脂肪干细胞与碱性成纤维细胞生长因子在颗粒脂肪移植中应用的研究进展

孙 哲(综述)，蒋爱梅(审校)

(昆明医学院附属第一医院乳腺外科，昆明650032)

自体脂肪移植的开展到目前已有百年历史，逐渐成熟的相关技术使自体颗粒脂肪移植因优于传统填充材料的多个特点而成为组织填充的理想方法之一［1］。但移植后脂肪的高吸收率，坏死、形成硬结和钙化的颗粒脂肪等因素使颗粒脂肪的成活率大大降低，困扰着临床颗粒脂肪移植工作的进行［2］。脂肪移植早期主要通过组织液的渗透获取生长所需营养，处于缺血状态，随后从受床长入移植体的新生血管与原有血管吻合，情况才有所改善。移植效果不佳的主要原因之一就是移植颗粒脂肪与受床间血运建立不足造成的脂肪丢失。如何高效建立移植脂肪与受床间的血运联系，维持移植脂肪的正常代谢已成为近年来改善移植颗粒脂肪成活率的研究热点。近年来研究表明，脂肪组织来源干细胞(adipose tissue derived stem cells，ASCs)移植在体内可促进游离移植脂肪组织的再血管化［3］，碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor，bFGF)可以有效促进颗粒脂肪移植的血管生长［4］，两者均能提高移植脂肪组织的存活率并有效改善移植物的质地。

1 自体脂肪移植后的组织学研究

对自体脂肪移植后的组织形态学改变的相关研究结论有很多，普遍认为在移植术后的最初，再生血管完全形成之前，移植脂肪依靠组织间液提供的氧和营养物质勉强维持存活。相关研究发现，自体移植脂肪的血管再生最早发生在术后48 h，这种延迟导致了细胞坏死、脂肪囊形成和脂肪逐渐被吸收等不良改变［5］，对自体脂肪的存活率 造 成 了 极 大 影 响［6］。Peer［7］发现，4 d 是脂肪细胞在移植后耐受缺血的最长时限，如果4 d内不能充分建立血供从而获得足够营养，移植脂肪细胞必将逐步缺血坏 死。Rossatti［6］的 兔 耳 脂肪块移植试验发现，脂肪块的周边组织可在2～4 d内与周围建立足够的血液循环，中心区域则因距离受床较远不能及时建立起获取充分营养的血供而坏死。通过组化法对移植脂肪块中的微血管进行定量分析后，杜学亮等［8］发现，周边微血管的数量在同一时间明显多于中央区域，随时间延长呈正比增长，说明血管是从周边向中心生长，同时和受床的血管建立血供提供营养，血管生长的数量与速度就成了移植脂肪能否存活的主要作用因素。

脂肪移植体的血管再建是由周边向中心生长，中心区是再建血供的边缘区域，较难获得足够营养，易发生坏死且坏死的脂肪细胞因替代脂肪细胞数量的绝对缺乏而不能得到及时补充，进一步影响了移植的效果。因此，深入研究对脂肪移植后再血管化有利的影响因素，增加替代脂肪细胞数量是脂肪移植取得再发展的关键。

2 ASCs在颗粒脂肪移植中的作用研究

脂肪干细胞是从人脂肪组织中抽取获得的一种具有分化成多种其他组织细胞能力的成纤维细胞形态细胞群。自从Zuk等［9］第一次从自体脂肪组织中分离获得ASCs以来，ASCs的相关研究成为热点，因其取材方便、组织中干细胞含量丰富等诸多优点而被认为是理想的组织再生和修复细胞来源，可为多种疾病(如各类软组织损伤的修复等)提供充足的种子细胞［10］。

2006年，Yoshimura等［11］为了克服常规注射颗粒脂肪移植中常见的硬结、吸收、囊肿等问题，在近来迅猛发展的组织工程技术基础上，发明了细胞辅助的脂肪移植术(cell-assisted lipotransfer，CAL)，该技术是将抽取的脂肪分为两份:一份用于提取脂肪组织间质血管碎片，一份作为提取的细胞外基质，两部分联合注射［12］。Matsumoto 等［13］应用 CAL 技术，将ASCs和颗粒脂肪细胞同时植入小鼠皮下，系统分析后发现，移植脂肪细胞成活率较传统方式平均上升35%。CAL为脂肪移植提供了一种更为可靠的方法。

