脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞在顱頜面修復(fù)重建中的應(yīng)用

束明陽　劉磊

[摘要] 顱頜面軟硬組織缺損是臨床常見病和多發(fā)病，對患者容貌和功能均有嚴(yán)重妨礙。其修復(fù)重建是涉及多學(xué)科的綜合性臨床難題，目前仍有不少問題亟待解決。組織工程的發(fā)展為顱頜面修復(fù)重建帶來了新的思路，而種子細(xì)胞來源是組織工程研究的首要問題。近年來，脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞因其具有來源廣泛、取材方便、誘導(dǎo)條件下多向分化、擴(kuò)增能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而成為較為理想的種子細(xì)胞。本文就脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞在顱頜面修復(fù)重建中的應(yīng)用進(jìn)展作一綜述。

[關(guān)鍵詞] 脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞； 顱頜面； 組織工程； 分化

[中圖分類號] R 782.2 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [doi] 10.7518/hxkq.2013.06.024

顱頜面軟硬組織缺損是臨床常見病和多發(fā)病，對患者容貌和功能均有嚴(yán)重妨礙[1]。其修復(fù)重建是涉及多學(xué)科的綜合性臨床難題，目前仍有不少問題亟待解決。近年來，組織工程技術(shù)的發(fā)展為顱頜面修復(fù)重建帶來了新的思路。在組織工程研究諸多問題中，種子細(xì)胞來源無疑是需要首先解決的關(guān)鍵問題。2001年，Zuk等[2]首次分離到脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞（adipose-derived mesenchymal stem cells，ADSCs），后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)ADSCs在不同的誘導(dǎo)條件下可以向脂肪、骨、軟骨、神經(jīng)、骨骼肌、心肌、胰島等多個(gè)方向分化[3]。不僅如此，ADSCs還能夠分泌多種生長因子，促進(jìn)血管新生[4]；此外，ADSCs還具有獲得率高、分離純化簡便、擴(kuò)增能力強(qiáng)、手術(shù)供區(qū)并發(fā)癥少等優(yōu)勢，使其成為顱頜面修復(fù)重建較為理想的種子細(xì)胞來源[5]。

1 ADSCs在顱頜面部脂肪組織工程中的應(yīng)用

作為脂肪組織來源的間充質(zhì)干細(xì)胞，ADSCs脂向分化是其天然分化方向，其成脂能力顯著高于其他干細(xì)胞[6]。脂肪組織工程在顱頜面應(yīng)用前景廣泛，不僅可用于修復(fù)各種軟組織缺損造成的畸形，也可用于頜面部美容外科中的軟組織凹陷充填以美化患者容貌。對于這些問題，臨床上曾采用脂肪組織移植來進(jìn)行修復(fù)，獲得了一定效果。臨床實(shí)踐也發(fā)現(xiàn)單純的脂肪組織移植常發(fā)生嚴(yán)重的液化吸收，導(dǎo)致遠(yuǎn)期療效不佳[7]。隨著ADSCs被發(fā)現(xiàn)，學(xué)者們開始嘗試用ADSCs作為種子細(xì)胞，用脂肪組織工程來修復(fù)缺損或充填凹陷。其中效果最佳的方法是細(xì)胞輔助的脂肪移植（cell-assisted lipotransfer，CAL），該方法系在移植的脂肪組織中加入自體來源的ADSCs，從而提高移植物的干細(xì)胞比例，在動物實(shí)驗(yàn)及臨床上均獲得了良好的效果。Moseley等[8]分離小鼠自體ADSCs并將其加入到移植脂肪組織中，然后將富含ADSCs的脂肪注射至小鼠的顱骨處，6個(gè)月后觀察發(fā)現(xiàn)使用富含ADSCs脂肪移植的小鼠術(shù)區(qū)脂肪量是傳統(tǒng)脂肪移植小鼠的2.5倍。Yoshimura等[9]對6例因紅斑狼瘡及帕羅綜合征而導(dǎo)致面部凹陷畸形的患者進(jìn)行研究，其中3例患者使用傳統(tǒng)的脂肪移植技術(shù)，另外3例患者采用CAL技術(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)所有患者都獲得了良好的面部外形改善，但是采用CAL技術(shù)的患者臨床改善的評分更高。Karaaltin等[10]對1例患有線狀硬皮病的19歲女性患者進(jìn)行研究，他們采用CAL技術(shù)修復(fù)其前額部的2道凹陷，并隨訪1年，獲得了滿意的手術(shù)效果。此外，進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)在脂肪組織工程中加入富含血小板血漿（platelet rich plas-ma，PRP）能夠提高移植脂肪中生長因子的比例，改善ADSCs生長的微環(huán)境，從而增加移植脂肪的存活率[11]。但有關(guān)其在顱頜面部脂肪組織工程應(yīng)用的報(bào)道尚少，仍需進(jìn)一步的臨床研究來驗(yàn)證。

