ADSCs在整形美容外科的應用與臨床轉化

張成坤， 肖志波

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綜 述

ADSCs在整形美容外科的應用與臨床轉化

張成坤， 肖志波

脂肪來源干細胞具有增殖和多向分化的能力,已被廣泛應用于組織工程研究。脂肪來源干細胞不僅可以應用于組織的修復,而且在細胞免疫調節(jié)和基因治療中均發(fā)揮著重要作用。但在脂肪來源干細胞的應用過程中仍存在許多問題，隨著對脂肪來源干細胞的深入研究，更多的生物學特性將會被發(fā)現(xiàn)，脂肪來源干細胞在組織修復、細胞治療以及基因治療中的應用前景將會更加廣泛?，F(xiàn)對脂肪來源干細胞在整形美容外科領域的應用現(xiàn)狀、作用機制及臨床轉化存在的問題進行綜述。

整形美容外科； 脂肪來源干細胞； 應用現(xiàn)狀； 臨床轉化

脂肪來源干細胞(adipose derived stem cells, ADSCs)因取材方便、來源充足、不良反應小等優(yōu)點，引起醫(yī)學界的廣泛關注。任何一項基礎或臨床實驗研究,最終目的都要轉化到臨床應用;轉化醫(yī)學是將基礎實驗與臨床診療相結合,將科研成果迅速、有效地轉化為臨床實踐,在實驗室與臨床床之間架起一條快速雙向通道。筆者基于目前基礎及臨床的實驗研究成果,對ADSCs在整形美容外科領域的應用現(xiàn)狀、作用機制及臨床轉化存在的問題進行綜述。

1 ADSCs在整形外科的應用及作用機制

1.1 ADSCs加速創(chuàng)面愈合 創(chuàng)面愈合過程十分復雜。早期覆蓋創(chuàng)面、減少瘢痕形成、盡快恢復功能、最終實現(xiàn)創(chuàng)面解剖與功能的完美修復是整形外科的治療目的。已有大量研究報道，ADSCs加速創(chuàng)面愈合,可能與ADSCs分化為皮膚組織相關細胞而加速皮膚創(chuàng)面愈合，以及ADSCs促進角朊細胞和成纖維細胞的增殖和遷移，促進膠原蛋白產生，促進再上皮化和新生血管形成等機制有關[1-4]。

Rigotti等[5]對20例放射治療后嚴重(LENT-SOMA分級3級)和不可逆(LENT-SOMA分級4級)皮膚損傷患者，應用自體吸脂產物離心純化后多次注射。隨訪18～33個月，除了1例患者無明顯改善外，其余患者LENT-SOMA分級降低，外形和癥狀均得到了顯著改善。在這項研究中，作者認為促進創(chuàng)面愈合的關鍵性因素是ADSCs分泌的血管生長因子，促進早期階段新生血管形成，從而加速創(chuàng)面愈合。Jeong[6]將ADSCs接種到合成真皮替代物上，覆蓋于髕骨區(qū)骨外漏開放性傷口創(chuàng)面，2～3周新生肉芽組織再生，為后期植皮提供了良好條件。ADSCs不僅加速皮膚損傷愈合,Lu等[7]還發(fā)現(xiàn)，ADSCs能夠提高全厚皮膚移植成活率，可能與ADSCs增加皮瓣的血液供應有關。另外，ADSCs在治療糖尿病慢性皮膚潰瘍方面，也取得了良好效果[8]。