脂肪组织移植早期最关键的是再血管化建立血供提供充分营养，早期移植的脂肪细胞对缺氧佷敏感，一旦低于阈值，24 h内即会坏死。ASCs对缺氧的耐受能力要远高于普通移植脂肪组织，在缺氧的情况下仍可维持72 h的细胞功能［14］，在相关动物模型试验中，ASCs在脂肪移植的再灌注损伤修复过程中发挥重要的作用［15］，它参与了周围组织中关于生长激素和细胞因子的分泌调节，并释放血管内皮生长因子、类胰岛素一号增长因子等多种生长因子，通过防止细胞凋亡的方式，使移植颗粒脂肪组织的再生和凋亡达到相对平衡［16-17］。大部分聚集在血管周围的 ASCs在缺氧下可释放血管形成因子［18］，Li等［19］通过反转录-聚合酶链反应及酶联免疫吸附测定的方法在分离培养ASCs过程中，检测到ASCs分泌了多量的血管内皮生长因子、肝细胞生长因子、基质细胞衍生因子1α，这些因子促使ASCs向脂肪细胞和内皮细胞分化，为移植脂肪提供替代细胞。ASCs不仅可以释放血管生成因子，而且本身也可向血管内皮细胞转化［20］，表现出血管的相关特性。最近发现，大鼠的脂肪组织的血管中存在像血管管壁细胞一样的脂肪干细胞［21］，因此，ASCs可以认为是一种具有脂肪和血管双分化源性能力的祖细胞，它的这种特性使其成为了最理想的脂肪移植材料之一。ASCs既为第一代脂肪的存活提供帮助，也提供了成为下一代脂肪细胞的原始细胞。脂肪细胞凋亡后会被脂肪干细胞来源的下一代脂肪细胞取代，这就保证了在移植脂肪组织中能够有充足的后备细胞资源，在脂肪细胞即使血供不足的情况下，仍有替代细胞可以完成移植脂肪细胞的生长及存活。同时，Caplan［22］通过试验指出，因为脂肪萎缩而造成的ASCs的数量减少，脂肪组织随着年龄的增长凋亡和再生会失去平衡。即使是已经成活的脂肪组织细胞，在移植最初的几个月中仍会因为局部缺血而死亡并被下一代细胞替代。脂肪来源干细胞辅助治疗还可提高存活脂肪的体积和质地［15，23］。因此，有功能的ASCs的数量可能是颗粒脂肪移植后组织修复存活的重要影响因素。

通过对传统多项脂肪干细胞作用的总结和相关试验的经验概括，Yoshimura等［24］认为ASCs在CAL中可能有以下多项作用:向脂肪组织分化并促进其再生;可分化成血管内皮细胞等多种血管组成成分，促进再生血管的形成;可释放多种促血管生长因子;成为新生脂肪组织中的原始ASCs，用以在脂肪组织发生凋亡时进行替代。在CAL中，同时应用脂肪和脂肪干细胞能使脂肪组织起到活性生物支架的作用，增加前体细胞数量、促进血管形成，利于ASCs向脂肪组织的转归，大幅度提高脂肪细胞的存活概率［24-25］。

虽然ASCs的应用大大提高了脂肪组织的存活率，但血运改善及ASCs细胞不足的问题仍然存在，在颗粒脂肪移植过程中进一步改善血运，增加ASCs细胞成活的因子正被研究中。

3 bFGF在颗粒脂肪移植中的作用研究

bFGF是一种作用广泛的生物活性物质，可以对血管的形成和再生直接发挥作用，它在内皮细胞迁移增生、胶原合成、毛细血管基膜降解和小血管的形成等多个新生血管形成过程中起到了明显的促进作用。因为bFGF在启动炎性介质、活化各类修复细胞时即促进了内皮细胞的分裂，也对内皮细胞趋化因子发挥作用，所以bFGF具有显著的促前脂肪细胞增殖分化和新血管形成的能力［26］。在移植的各个时期bFGF均发挥重要的作用，在早期bFGF能促进新生血管的快速形成，为移植的脂肪组织及时充分的提供血养，防止移植脂肪组织的大量缺血坏死，提高移植脂肪组织的存活率;在后期则对移植脂肪的吸收过程起到阻碍作用，减少移植脂肪的吸收，稳定移植手术的中远期效果［27］。

