脂肪干細(xì)胞（ADSCs）在瘢痕防治中的基礎(chǔ)研究進(jìn)展

劉俊輝　譚軍

[摘要]瘢痕組織是人體創(chuàng)傷過(guò)程中的一種自然產(chǎn)物，它不但影響外觀，甚至還有可能因?yàn)閿伩s而引起功能障礙。瘢痕的發(fā)生機(jī)制尚未完全清楚，目前人體炎癥介質(zhì)過(guò)度分泌、細(xì)胞因子釋放失調(diào)、成纖維細(xì)胞增殖和降解不平衡以及膠原過(guò)度沉積被認(rèn)為是瘢痕形成的主要因素。瘢痕的治療方案主要包括抗瘢痕藥物的應(yīng)用、手術(shù)切除、皮瓣轉(zhuǎn)移、皮膚軟組織擴(kuò)張、CO₂激光等，都具有一定的效果，但亦有一定的局限性。近年來(lái)，脂肪干細(xì)胞（adipose derived stem cells，ADSCs）因其特性被大家所重視，現(xiàn)就ADSCs的主要生理特性作一綜述。

[關(guān)鍵詞]脂肪干細(xì)胞；瘢痕；細(xì)胞因子；成纖維細(xì)胞；膠原蛋白

[中圖分類(lèi)號(hào)]R619⁺.6 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]1008-6455（2017）03-0132-03

2001年，Zuk等通過(guò)吸脂術(shù)從人體脂肪懸液中首次分離獲得脂肪組織來(lái)源的干細(xì)胞。2004年，在第二屆國(guó)際脂肪應(yīng)用技術(shù)年度會(huì)議上將其名稱(chēng)統(tǒng)一確定為脂肪干細(xì)胞（adipose derived stem cells，ADSCs）。ADSCs在適當(dāng)?shù)臈l件下可以向肌肉、軟骨、脂肪、表皮，造血、神經(jīng)等多種組織分化。并可自分泌或旁分泌多種細(xì)胞因子，如轉(zhuǎn)移生長(zhǎng)因子β（TGF-β）、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）、堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（bFGF）、肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子（HGF）等。雖然迄今為止對(duì)ADSCs的鑒定尚缺乏特異性指標(biāo)，但一些研究發(fā)現(xiàn)，ADSC可陽(yáng)性表達(dá)CD9、CD10、CD13、CD29、CD44、CD49d、CD54、CD55、CD58、CD59、CD71、CD73、CD90、CD105、CD146、CD166等，不表達(dá)CD11b、CDl5、UD19、UD31、CD33、CD45、CD79、CD106、UD23ba、HLA-DR等，與骨髓干細(xì)胞（BMSC）的表面標(biāo)記類(lèi)似，符合國(guó)際細(xì)胞治療協(xié)會(huì)間充質(zhì)和組織干細(xì)胞分會(huì)對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞表面標(biāo)記表達(dá)的定義。由此可知，ADSCs具有與骨髓干細(xì)胞相似的干細(xì)胞特性，可通過(guò)其多向分化功能及分泌功能調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)、促進(jìn)血管再生、促進(jìn)創(chuàng)面愈合并減少瘢痕形成。以下對(duì)ADSC抗纖維化及抗瘢痕形成的具體機(jī)制進(jìn)行討論。

