摘要
背景：
在美容和化妆品治疗领域，表皮、真皮和皮下组织中的细胞被刺激、修复、再生和/或替换，以改变皮肤质量或面部外观。传统的化妆品美容疗法在给药程序、所需技术技能、持续疗效缺乏或副作用风险方面存在局限性。在过去十年中，外泌体因其固有的生物相容性、再生潜力以及递送包括蛋白质、脂质、核酸和代谢物在内的旁分泌物质的能力，彻底革新并挑战了传统的化妆品美容疗法，从而减少炎症并促进皮肤再生。本综述概述了外泌体在美容和化妆品应用方面的最新研究进展。它着重于各种研究过的外泌体类型，并探讨了它们在治疗皮肤疾病（包括色素沉着过度、皮肤老化、伤口愈合、疤痕去除和免疫相关皮肤病）中的机制途径。
方法：
通过使用PubMed和ScienceDirect搜索引擎进行了全面的文献综述。筛选并评估了相关研究，包括专注于外泌体在美容和化妆品应用中疗法的研究文章、综述文章和临床试验。
结果：
研究结果表明，牛奶来源、植物来源和干细胞来源的外泌体对上述皮肤疾病表现出显著潜力。机制研究表明，外泌体通过抑制黑色素生成、促进胶原蛋白产生、减少促炎细胞因子和刺激再生来改善皮肤质量和增强美容效果。
结论：
尽管外泌体在美容和化妆品治疗中取得了有希望的结果，但仍必须建立标准化的纯化、分离、标准化和监管审批程序。然而，为确保长期安全性和有效性，仍需进行更广泛的研究和临床试验。
背景
外泌体是磷脂双层包裹的纳米级（40-160纳米）囊泡。这些细胞衍生囊泡通过携带来自母细胞到受体细胞的蛋白质、代谢物、脂质和核酸等物质参与细胞间信号传导。外泌体的生物合成始于早期内体向晚期内体的成熟，进而形成多泡体。通过多泡体内膜的向内折叠产生腔内囊泡。这些腔内囊泡随后与质膜融合，通过胞吐作用将内容物释放到细胞外环境。外泌体的特征性生物标志物包括富含的蛋白质，如生物合成蛋白（运输必需的内体分选复合物）、膜转运蛋白（GTP酶和annexins）、四跨膜蛋白（CD9、CD63、CD81和CD82）、热休克蛋白（HSP60、HSP70和HSP90）、细胞骨架蛋白和生长因子。
由于这些丰富的细胞生物分子，外泌体可以根据其来源、病理生理条件和靶点调控关键的细胞过程，如细胞增殖、分化和凋亡。与脂质体和niosomes类似，外泌体具有包封药物并将它们递送到靶点的能力。外泌体的低免疫原性增强了它们相对于人工纳米囊泡的优势。这些外泌体的独特特征可被利用于基于纳米技术的药物递送，以治疗包括心血管和神经退行性疾病在内的复杂疾病。研究人员现在正在设计外泌体携带特定的治疗剂和靶向配体，显著提高了药物递送效率，甚至能够跨越血脑屏障等具有挑战性的生物屏障。此外，最近的研究已将外泌体确定为有希望的诊断生物标志物；它们的分子内容通常反映母细胞的生理状态，使其在早期疾病检测中具有价值。
新兴研究证实了外泌体在遗传性、免疫介导性甚至神经肿瘤疾病的诊断和治疗干预中的潜力。癌细胞来源的外泌体已被发现携带促肿瘤细胞分子到正常细胞，促进肿瘤进展、侵袭和转移。因此，外泌体已成为癌症诊断和治疗的潜在靶向药物递送系统。类似地，免疫来源的外泌体携带涉及miRNA、免疫调节剂、细胞因子和其他化学介质的货物从免疫细胞到正常细胞，导致触发免疫反应。