经过对多项可能使脂肪移植效果得到改善的药物进行对比试验后，学者们发现多种细胞因子均可不同程度地提高移植脂肪的成活率［28］。其中，对bFGF的相关研究亦是关键之一。bFGF在脂肪移植过程中的促血管生成，提高脂肪成活的作用不可忽视。Eppley等［29］报道中指出，加入了以葡聚糖珠为载体的bFGF的脂肪移植组织，在一年后的存活脂肪细胞数量远远高于普通脂肪移植组织。同时还发现加入bFGF的脂肪组织中存在胶原交错排列支撑结构，能够保护较脆弱脂肪细胞，这主要是bFGF对组织间充质系的作用而形成的，进一步提高了脂肪细胞的生存能力。杜学亮等［4，30］在颗粒脂肪移植试验的动物模型中应用以多聚糖酐为载体的bFGF，观察移植脂肪的血管等方面的生长情况，结果发现加入bFGF的试验组较对照组缺血期明显缩短，微血管生成量明显增加，为颗粒脂肪组织的成活提供良好的客观条件。Yuksel等［28］也认为bFGF除了具有与其他因子相同的促前脂肪细胞分化增殖作用外，促进血管再生为移植体构建了良好的生存环境及客观条件的活性，也可能在促进移植脂肪的存活方面起到了重要的作用。Yazawa等［31］设计使用表面固化bFGF的硅树脂垫片，提前应用于受体表面进而起到预血管化的效果，达到预血管化目的受植区域与对照受植区进行比较发现，吸收率更小，更适合脂肪细胞的生长。此外，bFGF还有促进伤口愈合的作用。因此，对于提高脂肪移植物的存活率，bFGF是一个非常好的强化因子。

4 结语

影响脂肪移植后存活率的关键因素是血管重建。血管重建和新生血管形成后，需要多种因子的维持和复杂的调节过程，ASCs及bFGF分别对提高颗粒脂肪移植的存活率有明显的作用，联合应用两者长处可能会更有效地提高颗粒脂肪移植后的存活率。随着分子生物学、免疫学、组织工程学等各个基础学科的不断发展，必将给自体颗粒脂肪细胞移植在临床的应用带来更加广阔的前景。

［1］ Coleman SR．Structural fat grafts:the ideal filler?［J］．Clin Plast Surg，2002，28(1):111-119．

［2］ Shiffman MA，Mirrafati S．Fat transfer techniques:the effect of harvest and transfer methods on adipocyte viability and review of the literature［J］．Dermatol Surg，2001，27(9):819-826．

［3］ 李劼，高建华，鲁峰，等．脂肪组织来源干细胞提高游离脂肪移植存活率的研究［J］．中华整形外科杂志，2009，25(2):129-133．

［4］ 杜学亮，罗少军，郝新光，等．碱性成纤维细胞生长因子在颗粒脂肪移植后血运重建过程的作用［J］．中华整形外科杂志，2005，21(2):47-50．

［5］ Saunders MC，Keller JT，Dunsker MS．Survival of autologous fat grafts in humans and in mice［J］．Connect Tissue Res，1981，8(2):85-91．

［6］ Rossatti B．Revascularization and phagocytosis in free fat autografts:Anexperimental study［J］．Brit J Plast Surg，1960，13:35-41．

［7］ Peer LA．The neglected free fat graft［J］．Plast Reconstr Surg，1956，18(4):233-250．

［8］ 杜学亮，罗少军，谢咏，等．免疫组化法对不同时期脂肪移植体内微血管的定量研究［J］．中华整形烧伤外科杂志，1998，14(5):352-354．

［9］ Zuk PA，Zhu M，Mizuno H，et al．Multilineage cells from human adipose tissue:implications for cell-based therapies［J］．Tissue Eng，2001，7(2):211-228．

［10］ De Ugarte DA，Ashjian PH，Elbarbary A，et al．Future off at as raw material for tissue regeneration［J］．Ann Plast Surg，2003，50(2):215-219．

［11］ Yoshimura K，Shigeura T，Matsumoto D，et al．Characterization of freshly isolated and cultured cells derived from the fatty and fluid portions of liposuction aspirates［J］．J Cell Physiol，2006，208(1):64-76．