1.2 ADSCs抑制瘢痕形成 創(chuàng)傷愈合后瘢痕形成和瘢痕攣縮,在外觀和功能上為患者帶來巨大的生理和心理影響。瘢痕的形成機制尚不清楚，可能與炎癥反應、ECM分解、肌成纖維細胞生成等機制有關。研究表明,ADSCs可被創(chuàng)面炎癥環(huán)境激發(fā),啟動免疫調節(jié),減輕炎癥反應,減少瘢痕形成；ADSCs分泌的細胞因子，抑制TGF-β1及膠原表達,促進MMPs表達，加速ECM分解,抑制纖維化；ADSCs分泌的HGF抑制成纖維細胞向肌成纖維細胞分化；ADSCs除通過分泌抗纖維化細胞因子抑制瘢痕增生外,還存在其他抑制瘢痕形成機制。ADSCs通過早期新血管形成,加速創(chuàng)面愈合并抑制瘢痕形成[9-10]。

Oh等[11]對80例硅膠假體隆鼻術后鼻攣縮畸形患者進行研究，59例患者在鼻修復整形術前進行ADSCs注射，ADSCs注射到瘢痕處皮下組織，21例患者注射生理鹽水作為對照組，實驗組鼻攣縮畸形和鼻尖凹陷畸形顯著改善，未見進一步瘢痕攣縮。作者認為，這與ADSCs促進血管生成和膠原蛋白生成相關。Martins等[12]對18例腹部整形患者進行了一項隨機臨床對照試驗，將ADSCs注射到創(chuàng)面周圍真皮組織內，結果證明ADSCs注射組創(chuàng)面愈合良好，且瘢痕表面積、顏色和柔軟性都有所改善。Sung等[13]報道了2例鼻部創(chuàng)面皮下和真皮層局部注射ADSCs,6個月后皮膚只留下不明顯線狀瘢痕,無瘢痕攣縮,未出現(xiàn)不對稱或畸形。

1.3 ADSCs增加移植脂肪成活率 細胞輔助脂肪移植(cell-assisted lipotransfer, CAL)是將ADSCs 與脂肪移植相結合[14]，為整形外科醫(yī)師提供了一種新的治療方法，為軟組織缺損治療帶來新的希望。國內外學者對ADSCs 進行了大量研究,ADSCs增加游離脂肪移植脂肪存活率的作用機制可能為：ADSCs直接分化為脂肪細胞；ADSCs分化為內皮細胞和血管壁細胞,促進早期新生血管形成；ADSCs可以通過分泌細胞因子和生長因子,形成利于游離脂肪成活的微環(huán)境[15-16]。

Yoshimura等[17]首次報道應用CAL對40例患者進行了隆乳術。初步證明，ADSCs輔助移植脂肪可以獲得更高的成活率。其后,國內外專家進行了大量研究,Koh等[18]對10例Parry-Romberg綜合征患者進行脂肪移植，實驗組接受ADSCs復合脂肪移植，對照組接受單純脂肪移植填充面部凹陷，術后使用三維相機和三維CT掃描，客觀地對患者進行評估。術后平均隨訪15個月，發(fā)現(xiàn)ADSCs可增加移植脂肪成活率，認為其不僅適用于Parry-Romberg綜合征的治療，同樣適用于需要進行脂肪移植的其他臨床應用，如在單純隆乳、乳房重建、豐臀等方面均取得了良好進展。雖然樣本量有限，缺乏有效的隨機雙盲對照試驗，且治療效果存在個體差異，缺乏統(tǒng)一的治療和評價標準，但CAL的應用無疑為ADSCs的臨床轉化帶來無限希望。

1.4 ADSCs改善皮膚老化 皮膚老化過程中，膠原蛋白合成減少，細胞外基質降解增加，出現(xiàn)皮膚松弛變薄、皺紋形成、色素過度沉著等。ADSCs能促進皮膚成纖維細胞增殖和遷移，并刺激大量膠原蛋白生成，分泌SOD、PEDF等抗氧化蛋白，抵抗氧自由基侵害，保護真皮成纖維細胞最終達到消除皺紋的目的[19-20]。ADSCs改善色素沉著,影響黑色素形成。Kim等[21]證實，ADSCs的分泌蛋白主要受TGF-β1調控, TGF-β1降低酪氨酸酶的活性，下調TRP1的表達,抑制黑色素合成；還有研究認為,TGF-β1還影響黑素小體,減少黑色素形成[22]。ADSCs分泌IL-6調控MITF,也可以抗黑色素形成，起到皮膚美白的作用。