2 ADSCs在顱頜面部骨組織修復(fù)中的應(yīng)用

研究表明ADSCs能被成功誘導(dǎo)向成骨細(xì)胞分化。Cui等[12]在犬的頂骨上制造出20 mm×20 mm大小的全層缺損后，使用自體ADSCs和珊瑚支架構(gòu)建組織工程復(fù)合物植入缺損區(qū)，并設(shè)置了只植入珊瑚支架的對照組，植入后24周CT及組織學(xué)檢查都觀察到實(shí)驗(yàn)組典型的骨形成并修復(fù)了大部分原缺損區(qū)，而對照組沒有骨形成，僅生成了一些纖維組織。Ha-ghighat等[13]分離并體外擴(kuò)增犬自體ADSCs，然后與生物材料Collatamp支架形成組織工程復(fù)合物植入狗的下頜骨缺損區(qū)，并設(shè)置了僅使用Collatamp的無細(xì)胞對照組，培育6周后組織學(xué)結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)組形成了更多的骨組織。

關(guān)于ADSCs在顱頜面骨缺損重建修復(fù)中的應(yīng)用，不僅在動物實(shí)驗(yàn)中取得了較多的成果，還在臨床個(gè)案中獲得了一定的成績。2004年Lendeckel等[14]用ADSCs與纖維蛋白膠組成組織工程復(fù)合物，并將其用來重建一例7歲小女孩因外傷導(dǎo)致的顱骨缺損，3個(gè)月后CT掃描顯示顱骨缺損處有新骨形成，顱骨的連續(xù)性基本完全恢復(fù)。Thesleff等[15]對4例因?yàn)楦鞣N原因?qū)е碌娘B骨大范圍缺損進(jìn)行修復(fù)重建，將體外擴(kuò)增的自體ADSCs與β-磷酸三鈣顆粒組成組織工程復(fù)合物置入缺損區(qū)，CT結(jié)果顯示缺損區(qū)成骨情況良好。Kulakov等[16]對8例因?yàn)檠啦酃菄?yán)重不足而不能進(jìn)行種植治療的患者進(jìn)行研究，從患者身上分離并體外擴(kuò)增ADSCs，將其與PRP以及Biomatrix組成組織工程復(fù)合物置于患者牙槽骨量嚴(yán)重不足的區(qū)域，分別于1、3、6個(gè)月后進(jìn)行評估，結(jié)果發(fā)現(xiàn)牙槽骨高度和寬度均明顯增加，并且在相應(yīng)的區(qū)域順利完成了牙種植體的植入。

3 ADSCs在顱頜面部軟骨修復(fù)中的應(yīng)用

顱頜面部軟骨主要位于顳下頜關(guān)節(jié)（temporo-mandibular joint，TMJ）、耳廓及鼻部。顳下頜關(guān)節(jié)中的軟骨主要位于關(guān)節(jié)盤及髁突和關(guān)節(jié)窩的表面。ADSCs能夠向軟骨方向分化，為其用于顳下頜關(guān)節(jié)中軟骨的修復(fù)重建提供了可能。M?enp??等[17]體外培養(yǎng)并擴(kuò)增ADSCs，將其與聚乳酸復(fù)合，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在TMJ細(xì)胞外基質(zhì)中存在的蛋白聚糖、Ⅰ型膠原及Ⅱ型膠原等均在培養(yǎng)基內(nèi)出現(xiàn)，該結(jié)果為TMJ中軟骨重建提供了一種可能性，但仍需要進(jìn)一步的研究。郭延偉等[18]建立兔顳下頜關(guān)節(jié)病模型，用人參皂苷Rg1/ADSCs輔以透明質(zhì)酸對該模型進(jìn)行關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射，通過掃描電鏡及組織學(xué)觀察，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組關(guān)節(jié)內(nèi)軟骨情況優(yōu)于對照組。學(xué)者們對采用ADSCs修復(fù)耳廓軟骨缺損也開展了一些研究，Bahrani等[19]在兔子的耳廓上制造了軟骨缺損，于缺損區(qū)注射自體ADSCs并設(shè)置對照組，結(jié)果顯示6個(gè)月后，實(shí)驗(yàn)組兔子的耳廓軟骨已經(jīng)生長成熟并且連續(xù)完整，而對照組無明顯的軟骨生成，提示單純ADSCs植入對耳廓軟骨缺損修復(fù)有一定作用。