理论上，外泌体可能促进细胞过程的修复和恢复或再生人类细胞以改善皮肤质量，如色调、质地和外观。创新应用现在利用外泌体的天然再生特性来增强皮肤再生和愈合。目前医学美容的局限性包括填充剂和注射中剂量控制的困难、脂肪转移疗法中的异常脂肪轮廓、需要重复疗程、富血小板血浆疗法中结果不一致、激光或基于能量的疗法中的皮肤敏感性以及需要多次疗程。近年来，由于干细胞的多能性、自我更新潜力和调节细胞过程的能力，干细胞的使用引起了人们的兴趣。外泌体已被证明能加速伤口愈合并促进自然再生。广泛而言，外泌体的加入显著推进了医学美容。干细胞来源的外泌体可能分泌并转移旁分泌因子到受体细胞，并促进皮肤再生中的细胞事件。除了来源于脐带、骨髓和脂肪组织的间充质干细胞来源的外泌体外，牛乳、初乳和植物来源的外泌体也用于医学美容，展示了跨王国通信的可能性，从而相互作用并影响哺乳动物细胞过程（图1）。
图1. 外泌体的来源和生物合成。
本综述着重于外泌体的来源及其对皮肤疾病的治疗机制（图2），概述了外泌体在化妆品和皮肤病学应用方面的最新研究进展，包括色素沉着过度、皮肤老化、伤口愈合、疤痕去除和免疫相关皮肤病。此外，综述讨论了外泌体跨越生物屏障的独特能力以及被生物工程化用于靶向递送如何为医学美容中的下一代诊断工具和治疗方法铺平道路。
图2. 外泌体应用于皮肤疾病的机制途径。
方法学
使用Science Direct和PubMed搜索引擎，通过"外泌体"、"皮肤"、"皮肤"、"化妆品"、"美学"和"皮肤病学"等术语执行了系统文献搜索。追求不同关键词组合，如"外泌体和皮肤"、"外泌体和皮肤"、"外泌体和美学"、"外泌体和化妆品"以及"外泌体和皮肤病学"。根据与主题的相关性（涉及外泌体在体外、临床前和临床研究中在美学和皮肤病学领域的应用），筛选了过去10年发表的研究文章。排除了重复的研究文章。还查阅了交叉引用和综述文章以评估附加信息。
外泌体在美容和化妆品治疗中的应用
外泌体在色素沉着过度治疗中的应用
各种细胞类型，包括角质形成细胞、成纤维细胞和干细胞，通过外泌体介导的细胞间通讯调节皮肤色素沉着，以响应生理、病理条件和环境刺激，如UVB辐射。来源于Codium fragile和Sargassum fusiform（韩国海藻）的外泌体通过下调MITF、酪氨酸酶和TRP-1表达，显著抑制了MNT-1人黑色素瘤细胞中的黑色素生成。同样，牛奶来源的外泌体表现出强大的抗黑色素生成效果，特别是归因于其生物活性蛋白货物（酪蛋白、β-乳球蛋白和α-乳白蛋白）表现出内在的酪氨酸酶抑制活性。微阵列分析在外泌体中鉴定出高丰度的miR-2478、miR-1777b、miR-1777a、let-7b和miR-1224。其中，只有miR-2478对酪氨酸酶表现出更显著的抑制作用。从机制上讲，miR-2478靶向Rap1a，促进AKT磷酸化和随后的GSKβ激活，抑制MITF和TYR表达。这一信号级联减弱黑色素合成，突显miR-2478是牛奶来源外泌体酪氨酸酶抑制活性的关键介质。
角质形成细胞与黑色素细胞一起构成表皮黑色素单位，在皮肤色素沉着调节中起着关键作用。来源于UVB照射角质形成细胞的外泌体显著激活黑色素细胞，表明角质形成细胞分泌的外泌体数量变化可能调节皮肤色素沉着。Cicero等人证明，在UVB照射下，角质形成细胞来源的外泌体通过外泌体miR-3196以MITF依赖的方式或通过与MITF无关的miR-203调节黑色素生成。角质形成细胞来源的外泌体还将miR-675递送到黑色素细胞，直接靶向MITF并通过抑制CREB/ERK/AKT途径下调酪氨酸酶、TRP-1和TRP-2。
真皮成纤维细胞也通过分泌外泌体影响黑色素生成。来源于UVB诱导的人真皮成纤维细胞的外泌体抑制黑色素产生并下调TYR和MITF表达，可能通过miR-25-5p-TSC2轴。在增生性疤痕患者中，成纤维细胞来源的外泌体减少黑色素细胞增殖和黑色素分泌，导致表皮色素减退。