1 ADSCs抑制炎癥反應(yīng)，促進(jìn)創(chuàng)面愈合

在機(jī)體創(chuàng)傷后，局部組織的壞死和血管的損傷導(dǎo)致了炎癥的發(fā)生，這過(guò)程主要由血小板、中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等參與完成。但在創(chuàng)傷的愈合中，T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞免疫功能的異常會(huì)導(dǎo)致炎癥期的延長(zhǎng)，引起創(chuàng)面的時(shí)間愈合延長(zhǎng)，進(jìn)一步導(dǎo)致巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等釋放多種因子導(dǎo)致成纖維細(xì)胞的增殖、細(xì)胞外基質(zhì)過(guò)度分泌、膠原過(guò)度沉積，從而使得皮膚出現(xiàn)不正常愈合，形成病理性瘢痕。因此，炎癥被認(rèn)為是瘢痕形成的一個(gè)重要因素。研究表明，胎兒早期皮膚組織創(chuàng)傷由于胎兒免疫反應(yīng)不成熟，免疫細(xì)胞對(duì)創(chuàng)傷后刺激反應(yīng)較弱，炎癥反應(yīng)程度低，愈合速度較成體皮膚快，呈現(xiàn)無(wú)瘢痕形成的愈合。炎癥期的延長(zhǎng)導(dǎo)致機(jī)體一些細(xì)胞因子分泌失調(diào)，如轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β₁（TGF-β₁）等，而轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β₁（TGF-β₁）被認(rèn)為是瘢痕形成中的最關(guān)鍵因子。ADSC不表達(dá)或低表達(dá)組織相容性復(fù)合體MHC2 Ⅱ類(lèi)分子及CD40等共刺激分子，抑制T細(xì)胞活化，表現(xiàn)低免疫原性，但它可有效的抑制CD4+和CD8+T淋巴細(xì)胞的增殖功能，并通過(guò)自分泌或旁分泌前列腺素2（PGE2）、白細(xì)胞介素-10（IL-10）、一氧化氮（NO）、吲哚2，3-雙加氧酶（IDO）等多種細(xì)胞因子，抑制免疫反應(yīng)，促進(jìn)創(chuàng)面由炎癥期向增殖期過(guò)度，加速創(chuàng)面的愈合，減少瘢痕的形成。Manferdini等認(rèn)為，ADSCs的抗炎效應(yīng)主要是通過(guò)環(huán)氧酶2（COX-2）/前列腺素E2（PGE2）信號(hào)通路來(lái)減輕炎癥反應(yīng)并抑制炎癥反應(yīng)延長(zhǎng)導(dǎo)致的T細(xì)胞及巨噬細(xì)胞免疫功能紊亂。在低炎癥環(huán)境中，免疫細(xì)胞可被趨化至ADSCs周?chē)鰪?qiáng)免疫反應(yīng)，但是在高炎癥環(huán)境中，ADSCs還可通過(guò)分泌N0、IDO，高濃度的NO、IDO可催化色氨酸的轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致色氨酸的缺失，從而抑制趨化到ADSCs周?chē)拿庖呒?xì)胞活性，降低炎癥反應(yīng)程度。董瑤等通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明ADscs可顯著抑制促炎因子白細(xì)胞介素-1（IL-1）、白細(xì)胞介素-6（IL-6）、單核細(xì)胞趨化蛋白-1（MCP-1）等的表達(dá)，降低炎癥反應(yīng)的程度，還可促進(jìn)單核細(xì)胞和T細(xì)胞分泌IL-10抗炎因子，從而發(fā)揮抗炎以及免疫調(diào)節(jié)作用。

2 ADSCs抑制成纖維細(xì)胞的增殖、減少膠原蛋白分泌

成纖維細(xì)胞是創(chuàng)面修復(fù)的重要細(xì)胞。在創(chuàng)面修復(fù)的過(guò)程中，成纖維細(xì)胞明顯增加，從而促進(jìn)肉芽組織沉積，使傷口愈合。但是，在瘢痕尤其是增生性瘢痕中，增多的成纖維細(xì)胞可分泌多種細(xì)胞刺激因子如生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化因子（TGF-β₁）、表皮生長(zhǎng)因子（TGF）等，從而降低了對(duì)外界生長(zhǎng)刺激因子的依賴(lài)性而保持較強(qiáng)的增殖能力。而在TGF-β₁的作用下，成纖維細(xì)胞可表達(dá)出（α-平滑肌肌動(dòng)蛋白）α-SMA，并分化為肌成纖維細(xì)胞，肌成纖維細(xì)胞不但可以引起肉芽組織的收縮，還可和成纖維細(xì)胞一樣分泌大量致密無(wú)序膠原纖維，從而導(dǎo)致增生性瘢痕的形成。

Steinberg發(fā)現(xiàn)ADSCs雖然在創(chuàng)傷愈合的早期可促進(jìn)成纖維細(xì)胞的增殖和肉芽組織的沉積，但是在傷口上皮化后的瘢痕形成和結(jié)構(gòu)重塑過(guò)程中卻起抑制作用，最終減少瘢痕的形成，實(shí)現(xiàn)皮膚功能性的修復(fù)。Yun等實(shí)驗(yàn)表明，在瘢痕的重塑期，ADSCs可降低巨噬細(xì)胞的活性，減少成纖維細(xì)胞的增殖及向肌成纖維細(xì)胞的分化，從而提高了瘢痕的柔韌性。

另外，ADSCs還可分泌多種具有抗纖維化作用的細(xì)胞因子。①肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子（HGF）是一種可抑制TGF-β₁、Ⅰ型膠原等的表達(dá)，抑制肌成纖維細(xì)胞的分化以及促進(jìn)皮膚角質(zhì)細(xì)胞遷移運(yùn)動(dòng)的多功能生長(zhǎng)因子。哈小琴等將人肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子基因整合進(jìn)缺陷型腺病毒載體上，在獲得攜帶人肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子基因的重組腺病毒Ad—HGF后，轉(zhuǎn)染兔耳瘢痕成纖維細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)瘢痕形成明顯抑制，而并未在兔體內(nèi)檢測(cè)到抗HGF抗體的存在，這說(shuō)明HGF具有抑制成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化的作用，能夠安全地抑制瘢痕形成；②TGF-β₁作為一種強(qiáng)烈的致纖維化因子，在增生性瘢痕的形成中發(fā)揮著重要的作用，而其異構(gòu)體TGF-β₃卻能減少瘢痕形成。ADSCs可通過(guò)分泌TGF-β₃抑制成纖維細(xì)胞的增殖及膠原合成；③活性氧ROS是創(chuàng)面愈合過(guò)程中一種致纖維化物質(zhì)，可以誘導(dǎo)TGF-β₁表達(dá)增強(qiáng)，而ADSCs誘導(dǎo)T細(xì)胞產(chǎn)生的誘導(dǎo)性NO可以清除ROS，生成活性氮分子（RNS），RNS相比于ROS反應(yīng)性較低，可以減少DNA和膜磷脂的損傷，從而抑制纖維化，減少瘢痕形成；④ADSCs分泌的IL-10還是嗜中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)傷口的有效抑制劑，不但可以使組織免受中性粒細(xì)胞釋放的ROS氧化，還可下調(diào)巨噬細(xì)胞和T細(xì)胞中TGF-B₁的表達(dá)，減少纖維化的發(fā)生。

