自體脂肪移植概述

黃聲震，呂長勝

（中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院整形外科醫(yī)院，北京，100144）

脂肪組織不僅可作為軟組織填充物，還可應(yīng)用在因自然衰老、先天性缺陷、外傷、疾病等引起的組織體積減小或輪廓變形。另外能夠改善老化的皮膚和瘢痕增生，改善諸如輻射損傷、慢性潰瘍、乳房包膜攣縮及聲帶受損等[1]。而且自體脂肪組織中分離出來的SVF（脂肪組織基質(zhì)血管成分）及干細(xì)胞等在組織工程領(lǐng)域都取得了很大的進(jìn)展。

1 脂肪移植存活機(jī)制

脂肪移植的操作實(shí)踐在很早就已流行，但對于脂肪移植物如何存活的機(jī)制一直缺乏深入的了解。傳統(tǒng)的思想是基于細(xì)胞存活理論，該理論由Peer在1950s年代提出，認(rèn)為脂肪移植物中的某些脂肪細(xì)胞可以接受足夠的灌注并繼續(xù)存活[2]。根據(jù)該理論，脂肪移植物存活的機(jī)制主要在于移植物和宿主血管之間的早期吻合建立血液循環(huán)。隨著對脂肪來源干細(xì)胞（ADSC）的發(fā)現(xiàn)和深入了解，其他人提出了移植替代理論，認(rèn)為ADSC在缺氧條件下能夠分化為脂肪細(xì)胞，并替換移植后壞死的脂肪組織。

1.1 脂肪移植存活理論

這個(gè)理論在提出之后被廣泛接受并影響了脂肪移植研究的方向，他們認(rèn)識到大塊脂肪的移植更容易發(fā)生壞死和液化，并且脂肪的體積隨著時(shí)間逐漸減小。根據(jù)Carpaneda和Ribeiro的研究[3]，距離血管化組織2mm以內(nèi)的脂肪組織可以受到血漿的滋養(yǎng)和血管重建來保持活力，所以在脂肪移植過程中，需要保持移植脂肪與宿主接觸面積的最大化才能獲得更高的存活率，因此他認(rèn)為脂肪移植應(yīng)在多個(gè)隧道多個(gè)平面注射進(jìn)行多次注射。中國的趙建輝等人[4]做了一項(xiàng)動物研究，他們將C57BL/ 6-gfp小鼠和C57BL/ 6小鼠隨機(jī)配對，將互換的脂肪移植物（約0.2 mL）注射到每對配對小鼠的背部，然后使用免疫組織化學(xué)染色，來區(qū)分移植脂肪細(xì)胞和宿主脂肪細(xì)胞，證明移植后的脂肪細(xì)胞可以在移植后直接存活，并且血管從宿主受體部位生長入移植物。這些報(bào)道進(jìn)一步支持了細(xì)胞存活理論。但是，該理論本身并不能解釋臨床上觀察到的所有脂肪移植現(xiàn)象。