在再生医学中，各种干细胞来源的外泌体表现出抗黑色素生成特性。Cho等人开发了脂肪来源的间充质干细胞外泌体，显著抑制了B16F10黑色素瘤细胞中的黑色素产生。转化研究表明，与安慰剂相比，4周后色素沉着过度显著减少。人脐带血来源的外泌体通过调节MITF表达抑制黑色素合成。Wang等人证明，来源于人羊膜干细胞来源外泌体的miR-181a-5p和miR-199a分别通过抑制MITF表达抑制黑色素生成和通过激活自噬促进黑色素体降解。Proffer等人的一项前瞻性临床试验初步证明了血小板来源外泌体在皮肤美白方面的功效。
外泌体在皮肤老化治疗中的应用
角质形成细胞和成纤维细胞是皮肤的主要结构细胞，对保持水分和防止皱纹形成至关重要。皮肤老化主要是由细胞外基质的退化驱动的，特别是I型胶原蛋白的损失。紫外线辐射负责约80%的面部老化，通过促进胶原蛋白降解而加速老化过程。Lu等人证明，牛奶来源的外泌体通过在角质形成细胞中转录上调FLG和CD44以及在成纤维细胞中上调HAS2来增强皮肤水分，从而增加透明质酸保留。在UV照射后，牛奶来源外泌体的预处理促进了成纤维细胞的迁移活性并恢复了I型胶原蛋白。临床上，牛奶来源外泌体的局部应用使36-45岁女性志愿者的皮肤水分增加了约4.64%。与成熟牛奶相比，初乳富含免疫调节和生物活性成分。初乳来源的外泌体通过增强谷胱甘肽化蛋白的表达，显著降低了角质形成细胞中的细胞内ROS。在成纤维细胞中，初乳来源的外泌体抑制MMP-2同时上调I型胶原蛋白。结合抗氧化和基质保护效果突显了其增强的抗衰老潜力。
皮肤老化主要源于真皮成纤维细胞衰老。脂肪间充质干细胞外泌体通过减弱ROS生成、上调I型胶原蛋白和降低衰老相关β-半乳糖苷酶（SA-β-Gal）表达，在成纤维细胞中发挥抗衰老作用。关键细胞周期调节因子p16、p21和p53的表达也显著下调。同样，来源于人诱导多能干细胞的外泌体通过抑制SA-β-Gal、MMP-1和MMP-3，同时维持I型胶原蛋白表达，防止UVB诱导的细胞衰老。Bae等人设计了过表达mmu-miR-291a-3p的小鼠胚胎干细胞外泌体，通过影响TGF-β受体2信号通路延迟成纤维细胞衰老。从Phellinus linteus分离的外泌体抑制MMP-1表达，减少ROS积累和SA-β-Gal水平，同时通过上调超氧化物歧化酶增强抗氧化防御。Denovo miRNA测序显示5种miRNA（miR-CM1、miR-CM2、miR-CM3、miR-CM4和miR-CM5）高表达。这5种miRNA转染到HaCaT角质形成细胞中。在这5种转染到HaCaT细胞的miRNA中，转染miR-CM1的HaCaT细胞通过跨王国调节抑制Mical2表达。封装miR-CM1的合成外泌体进一步促进I型胶原蛋白表达，抑制MMP-I，减少氧化应激标志物（ROS和MDA），并在小鼠光老化模型中增强SOD活性。同时，苹果来源的外泌体通过抑制NF-κB信号通路发挥抗衰老活性，导致MMP-1、MMP-8和MMP-9表达降低。
培养微环境显著影响外泌体生物活性。与传统单层培养的人真皮成纤维细胞来源外泌体相比，从3D球体培养系统获得的人真皮成纤维细胞来源外泌体表现出优越的抗衰老潜力。具体而言，3D人真皮成纤维细胞来源外泌体上调I型胶原蛋白，下调MMP-I，抑制TNF-α并上调TGF-β信号通路。总体而言，外泌体通过调节氧化应激、抑制衰老通路和恢复细胞外基质稳态表现出显著的抗衰老潜力。
外泌体在免疫介导性皮肤病治疗中的应用
银屑病
银屑病是一种慢性自身免疫性皮肤疾病，其特征是局部病变、鳞屑、炎症和瘙痒，IL-23/IL-17轴在其发病机制中居于中心地位。富含免疫调节货物的外泌体已成为超活跃免疫反应的有前景调节剂。局部应用永生化E1-MYC 16.3人胚胎干细胞来源的间充质干细胞外泌体降低了咪喹莫特诱导的小鼠银屑病模型中与银屑病相关的细胞因子（IL-7、IL-23和C5b-9）。然而，保留主要局限于角质层。