［12］ Yoshimura K，Sato K，Aoi N，et al．Cell-assisted lipotransfer for cosmetic breast augmentation:supportive use of adipose-derived stem/stromal cells［J］．Aesthetic Plast Surg，2008，32(1):48-55．

［13］ Matsumoto D，Sato K，Gonda K，et al．Cell-assisted lipotransfer:supportive use of human adipose-derived cells for soft tissue augmentation with lipoinjection［J］．Tissue Eng，2006，12(12):3375-3382．

［14］ Mylotte LA，Duffy AM，Murphy M，et al．Metabolic flexibility permits mesenchymal stem cell survival in an ischemic environment［J］．Stem Cells，2008，26(5):1325-1336．

［15］ Suga H，Eto H，Shigeura T，et al．IFATS collection:FGF-2-induced hepatocyte growth factor secretion by adipose-derived stromal cells inhibits postinjury fibrogenesis through a c-Jun N-terminal kinasedependent mechanism［J］．Stem Cells，2009，27(1):238-249．

［16］ Uysal AC，Mizuno H，Tobita M，et al．The effect of adipose-derived stem cells on ischemia-reperfusion injury:immunohistochemical and ultrastructural evaluation［J］．Plast Reconstr Surg，2009，124(3):804-815．

［17］ Zhu M，Zhou Z，Chen Y，et al．Supplementation of fat grafts with adipose-derived regenerative cells improves long-term graft retention［J］．Ann Plast Surg，2010，64(2):222-228．

［18］ Thangarajah H，Vial IN，Chang E，et al．IFATS collection:adipose stromal cells adopt a proangiogenic phenotype under the influence of hypoxia［J］．Stem Cells，2009，27(1):266-274．

［19］ Li B，Zeng Q，Wang H，et al．Effect of cytokines secreted by human adipose stromal cells on endothelial cells［J］．J Huazhong Univ Sci Technolog Med Sci，2006，26(4):396-398．

［20］ Moon MH，Kim SY，Kim YJ，et al．Human adipose tissue-derived mesenchymal stem cells improve postnatal neovascularization in a mouse model of hindlimb ischemia［J］．Cell Physiol Biochem，2006，17(5/6):279-290．

［21］ Tang W，Zeve D，Suh JM，et al．White fat progenitor cells reside in the adipose vasculature［J］．Science，2008，322(5901):583-586．

［22］ Caplan AI．Adult mesenchymal stem cells for tissue engineering versus regenerative medicine［J］．J Cell Physiol，2007，213(2):341-347．

［23］ Moseley TA，Zhu M，Hedrick MH．Adipose-derived stem and progenitor cells as fillers in plastic and reconstructive surgery［J］．Plast Reconstr Surg，2006，118(3 Suppl):121S-128S．

［24］ Yoshimura K，Asano Y，Aoi N，et al．Progenitor-enriched adipose tissue transplantation as rescue for breast implant complications［J］．Breast J，2010，16(2):169-175．

［25］ Yoshimura K，Suga H，Eto H．Adipose-derived stem/progenitor cells:roles in adipose tissue remodeling and potential use for soft tissue augmentation［J］．Regen Med，2009，4(2):265-273．

［26］ 李卫华，孙志成，王文，等．碱性成纤维细胞生长因子对人前脂肪细胞增殖和分化的影响［J］．中国组织工程研究与临床康复，2009，13(45):8817-8820．

［27］ 钟爱梅，王玉荣．自体脂肪移植与血管形成［J］．中国美容医学，2006，15(3):341-343．

［28］ Yuksel E，Weinfeld AB，Cleek R，et al．Increased free fat-graft survival with the long-term，local delivery of insulin，insulin-like growth factor-Ⅰ，and basic fibroblast growth factor by PLGA/PEG microspheres［J］．Plast Reconstr Surg，2000，105(5):1712-1720．

［29］ Eppley BL，Sidner RA，Platis JM，et al．Bioactivation of free-fat transfers:a potential new approach to improving graft survival［J］．Plast Reconstr Surg，1992，90(6):1022-1030．

［30］ 杜学亮，李庆生，罗少军，等．碱性成纤维细胞生长因子对颗粒状脂肪移植存活率及器官功能恢复的影响［J］．中国临床康复，2004，8(17):3256-3257．

［31］ Yazawa M，Mori T，Tuchiya K，et al．Influence of vascularized transplant bed on fat grafting［J］．Wound Repair Regen，2006，14(5):586-592．