1.2 脂肪替代理論

日本的學(xué)者Yoshimura等人[5]通過切斷血液供應(yīng)的脂肪移植動物實(shí)驗(yàn)，表明幾乎所有的脂肪細(xì)胞均在移植幾天后發(fā)生死亡（除了表面300微米以內(nèi)的脂肪組織），而脂肪干細(xì)胞及祖細(xì)胞對于缺氧耐受能力較強(qiáng)，隨后通過缺氧、細(xì)胞因子等外部信號刺激分化為脂肪細(xì)胞，逐步取代原來的壞死脂肪組織，而壞死脂滴逐漸被巨噬細(xì)胞吞噬。隨后他們進(jìn)行了另外一項(xiàng)研究，將小鼠腹股溝脂肪墊移植至小鼠頭皮下，使用免疫組織化學(xué)方法檢測周脂蛋白（檢測有活力的脂肪細(xì)胞比傳統(tǒng)的蘇木精伊紅染色方法更精確），他們觀察到了從移植物周圍到中心的三個(gè)區(qū)域：存活區(qū)域（脂肪細(xì)胞存活）、再生區(qū)域（脂肪細(xì)胞死亡，脂肪干細(xì)胞及祖細(xì)胞存活）、壞死區(qū)域（所有細(xì)胞均死亡），他們從第3天開始觀察到增殖細(xì)胞數(shù)量的增加，第5天在外圍觀察到新生的脂肪組織（檢測到pin），第7天開始脂肪組織的體積增加，表明脂肪組織的再生。2014年日本的Kato等[6]再次通過上述實(shí)驗(yàn)證實(shí)了脂肪移植后的動態(tài)重塑，大多數(shù)脂肪細(xì)胞在移植后第一周死亡，通過免疫組織化學(xué)檢測周脂蛋白計(jì)數(shù)小新脂肪細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)它們在移植后出現(xiàn)至第4周達(dá)到高峰。證實(shí)了再生區(qū)域的大多脂肪是由脂肪干細(xì)胞活化形成。通過了解脂肪移植存活的機(jī)理，能幫助指導(dǎo)我們臨床脂肪移植的應(yīng)用，但目前該類研究仍然較少，尚無大型動物研究及臨床研究。有待我們的學(xué)者進(jìn)一步的研究。

2 脂肪移植技術(shù)

脂肪移植的關(guān)鍵是保持脂肪細(xì)胞的活力，這與脂肪的獲取、加工處理和移植過程都息息相關(guān)。有學(xué)者分析比較了傾析、離心、組織膜過濾三種加工獲得脂肪的技術(shù)，認(rèn)為組織膜過濾能夠獲得更大濃度的脂肪組織，但是總體生存能力無差異[7]。Coleman認(rèn)為脂肪移植成功的關(guān)鍵在于脂肪移植技術(shù)。根據(jù)不同的脂肪移植部位和量可以選擇相應(yīng)合適的技術(shù)方案。目前比較推崇的脂肪移植技術(shù)包括科爾曼技術(shù)、霍里技術(shù)和納米脂肪移植技術(shù)。

2.1 科爾曼技術(shù)

這是廣泛被認(rèn)可的成熟的由Coleman倡導(dǎo)的技術(shù)，但是該項(xiàng)技術(shù)比較耗時(shí)，主要用于小劑量脂肪的獲取移植，研究證實(shí)該技術(shù)相較傳統(tǒng)的脂肪抽吸移植能夠獲得更好的脂肪細(xì)胞活力[8]，腹部和大腿內(nèi)側(cè)是最常選擇的供體部位，通常從折痕或有毛的隱蔽部位作為切口，吸取的脂肪組織與腫脹溶液比例為1：1,選用10ml的注射器連接到15cm鈍頭的兩孔收獲套管，通過向后拉動注射器使針筒中形成1-2ml的空間以產(chǎn)生負(fù)壓，將獲得的脂肪組織離心3000轉(zhuǎn)3分鐘，這樣組織分成三層：上層為油脂，中層為脂肪組織，下層主要為血液、水及局麻藥物，脂肪組織移植到受體部位這個(gè)過程是最具挑戰(zhàn)性的，需與宿主組織形成較大的接觸表面積以提高存活，并且不同部位的移植最大組織量不同，臉上為0.1ml，而眼瞼為0.03ml甚至0.02ml[9,10]。

2.2 Khouri 技術(shù)

該技術(shù)是由Khouri倡導(dǎo)的用于大批量自體脂肪移植的技術(shù)，他們開發(fā)了Lipografter設(shè)備，為了得到更有活力的脂肪細(xì)胞，較低的抽吸壓力是有必要的（＜250mmHg）[11]，該設(shè)備通過設(shè)定恒定的低壓真空吸脂術(shù)（300mmHg），將脂肪抽吸物收集以15g離心2至3分鐘（手搖離心機(jī)），在密閉系統(tǒng)中以反向模式使用AT閥進(jìn)行移植，可以減少操作和時(shí)間[12]。脂肪移植物需以微滴的形式分散至受體，來獲得更好的血運(yùn)和最大的接觸面積。此外，Khouri提倡使用外部軟組織擴(kuò)張器來進(jìn)行預(yù)擴(kuò)張，以期能夠物理增加空間較少移植后壓力，并且能夠刺激血管生成細(xì)胞因子產(chǎn)生[13]。