银屑病中失调的PD-1信号放大T细胞激活和细胞因子释放；有趣的是，载有Pristimerin的肿瘤来源PD-L1阳性外泌体增强了CD4+ T细胞和角质形成细胞中的药物摄取，抑制Th17增殖并逆转咪喹莫特诱导的银屑病病变。同样，载有托法替尼的外泌体在咪喹莫特诱导的BALB/c银屑病模型中显著下调TNF、IL-23、IL-6和IL-15转录本。
特应性皮炎
特应性皮炎是一种慢性、复发性和炎症性皮肤疾病，其特征是表皮屏障功能受损、红斑和渗出性病变以及严重瘙痒。其发病机制与失调的Th1/Th2免疫反应密切相关。来源于脂肪间充质干细胞的外泌体在屋尘螨诱导的NC/Nga小鼠皮肤病变中减少了血清IgE、嗜酸性粒细胞、肥大细胞和CD86+/CD206+细胞，同时抑制IL-4、IL-23和TNF-α。在氧唑酮诱导的皮炎小鼠模型中，皮下脂肪间充质干细胞外泌体进一步抑制IL-4、IL-5、IL-13、IL-17和TNF-α的产生。还观察到角质层水分增加和经皮水分流失减少，表明通过增强神经酰胺的从头合成恢复表皮屏障功能。
临床上，Han等人报告称，局部脂肪间充质干细胞外泌体减少了20名患者中19名与dupilumab相关的面部红斑。结果还显示IL-α和人胸腺基质淋巴细胞生成素的表达显著降低，丝聚蛋白和血管内皮生长因子的表达显著增加。2个临床病例的病例报告也与先前引用的研究方向一致。获得的研究结果表明，通过电穿孔辅助局部应用脂肪间充质干细胞外泌体治疗与dupilumab相关的面部潮红患者，红斑皮肤病变评分显著降低。
系统性红斑狼疮
系统性红斑狼疮是一种慢性自身免疫性疾病，其特征是自身抗体介导的炎症，影响多个器官，包括皮肤、肾脏、心脏、肺和神经组织。其病因涉及遗传易感性（HLA-DRA、DR3和C1q/C2突变）、环境触发因素（紫外线、病毒感染和激素）以及免疫失调（核自身抗体和IFN-α升高）。系统性红斑狼疮患者的循环外泌体表现出IFN-α、TNF-α、IL-1β和IL-6水平升高，以及NEA1、S100A4、ApoE、BPI和Has_circ_0000479的过表达，同时GAS5和miR-124水平降低，将它们与健康对照区分开来，并突显它们作为诊断和疾病监测的潜在生物标志物。
Liu和他的合作者将间充质干细胞外泌体注入MRL/lpr小鼠狼疮模型，通过调节miR-29B/Dnmt1/Notch表观遗传级联显著改善了骨质减少。
系统性硬化症
系统性硬化症是一种复杂的自身免疫性疾病，其特征是纤维化、免疫失调和血管异常。从系统性硬化症患者分离的外泌体与miR-17、miR-23b、miR-29a和Let-7g的上调以及Let-7a、miR-125b、miR-140和miR-146a的下调有关。这些外泌体生物标志物正在被探索用于治疗诊断目的，因为它们可能有助于诊断疾病和指导靶向治疗。
Rozier等人证明，用antagomiR-29a-3p工程化的鼠和人脂肪间充质干细胞外泌体通过下调Dnmt3a、PDGFRBB、BCL2和BCL-XL，减轻了HOCl诱导的系统性硬化模型中的皮肤纤维化，从而减少了促纤维化、重塑和抗凋亡信号。Xie等人研究了在博来霉素诱导的皮肤纤维化小鼠模型中过表达miR-214的骨髓间充质干细胞外泌体。从机制上讲，配制的外泌体通过靶向IL-33并抑制IL-33/ST2轴来缓解皮肤纤维化。
外泌体在伤口愈合、疤痕和组织重塑中的应用