Park等[23]在光老化皮膚女性志愿者身上進行了研究，將含20%～30%ADSCs的純化細胞皮內注入眼周皺紋處,2個月后眼周魚尾紋變淺、皮膚質地改善、真皮層增厚。黃金龍等[24]將ADSCs注射到75例患者顳部、額部、眉間和頸部皺紋真皮淺層，組織學檢查顯示，真皮厚度增加，膠原纖維及毛細血管增加。其后王世勇[25]又對46例面部整形美容患者進行自體ADSCs治療，面部皺紋變淺，紋理細膩，隨訪6～12個月患者滿意率高達97.8%。Chang等[26]通過動物實驗證實，將ADSCs懸液皮內注射到鼠耳后,并通過紫外線照射,結果顯示ADSCs注射組黑色素合成減少。

2 優(yōu)化ADSCs的治療方法

基礎研究的最終目的是轉化于臨床并更好地服務于臨床,根據(jù)ADSCs的作用機制,探索更為優(yōu)化的治療方法。

2.1 轉基因療法 將ADSCs與基因療法結合,將外源性基因轉入ADSCs，多向分化后仍有外源性基因的表達。焦自釗等[27]成功克隆了目的基因VEGF165片段，通過構建慢病毒-血管內皮生長因子165( VEGF165) 載體，轉染ADSCs，轉染后可在體內、外穩(wěn)定表達VEGF165，成功獲得了用于基因治療的載體細胞，為缺血性疾病的基因治療研究奠定了基礎。王成先等[28]應用EGF腺病毒轉染ADSCs,提高了ADSCs分泌創(chuàng)面愈合相關因子的能力,加速創(chuàng)面愈合；轉染VEGF的ASDCs注射可以通過增加血管形成提高皮瓣成活率；王和庚等[29]應用缺氧誘導因子1α基因轉染ADSCs,促進血管再生,增加移植脂肪成活率。關于基因療法與ADSCs結合在整形美容外科領域的應用仍在探索中，動物模型的結果令人對轉基因療法充滿希望，認為其應用于臨床確實可行，但仍有人認為基因轉染有插入突變的風險，若廣泛應用到臨床還需要不斷地探索完善。

2.2 誘導分化后移植 ADSCs體內分化效率不高,ADSCs在體外培養(yǎng)過程中加入不同的刺激因子可以誘導ADSCs成為具有各種表型的細胞，分化后再植入體內。將ADSCs在誘導培養(yǎng)基中進行體外培養(yǎng)或通過與表皮細胞共培養(yǎng)、基因轉染等方式，將ADSCs向表皮細胞誘導分化，加速創(chuàng)面愈合。王成先等[28]應用EGF腺病毒轉染的ADSCs體外向表皮細胞誘導分化,誘導后細胞植入創(chuàng)面，發(fā)現(xiàn)創(chuàng)面愈合速度加快；目前，體外誘導ADSCs多采用添加血管生成因子的方法向血管內皮細胞分化。VEGF是其中促血管生成效應最強的因子，ADSCs還可以向平滑肌細胞誘導分化，促進血管生成,加速創(chuàng)面愈合和提高游離脂肪成活率。