2.3 納米脂肪移植技術(shù)

最早由Tonnard等人提出，通過乳化和過濾的方式提取的納米脂肪移植技術(shù)，具體方法是將先將脂肪進(jìn)行鹽水洗滌和過濾，然后使用兩個(gè)10ml注射器通過Luer-Lok連接來回移動脂肪30次以實(shí)現(xiàn)乳化，結(jié)束后脂肪變成液體并呈現(xiàn)白色的外觀，再次過濾脂肪液體以清除結(jié)締組織殘留物，這樣就獲得了納米脂肪。他們證實(shí)納米脂肪中脂肪組織的結(jié)構(gòu)被完全破壞，但是ADSC和基質(zhì)血管分?jǐn)?shù)（SVF）的數(shù)量與標(biāo)準(zhǔn)的脂肪抽吸物相當(dāng)，所以納米脂肪主要用于皮膚修復(fù)，也取得了良好的效果[14]。納米脂肪通過機(jī)械方法去除細(xì)胞成分和脂質(zhì)殘留物的液體成分被成為脂肪提取物（FE），是一種無細(xì)胞成分，研究證實(shí)FE可以通過對ADSC的促血管生成、抗凋亡和促增殖作用改善脂肪移植，并且能與納米脂肪聯(lián)合增強(qiáng)脂肪移植[15]。

3 提高脂肪移植存活率

脂肪組織由于其較好的生物相容性、取材方便、天然等特點(diǎn)成為絕佳填充物，由于干細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)其應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，前景光明，但是由于脂肪移植后體積損失在10%-80%，所以提高脂肪移植存活率成為學(xué)者們致力克服的難題，而脂肪干細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)為解決這一問題帶來了希望，目前認(rèn)為干細(xì)胞再生和血管化是顯著提高移植后脂肪體積的因素，而兩者往往使相輔相成的。

3.1 脂肪干細(xì)胞

在所有組織中脂肪組織擁有最高比例干細(xì)胞，每克脂肪中有多達(dá)5000個(gè)脂肪來源干細(xì)胞，而每毫升骨髓中有100-1000個(gè)干細(xì)胞[1]，供體部位和收獲技術(shù)會影響ASC的含量，直接切除腹部的脂肪組織是實(shí)現(xiàn)ASC產(chǎn)量最大化的方法[16]。通常認(rèn)為脂肪移植后最終保留的體積取決于存活的脂肪細(xì)胞和脂肪干細(xì)胞。脂肪干細(xì)胞對于缺血耐受能力較強(qiáng)，在缺血及其他壞死脂肪組織的刺激作用下能夠釋放血管生成因子、分化為脂肪細(xì)胞。因此脂肪干細(xì)胞對于脂肪移植最終的體積有著舉足輕重的影響，很多學(xué)者做了很多脂肪干細(xì)胞的研究，Kakuda等人[17]使用自動提取設(shè)備進(jìn)行干細(xì)胞的提取，探究脂肪聯(lián)合脂肪干細(xì)胞移植中何種比例最佳，他們最終認(rèn)為脂肪與ASC的比例為1：1和2：1時(shí)顯著促進(jìn)脂肪移植。Harris等人[18]研究發(fā)現(xiàn)脂肪聯(lián)合內(nèi)皮表型的ADSCs可增加新血管生成并提高脂肪存活率，并可與SVF輔助的脂肪移植產(chǎn)生可比擬的效果。骨髓來源的間充質(zhì)干細(xì)胞和擴(kuò)增的骨髓來源的間充質(zhì)干細(xì)胞也能夠改善脂肪移植存活率[19]。