3 ADSCs促進(jìn)膠原蛋白的降解

金屬基質(zhì)蛋白酶（MMPs）根據(jù)底物不同，可以分為膠原酶類(lèi)（包括MMP-1，MMP-13等）、明膠酶類(lèi)、基質(zhì)溶素、膜型基質(zhì)金屬蛋白酶。其中膠原酶類(lèi)在細(xì)胞外基質(zhì)的降解過(guò)程中起著重要作用。正常生理?xiàng)l件下金屬蛋白酶組織抑制劑（TIMPs）與MMPs以1：1的比例組成復(fù)合物，從而阻斷刪Ps與底物的結(jié)合，抑制了膠原的降解，使得膠原的合成與分泌保持著一定的平衡。但在瘢痕尤其是病理性瘢痕中，一方面，通過(guò)激活Smad系統(tǒng)通路，調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)促進(jìn)成纖維細(xì)胞增多、合成膠原能力增強(qiáng)，從而使得膠原的合成增多。另一方面，在一些因子如TGF-β₁的作用下，促進(jìn)TIMPs的分泌增加，導(dǎo)致了金屬基質(zhì)蛋白酶（MMPs）的分泌及其活性受到抑制，減少了對(duì)膠原的降解，促進(jìn)了纖維化的形成。因此，抑制TIMPs的基因表達(dá)，有可能是治療瘢痕的一種有效方法。

ADSCs分泌的多種因子被認(rèn)為可以抑制TIMPs的表達(dá)，增強(qiáng)了MMPs的分泌及活性。李海建等通過(guò)體外共培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)證明，ADSCs可明顯降低成纖維細(xì)胞中TIMP-1的表達(dá)，并減少瘢痕的形成。武艷等通過(guò)研究干細(xì)胞對(duì)增生性瘢痕成纖維細(xì)胞及小鼠皮下注射博來(lái)霉素后形成的瘢痕模型的干預(yù)作用后發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組中MMP-2，MMP-9，MMP-13較其他組明顯升高，說(shuō)明干細(xì)胞可通過(guò)調(diào)節(jié)MMPs的表達(dá)來(lái)減少瘢痕的形成。馮智等認(rèn)為ADSCs分泌的HGF主要是通過(guò)激活ERK1/2信號(hào)途徑，抑制瘢痕中成纖維細(xì)胞TIMPs的表達(dá)，促進(jìn)了MMPs的表達(dá)上調(diào)，并且還可以通過(guò)誘導(dǎo)c-jun蛋白的表達(dá)，從轉(zhuǎn)錄水平進(jìn)一步改善了TIMPs/MMPs的比例，從而促進(jìn)了膠原的降解。而IL-10也可通過(guò)JAK1/STAT3通過(guò)增加MMPs的分泌，促進(jìn)膠原基質(zhì)的降解。

此外，在創(chuàng)傷修復(fù)的過(guò)程中，ADSCs還可向不同表型細(xì)胞轉(zhuǎn)化，促進(jìn)傷口上皮化、血管重建等加速創(chuàng)面愈合，減少瘢痕形成。

脂肪干細(xì)胞（ADSCs）由于具有其他干細(xì)胞的共同特征，且其取材容易、供應(yīng)充足、損傷較小，目前已成為干細(xì)胞研究領(lǐng)域的新熱點(diǎn)。K1inger和Maione分別通過(guò)注射脂肪到人體瘢痕中，觀察到瘢痕在質(zhì)地、疼痛、功能影響以及組織學(xué)方面都有了很大的改善，他們認(rèn)為這是由于脂肪中存在的脂肪干細(xì)胞通過(guò)分泌了一系列的細(xì)胞因子促進(jìn)了生理性血管的生成和瘢痕的重塑。但關(guān)于脂肪干細(xì)胞對(duì)于瘢痕的治療作用，大部分研究依舊局限于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和基礎(chǔ)研究，因此，ADSCs的應(yīng)用尚需大量的研究總結(jié)，才能更加安全有效地用于臨床上來(lái)防治瘢痕以及其他應(yīng)用。