白細胞抗原-G,Human Leukocyte Antigen G, HLA-G),這些分子可以幫助調節和抑制過度的免疫反應,從而提高治療的安全性和有效性。

免疫耐受性外泌體 VS 非免疫耐受性

免疫耐受性外泌體非免疫耐受性外泌體 在源自細胞、作用機制和應用於皮膚護理和治療上存在顯著差異。以下是詳細說明及其比較表格:

1. 來源細胞

  • 免疫耐受性外泌體:通常來自羊水間充質幹細胞(Amniotic Fluid-Derived Mesenchymal Stem Cells, AF-MSCs)等具有免疫調節特性的細胞。
  • 非免疫耐受性外泌體:可以來自多種細胞,例如脂肪幹細胞(Adipose Stem Cells, ASCs)、普通上皮細胞等。

2. 免疫反應

  • 免疫耐受性外泌體:含有特定的免疫調節分子,如人類白細胞抗原-G(HLA-G),這些分子可以減少免疫系統的反應,降低炎症和免疫排斥反應。
  • 非免疫耐受性外泌體:缺乏這些特定的免疫調節分子,可能會引起更強的免疫反應和炎症。

3. 應用於皮膚護理和治療

  • 吸收性
    • 免疫耐受性外泌體:免疫耐受性外泌體具有較高的穩定性,這意味著它們能夠在皮膚環境中保持其結構和功能,從而提高其吸收和療效。
    • 非免疫耐受性外泌體:穩定性不如免疫耐受性外泌體。
  • 安全性
    • 免疫耐受性外泌體:由於其低免疫原性,具有更高的安全性,副作用較少,適合長期使用。
    • 非免疫耐受性外泌體:可能引起免疫系統的過度反應,需要在應用中謹慎處理。

外泌體的選擇指南

外泌體

現時外泌體(Exosomes)在美容和醫療市場中越來越受歡迎,但消費者在選擇時應保持謹慎。以下是一些關鍵的選擇指南,幫助消費者做出明智的決策:

1. 認識外泌體及其用途

外泌體的用途:

外泌體在醫療和美容領域具有多種應用,包括促進細胞修復、免疫調節和組織再生。這些用途使外泌體在皮膚護理、抗衰老治療、傷口癒合和慢性疾病治療方面展現出巨大的潛力。因此,消費者在選購外泌體產品時,應了解其具體的應用範疇和預期效果。

2. 如何選擇外泌體產品 

生產地:

現時大多數外泌體產品來自韓國,但質素參差不齊。消費者應了解產品的具體生產地,並選擇那些來自有良好生產記錄和嚴格質量控制標準的生產商。消費者需謹慎選擇,避免購買來源不明或質量不保的產品。

信譽度和證書:

選擇外泌體產品時,首先要考慮生產商的信譽度。尋找那些具有良好市場口碑並持有相關證書的品牌。這些證書表明產品在生產過程中符合嚴格的質量控制標準,確保產品的安全性和有效性。

來源和安全性:

了解外泌體的來源是選擇產品的關鍵。不同來源的外泌體在應用和效果上可能有所不同。確保外泌體來源可靠且具有良好的安全性是至關重要的。

價格:

低價外泌體產品可能存在風險。由於外泌體的提取和生產過程複雜且成本較高,過低的價格可能意味著產品質量不高或缺乏有效成分。因此,消費者應警惕價格異常低廉的產品,並確保購買來自可靠來源的產品。

尋求專業意見:

在選擇外泌體產品時,尋求專業意見是很重要的。諮詢皮膚科醫生或專業護膚顧問,他們可以根據你的皮膚狀況和需求,推薦最適合的外泌體產品,並提供專業建議以確保使用效果和安全性。

 

消費者在選擇外泌體產品時應保持謹慎,了解外泌體的主要用途,並關注產品的信譽度、證書、生產地及其來源和安全性。此外,警惕低價產品,並尋求專業意見,確保選擇的外泌體產品質量可靠,功效顯著。通過這些措施,消費者可以更好地保護自己的健康和投資。

外泌體 (Exosome) 常見問題

1. 什麼是外泌體?

外泌體是由細胞分泌的微小囊泡,大小約 30-150 納米。它們就像細胞間溝通的“速遞員”,攜帶蛋白質、核酸、脂質等物質,在細胞間傳遞訊息,參與細胞修復、免疫調節、組織再生等多項重要功能。

2. 外泌體與其他細胞外囊泡有什麼不同?

外泌體、微小囊泡和凋亡小體都是細胞分泌的囊泡,但它們在大小、生成方式和功能上有所區別。外泌體最小,由細胞內部的多泡體釋放;微小囊泡較大,由細胞膜直接萌芽形成;凋亡小體最大,是細胞凋亡過程中產生的。外泌體主要參與細胞間通訊;微小囊泡的功能尚待研究;凋亡小體參與物質清除和訊號傳遞。

3. 外泌體如何參與免疫調節?

外泌體在免疫調節中發揮多種作用,通過攜帶免疫調節分子、與免疫細胞的直接互動、調控免疫細胞的發育和功能以及維持免疫耐受等機制,影響免疫反應的強度和性質。這些特性使外泌體在疾病治療、免疫調節和組織修復中具有廣泛的應用潛力。

4. 外泌體如何促進組織修復與再生?

外泌體攜帶著促進生長和修復的物質,在組織修復和再生中扮演重要角色。例如,在傷口癒合過程中,外泌體可以促進血液凝固、細胞增生和遷移、血管新生等過程,加速傷口閉合。外泌體還能促進骨骼、軟骨、神經、心肌等組織的再生。

5. 外泌體在免疫反應中是什麼角色?

當外來病原體入侵時,免疫系統會啟動一系列的防禦機制,這就是免疫反應。而外泌體就像戰場上的「聯絡員」,在免疫反應的不同階段中發揮著重要的協調作用。

  • 抗原呈現:外泌體攜帶抗原訊息,幫助免疫細胞識別並攻擊病原體。
  • 免疫細胞活化:外泌體促進免疫細胞間的交流,增強免疫反應效率。
  • 免疫調節:外泌體中的分子如IL-10和TGF-β調節免疫反應,防止過度炎症。
  • 免疫耐受:外泌體含有如HLA-G等分子,幫助免疫系統容忍某些抗原,防止自體免疫病或移植排斥反應。

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姜博士

Le Domes荷爾蒙斑專家創辦人

參考文獻

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