使用各種抗氧化劑都能增加脂肪移植后體積的保留量，N-乙酰半胱氨酸是可保護(hù)脂肪來源的干細(xì)胞免受氧化應(yīng)激并改善過氧化氫處理后的細(xì)胞存活率，和過氧化氫的共同暴露使脂肪來源的干細(xì)胞增殖增加200倍，高于單獨(dú)使用任何一種藥物的情況，并且處理的脂肪移植物在移植后的1個(gè)3個(gè)月時(shí)表現(xiàn)出更大的體積[20]。研究表明，ASC中熱休克蛋白70的過表達(dá)也可通過促進(jìn)血管生成來增加脂肪組織的再生[21]。

3.2 血管化策略

任何能夠促進(jìn)移植物快速血管化的策略均能提高移植物的存活，因而增加保留的移植脂肪體積。

3.2.1 M2巨噬細(xì)胞M2巨噬細(xì)胞本身具有修復(fù)特性，有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，通過在脂肪移植中添加M2巨噬細(xì)胞，能夠促使血管密度增加，移植后脂肪體積相對增加，隨著新血管的形成，它的低氧驅(qū)動力會減低，導(dǎo)致他們分化為另一個(gè)細(xì)胞譜系，即其他脂肪細(xì)胞，通過這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，他們認(rèn)為未來可以聯(lián)合注射巨噬細(xì)胞趨化劑和預(yù)先植入M2巨噬細(xì)胞極化劑來提高脂肪移植存活率[22]。最新的研究發(fā)現(xiàn)高BMI女性的脂肪細(xì)胞在低氧下有更高的存活率，并且更傾向于產(chǎn)生更多的M2巨噬細(xì)胞[23]。

3.2.2 脂肪基質(zhì)細(xì)胞目前已經(jīng)開發(fā)的細(xì)胞輔助移植（CAL）能夠顯著提高脂肪移植存活率，其中MSC能夠分泌一系列血管生成因子，脂肪基質(zhì)細(xì)胞衍生的外來體被證實(shí)與脂肪共移植能夠有效促進(jìn)脂肪移植物的存活，促進(jìn)新血管的形成和減輕炎癥，此外，低氧的作用可以進(jìn)一步增強(qiáng)它的作用[24]。

3.2.3 活性因子血管內(nèi)皮生長因子和血管生成素1負(fù)責(zé)新血管生成，但是由于半衰期短以致生物學(xué)效應(yīng)差，而通過添加VEGF-ANG-1-PLA 納米持續(xù)釋放微球的方式可以增強(qiáng)ADSC 向內(nèi)皮細(xì)胞（EC）的增殖和分化[25]。富含血小板的血漿（PRP）包含自體全血衍生的血小板，可能分泌多種生長因子、細(xì)胞因子、趨化因子及其他活性產(chǎn)物，與納米脂肪顆粒可以協(xié)同作用釋放血管生成產(chǎn)物[26]。動物實(shí)驗(yàn)研究表明移植物的缺血化預(yù)處理也能增加血管內(nèi)皮生長因子而提高移植脂肪存活率[27]。

3.2.4 電刺激研究表明電刺激可以促進(jìn)多種組織中的血管生成，可以誘導(dǎo)自體細(xì)胞分泌多種活性因子，Beugels 等人[28]通過蛋白質(zhì)陣列和ELISA 分析電刺激組和對照組中與血管生成相關(guān)的蛋白，結(jié)果表明內(nèi)皮生長因子顯著升高，血管生成相關(guān)蛋白增加，并且能夠檢測到血管密度增加，根據(jù)這一結(jié)果他們假想可以使用一種便攜式刺激器可以施加電流來進(jìn)行相應(yīng)的治療。