2.3 組織工程復合支架移植 ADSCs應用于組織工程主要通過兩種方式，一種是將ADSCs接種于支架上進行細胞培養(yǎng)，然后用于移植；另一種是將ADSCs與復合支架先移植到體內,體內誘導目標組織形成。這些生物材料應該具有生物相容性、可降解性及一定機械強度等特性，對ADSCs的黏附、增殖、維持分化潛能具有十分重要的作用。將ADSCs移植入不同支架，如Ⅰ型膠原、纖維蛋白膠、透明質酸、人脫細胞羊膜、人脫細胞真皮基質等，可以不同程度地加速創(chuàng)面愈合；采用組織工程支架與ADSCs聯(lián)合應用修復組織缺損，填充軟組織缺損同時，為脂肪組織的重建提供支撐作用。Neuss 等[30]將人ADSCs接種于Ⅰ型膠原蛋白，顯示ADSCs可黏附于Ⅰ型膠原蛋白支架，且增殖生長能力較好，既可以增加肉芽的厚度，也可以增加毛細血管密度。Verseijden等[31]將ADSCs與纖維蛋白膠復合植入小鼠體內，結果顯示，注射組形成的脂肪組織微血管密度明顯增高。

3 臨床應用存在的問題

關于ADSCs的研究碩果累累,近年來眾多研究成果已逐步從實驗室向臨床應用過渡,取得了階段性的進展；但目前這一研究仍處在初始階段,病例數(shù)不多，且多為病例報道，仍屬于探索性臨床研究，要真正應用于臨床,仍有很長的路要走。

3.1 安全性問題 ADSCs應用于臨床應首要解決的就是安全性問題，也是人們最關注的問題。目前ADSCs臨床轉化應用還存在以下3方面風險：⑴不可控增生和致癌風險。ADSCs分裂次數(shù)過多，加大了致癌風險,促進了癌癥轉移[32-33]。⑵異常分化。非定向分化、分化紊亂。⑶基因突變和基因組疾病的風險。基因修飾的ADSCs,可能導致基因突變,向不可控方向發(fā)展[34]。由于這些安全性問題還存在巨大爭議，尚無統(tǒng)一說法，因此，對這些問題還需要進一步地謹慎驗證。

3.2 統(tǒng)一分離、提取標準 缺乏統(tǒng)一、有效的分離和提取方法，也是阻礙ADSCs向臨床轉化的重要原因。國內外文獻報道，ADSCs提取過程中的常規(guī)步驟大致相同，但采用的制備方法和設備、相關試劑、提取環(huán)境、質量控制不盡相同，產率也差異較大。因此目前要生產出大量臨床級ADSCs，還需建立符合動態(tài)藥品生產管理規(guī)范統(tǒng)一、有效的分離提取標準。

3.3 治療效果評價問題 每一種新藥物或新療法都需要進行大量的基礎和臨床實驗，證實確有療效后才可以轉化到臨床應用。雖然目前動物臨床前實驗已經充分證實，ADSCs應用于整形美容外科的療效，但由于細胞數(shù)量不足及缺乏符合條件的患者等原因,導致臨床實驗療效評價無法滿足隨機、雙盲對照和大樣本等要求,使臨床實驗效果無法做到完全公正客觀,阻礙了ADSCs的臨床應用轉化。

4 展望

2015年8月，衛(wèi)計委、CFDA聯(lián)合發(fā)布了干細胞管理相關文件,規(guī)范了干細胞臨床研究的相關問題,一定程度推動了行業(yè)發(fā)展。隨著我們對干細胞基礎科學的認識不斷深入,作為一名合格的整形外科醫(yī)師，應該在積極著眼于基礎研究，解決上述問題的同時，也要在臨床工作中及時發(fā)現(xiàn)問題，并及時反映給實驗室進行更深入地研究，為干細胞療法的轉化和臨床應用做好充足的準備,以促進干細胞臨床轉化進程。而干細胞產業(yè)也需要有統(tǒng)一的治療標準和嚴格的審批監(jiān)管制度,在保證安全有效的大前提下,為推動ADSCs的應用轉化共同努力。

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150086 黑龍江 哈爾濱，哈爾濱醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院 整形美容科 第一作者：張成坤(1990-)，女，黑龍江綏化人，碩士研究生. 通信作者：肖志波，150086，哈爾濱醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院 整形美容科，電子信箱：xiaozhibodoctor@126.com

10.3969/j.issn.1673-7040.2016.12.016

2016-07-13)