外泌体通过促进成纤维细胞的激活、增殖、迁移、血管生成、细胞外基质产生和再上皮化，在伤口愈合和疤痕形成中发挥关键作用。脂肪组织来源的间充质干细胞外泌体增加了与细胞迁移和增殖相关的基因的翻译表达，如N-cadherin、cyclin-1和PCNA。值得注意的是，在全层皮肤切口小鼠模型中，静脉注射外泌体治疗21天后实现了90%的伤口闭合，而对照组为60%的伤口闭合，同时增加了胶原蛋白表达，从而加速皮肤伤口愈合。
成纤维细胞在伤口愈合的早期阶段被激活并进一步分化为肌成纤维细胞。肌成纤维细胞合成细胞外基质成分并促进伤口收缩。脂肪组织来源的间充质干细胞外泌体通过下调α-SMA表达、抑制成纤维细胞向肌成纤维细胞的分化以及通过ERK/MAPK信号上调MMP-3来促进无疤痕伤口愈合。更高的胶原III：胶原I比、TGF-β3：TGF-β1和MMP3：TIMP1比支持细胞外基质再生。Zhang和他的同事们提出，人脂肪组织来源的间充质干细胞外泌体还通过调节PI3K/AKT信号通路促进伤口愈合。
疤痕形成与伤口部位附近的TGF-β水平升高有关。TGF-β激活膜受体丝氨酸/苏氨酸激酶复合物并磷酸化SMAD蛋白。磷酸化的p-SMAD2是肌成纤维细胞分化的公认标志物，有助于疤痕形成。富含微RNA（miRNA-21、miRNA-23a、miRNA-125b和miRNA-145）的脐带血来源间充质干细胞外泌体通过TGF-β/SMAD2信号通路减弱α-平滑肌肌动蛋白和胶原蛋白沉积，减少可见疤痕。
Wang等人制造了一种可注射的粘性多糖敷料，具有持续的pH响应外泌体，用于糖尿病伤口愈合。这种创新敷料显著增加了糖尿病全层皮肤伤口模型中的细胞增殖、迁移、血管生成、胶原蛋白沉积和再上皮化。尽管外泌体是伤口愈合和疤痕重塑的潜在无细胞疗法，但当与间充质干细胞和其他医学美容治疗干预相结合时，观察到了协同效果。
然而，尽管它们具有巨大的潜力，但仍然存在一些局限性。挑战包括分离和纯化困难、缺乏标准化、安全问题和监管问题必须得到解决。来自不同母细胞的外泌体表现出不同的组成和产量。这种不同的组成使得标准化生产和分离程序变得具有挑战性。在外泌体的分离和生产过程中，它们可能会被其他细胞外囊泡或蛋白质污染；因此，纯化也是外泌体制备中的另一个值得注意的挑战。目前，没有建立用于外泌体的分离、纯化和生产的程序，这使得可重复性具有挑战性。此外，温度和pH等物理因素显著影响外泌体稳定性，需要开发方法以确保长期稳定性。严格的监管框架涵盖分离、纯化、生产、批准和商业化对于确保基于外泌体产品的可重复性和安全性至关重要。
结论
外泌体由于富含蛋白质、脂质和细胞生物分子含量，正在挑战美学和皮肤病学领域的主要治疗方法，这些成分赋予它们改善皮肤色调、质地和外观的潜力。它们作为有效的纳米载体，将生物活性物质深入皮肤内部，包括肽、神经酰胺、抗氧化剂和透明质酸。为了保持皮肤的完整性并实现年轻、光彩的外观，这种位点特异性递送增强了生物活性成分的功效，与外泌体协同工作。除了可以轻松配制成外用乳霜、精华液和面膜外，外泌体还可以与微创皮肤护理技术（如激光治疗或微针）结合使用，以进一步增强皮肤健康。此外，外泌体的基因修饰可以增强稳定性和效力，为更先进的治疗应用铺平道路。需要进行广泛的临床前和临床研究，以彻底评估外泌体在皮肤病学和化妆品领域的安全性和有效性。
利益冲突声明
作者声明，关于本研究、作者身份和出版，不存在潜在的利益冲突。
资金
本工作未获得任何公共、商业或非营利机构的资金支持。
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