3.2.5 機(jī)械力諸多研究結(jié)果顯示機(jī)械力會影響脂肪移植后的血管生長，還阻礙脂肪干細(xì)胞的生長分化，Shi N 等人[29]通過大鼠后肢去神經(jīng)化的方式評估減少機(jī)械力對脂肪移植保留體積的影響，結(jié)果得到了證實(shí)，但沒有提供證據(jù)來說明詳細(xì)的機(jī)制這一結(jié)果是來源于血管生成還是干細(xì)胞的影響。國內(nèi)學(xué)者通過注射A 型肉毒桿菌神經(jīng)毒素至裸鼠股四頭肌的方式發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組的移植脂肪的保留率更高，并且有更好的血管生成效果[30]。

4 脂肪移植并發(fā)癥的預(yù)防和治療

脂肪移植手術(shù)的增多使得各種并發(fā)癥更加突出，包括術(shù)后的腫脹、纖維化、形態(tài)不佳、血清腫、肉芽腫、色素沉著、鈣化、感染、脂肪肥大增生，栓塞引起的組織壞死、失明、腦梗死等。所以預(yù)防的重要性不言而喻，而預(yù)防的關(guān)鍵在于對解剖結(jié)構(gòu)的了解、受體部位的準(zhǔn)備以及安全的注射技術(shù)[31]。大量的脂肪移植致局部脂肪缺乏血供及壓力增加，易使囊腫形成和外形不佳，乃至壞死和后期的鈣化，可以通過規(guī)范小量脂肪移植或提高移植脂肪的存活率來減少上述并發(fā)癥的發(fā)生；其次是并發(fā)癥的治療，肉芽腫可以通過曲安西龍（Kenalog）及5-氟尿嘧啶的注射來治療，色素沉著可用局部漂白霜如氫醌來治療[32]；脂肪肥大增生較罕見，多項(xiàng)報(bào)道半側(cè)顏面萎縮患者行面部脂肪移植后出現(xiàn)脂肪肥大增生，而且大多出現(xiàn)在體重增加或生長迅速時(shí)期如青春期，且在之后減重過程中脂肪肥大無明顯變化，早期發(fā)現(xiàn)可行吸脂或手術(shù)切除[33]。脂肪血管栓塞是最嚴(yán)重的并發(fā)癥，尤其是腦血管栓塞，大多術(shù)中即刻或術(shù)后短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)癥狀，預(yù)后較差，且對于溶栓藥物無效，大動脈的栓塞可行介入取栓，并早期去除顱骨減壓[34]。

5 脂肪移植的應(yīng)用前景及展望

自體脂肪移植不僅在整形外科領(lǐng)域掀起了一場風(fēng)波，在其他學(xué)科領(lǐng)域也有越來越多的應(yīng)用，如使用脂肪來封閉硬腦膜、假性腦膨出、治療慢性潰瘍、眼眶脂肪移植填充，在聽骨重建假體中加入脂肪也被證實(shí)了比標(biāo)準(zhǔn)手術(shù)獲得更好的聽力效果[35]，脂肪中提取的干細(xì)胞及活性分子等在再生醫(yī)學(xué)及轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)都有巨大的前景，一項(xiàng)前瞻性研究中顯示，脂肪中提取的再生細(xì)胞注射到腋窩是緩解淋巴水腫非常有希望治療方法；另外在心臟領(lǐng)域，干細(xì)胞可以修復(fù)心肌細(xì)胞，可以分化為血管生成細(xì)胞，釋放血管生成分子等。但在這一領(lǐng)域諸多問題尚缺乏大型的動物實(shí)驗(yàn)及臨床研究，比如脂肪移植機(jī)制、移植技術(shù)優(yōu)化、干細(xì)胞的多學(xué)科應(yīng)用等。脂肪組織在組織工程領(lǐng)域占有非常重要的地位，目前處于研究探索階段。隨著科學(xué)技術(shù)及研究的進(jìn)一步發(fā)展，相信自體脂肪會成為優(yōu)越的醫(yī)學(xué)治療和再生領(lǐng)域的武器。