4 ADSCs在顱頜面部神經(jīng)修復(fù)中的應(yīng)用

ADSCs可以向外胚層來源的神經(jīng)細(xì)胞方向分化，利用這一特點(diǎn)，學(xué)者們在采用ADSCs修復(fù)顱神經(jīng)和周圍神經(jīng)損傷方面取得了一些進(jìn)展。Ghorei-shian等[20]將犬面神經(jīng)額支截?cái)? mm，并將藻酸鹽凝膠包繞的自體ADSCs置入聚四氟乙烯導(dǎo)管中作為實(shí)驗(yàn)組用來重建面神經(jīng)，采用僅有藻酸鹽凝膠及聚四氟乙烯的導(dǎo)管植入作為對照組，結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組神經(jīng)組織團(tuán)塊形成，且直徑大于對照組，神經(jīng)傳導(dǎo)功能也顯著強(qiáng)于對照組。Sun等[21]將小鼠的面神經(jīng)切斷8 mm后分為3組，用脫細(xì)胞的異體動脈與自體ADSCs結(jié)合作為實(shí)驗(yàn)組，其他2組分別為自體神經(jīng)移植和不含ADSCs的異體動脈的對照組，然后分別用來修復(fù)小鼠面神經(jīng)缺損區(qū)，結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組的功能提升及神經(jīng)軸突生長明顯優(yōu)于對照組，雖然神經(jīng)修復(fù)情況不如自體神經(jīng)移植，但也為顱頜面部神經(jīng)修復(fù)提供了新的思路，隨著ADSCs神經(jīng)分化誘導(dǎo)技術(shù)和支架材料的進(jìn)一步發(fā)展，組織工程修復(fù)神經(jīng)損傷將會有更廣闊的前景。

5 ADSCs在顱頜面部皮膚修復(fù)中的應(yīng)用

ADSCs可以通過旁分泌作用促進(jìn)成纖維細(xì)胞分泌膠原纖維以及纖維粘連蛋白，促進(jìn)皮膚表皮細(xì)胞的成熟[22]。He等[23]認(rèn)為基質(zhì)血管組分（stromal vas-cular fraction，SVF）中CD34陽性的細(xì)胞為ADSCs，他們將小鼠自體CD34陽性的ADSCs分離并將其與小鼠角質(zhì)細(xì)胞以及成纖維細(xì)胞混合后注入無毛小鼠頭皮下，發(fā)現(xiàn)與SVF及SVF中分離的CD34陰性的細(xì)胞兩組對照組相比，其形成了更多的組織塊和較多的毛囊，表明ADSCs對頭皮及毛發(fā)的重建起重要作用，但CD34是否為ADSCs特異性表面標(biāo)志物，仍然有待進(jìn)一步的研究。Sung等[24]報(bào)道了2例頜面部注射玻尿酸后發(fā)生急性并發(fā)癥的患者，其中1例注射后1 d出現(xiàn)前額及鼻部皮膚壞死，術(shù)者使用自體ADSCs注射至壞死區(qū)皮膚及皮下，損傷皮膚自行愈合，并只留下微小疤痕。

6 ADSCs在牙及牙周組織再生中的應(yīng)用

Jing等[25]在2007年就提出了ADSCs牙向分化的假設(shè)并提出了牙再生的可能性、必要性以及策略。學(xué)者們對ADSCs牙向分化開展了一些研究。陳小紅等[26]采用細(xì)胞體外共培養(yǎng)的方法，在牙胚細(xì)胞條件培養(yǎng)液的誘導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)，ADSCs在培養(yǎng)后7 d抗牙本質(zhì)涎蛋白呈陽性反應(yīng)，逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)顯示mRNA水平表達(dá)成牙本質(zhì)細(xì)胞特異的牙本質(zhì)涎磷蛋白和牙本質(zhì)基質(zhì)蛋白，證實(shí)了ADSCs在誘導(dǎo)條件下可以牙向分化。Hung等[27]將自體ADSCs與骨形成蛋白2結(jié)合置于兔的拔牙窩內(nèi)，成功地誘導(dǎo)出牙樣組織，并且獲得了較高的成功率，而不含ADSCs的對照組無牙樣組織出現(xiàn)。Tobita等[28]將ADSCs與富含血小板的血漿組成混合物注入大鼠牙周缺損區(qū)，結(jié)果顯示2周時(shí)牙周已經(jīng)有骨質(zhì)形成，8周時(shí)還觀察到牙周韌帶樣的結(jié)構(gòu)。

7 ADSCs在顱頜面部修復(fù)中的其他應(yīng)用

ADSCs還被學(xué)者們用于顱頜面修復(fù)重建的其他方面。Kasamatsu等[29]研究發(fā)現(xiàn)，ADSCs與赤霉酸結(jié)合可以增加α-淀粉酶的分泌，提示ADSCs可能促進(jìn)唾液腺再生。研究[30]證實(shí)ADSCs在一定誘導(dǎo)條件下可以向骨骼肌細(xì)胞分化，提示ADSCs有望用于頜面部骨骼肌再生。

近年來，ADSCs在顱頜面重建修復(fù)方面的應(yīng)用無論在動物模型還是人體都獲得了一定的成績，但仍有許多問題需要進(jìn)一步地研究和解決，如ADSCs在修復(fù)重建過程中的具體作用機(jī)制尚不完全清楚；現(xiàn)今報(bào)道的臨床病例數(shù)也有限，仍需要更多的臨床驗(yàn)證。隨著進(jìn)一步的研究，這些問題將逐步被解決，ADSCs在顱頜面修復(fù)重建方面的應(yīng)用將日漸成熟，最終成為顱頜面修復(fù)重建的重要手段之一。

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（本文編輯 李彩）