自体脂肪移植与脂肪细胞凋亡的研究进展

朱晓飞综述，伍尚敏审校

（昆明市第一人民医院暨昆明医科大学附属甘美医院整形外科云南昆明650011）

·综述·

自体脂肪移植与脂肪细胞凋亡的研究进展

朱晓飞综述，伍尚敏审校

（昆明市第一人民医院暨昆明医科大学附属甘美医院整形外科云南昆明650011）

自体脂肪移植由于填充效果佳、可塑性强、无排斥免疫反应、取材方便、创伤小等优点，而成为美容医学和整形外科常用的手术方法。但由于术后脂肪细胞成活率较低，从而限制了其在临床的广范应用。细胞凋亡是移植后脂肪细胞死亡的重要机制，通过抑制脂肪细胞的凋亡可明显提高自体脂肪移植的存活率，现将凋亡相关研究进展于自体脂肪移植中的应用进行综述。

自体脂肪移植；细胞凋亡；存活率；脂肪细胞；细胞自噬

自体脂肪移植（Autologous fat graft，AFT）因填充效果佳、可塑性强、无免疫排斥反应、取材方便、创伤小等优点，而成为美容医学和整形外科常用的手术方法。但由于术后脂肪细胞成活率较低，从而限制了其在临床的广范应用。经过国内外学者多年的研究发现若无法在手术进行后4d内提供良好的微血管供给网络，脂肪细胞将面临细胞凋亡以及细胞坏死的问题［1］。因此，目前提高AFT成活率的研究主要集中于加速血运重建和抑制脂肪细胞死亡两方面。

细胞死亡包括两种，即程序化细胞死亡（programmedcelldeath，PCD）和细胞坏死（necrosis）。PCD又分为I型PCD细胞凋亡（apoptosis）和II型PCD细胞自噬（autophagy）［2］。凋亡是机体生长发育、细胞分化和病理状态中细胞自主性死亡的过程，主要特征是细胞皱缩、核固缩、膜泡状化、凋亡小体形成以及DNA片段化［3］。自噬是真核生物在发育、变态、老化过程中一种净化自身多余或受损细胞器的共同机制。细胞通过形成双层膜包裹自噬底物形成自噬小体，然后与溶酶体融合形成自噬溶酶体从而将物质消化降解再利用的过程，对细胞维持自身的稳态具有重要的作用［4］。两者在AFT术后脂肪细胞死亡过程中均有着重要的作用，并且两者的调节机制亦有着相当多的共同点。缺血缺氧状态可影响细胞内ATP水平的变化，进而同时促进细胞的凋亡及自噬，引起细胞大量的死亡［5］。Bcl-2蛋白家族细胞凋亡中重要的调控蛋白，其在自噬的调节中也起着重要的作用，其中Bcl-x、Bad、Bax等蛋白在促进凋亡的同时也可以促进自噬的发生［6］。抑制脂肪细胞的凋亡及自噬过程可明显减少脂肪细胞的死亡，进而提高AFT术后脂肪细胞的存活率。本文就细胞凋亡的相关因素于AFT中的应用综述如下。

1　抗肿瘤坏死因子-α（anti-TNF-α）抗体

肿瘤坏死因子-α（TNF-α）在脂肪组织中可由前体脂肪细胞和脂肪细胞分泌产生，是脂肪细胞凋亡的重要调控因子之一。在脂代谢中具有促进脂肪分解，抑制脂肪合成，抑制前脂肪细胞分化，诱导前脂肪细胞及脂肪细胞凋亡的作用。通过对TNF-α诱导脂肪细胞凋亡的机制研究，人们发现TNF-α在人体内有两种受体：TNF-α受体I（p55）和TNF-α受体II（p75），脂肪细胞的分化、凋亡主要由p55介导［7］。Qian等［8］发现TNF-α与细胞表面的受体结合激活促凋亡基因caspase-3从而引起级联放大反应，诱导鼠的脂肪细胞凋亡；Zhang等［9］证实TNF-α可上调促凋亡基因如Bcl-2和caspase-1的表达从而引起人脂肪细胞的凋亡；Hao等［10］则证实了TNF-α以剂量依赖方式诱导大鼠棕色脂肪细胞、人类白色脂肪细胞和鼠3T3-L1脂肪细胞凋亡。因此，抑制TNF-α可显著减少脂肪细胞的凋亡，提高脂肪移植的存活率。Yang等［11］通过实验证实了此结论，他们将60只大鼠分为两组行脂肪移植术，实验组应用抗TNF-α单克隆抗体处理，另一组为盐水对照组，结果发现术后7d、14d、30d和60d对照组的细胞凋亡率为（15.60±3.17）%，（24.60±4.34）%，（22.80±2.42）%和（27.00±3.83）%，而实验组的细胞凋亡率为（1.00±0.63）%，（4.00±1.41）%，（6.00±2.08）%和（7.20±2.82）%，并且实验组的移植脂肪重量也明显高于对照组。

2　神经肽Y（Neuropeptide Y，NPY）受体激动剂

神经肽Y（NPY）是一种由36个氨基酸组成的小肽，具有高度生物活性的神经递质，广泛存在于机体内，作为神经系统影响脂肪生成的调控递质和外周脂肪增殖和分化相关细胞（特别是外周脂肪细胞）的生物效应分子，通过与其受体家族中不同受体的特异性结合而参与或发挥对机体一系列生理功能的调节和影响。目前，发现的受体共有6种，均为G蛋白偶联受体，其中Y2受体对前脂肪细胞和脂肪细胞的增殖、凋亡有着重要的调节作用［12-13］。研究显示，NPY可通过下丘脑内弓状核（大量合成NPY的部位）和室旁核（弓状核的投射部位）通路阻滞瘦素作用从而抑制脂肪细胞凋亡，NPY还可以刺激脂肪细胞的增殖和分化，其主要途径为Y2受体［14］。Baker等［15］分别在裸鼠和猴子的移植脂肪中加入包含NPY2受体激动剂并可以稳定释放14d的药片，术后3个月的结果显示移植脂肪细胞的存活率有明显的提升，证实了NPY2受体激动剂可增强AFT的存活率。

3　胰岛素样生长因子-I（Insulin like growth factor-I，IGF-I）

多种生长因子的缺乏均可引起脂肪细胞的凋亡，特别是IGF-I。IGF-I及其受体是血清中最重要的生长因子之一，在脂肪细胞中以自分泌和旁分泌的形式产生，是脂肪细胞凋亡重要的调节因子。研究发现，IGF-I的抗凋亡作用主要通过磷酸肌醇-3激酶（PI-3）和MApK信号传导途径发挥作用［16］。Pamela等［17］发现IGF-1也可通过维持抗凋亡蛋白（BCL-XL）的表达来阻止人类脂肪细胞的凋亡。IGF-I的作用通过与其受体结合实现，IGF-I受体是酪氨酸激酶超家族成员，在与IGF-I结合后自主发生磷酸化，并通过募集和使底物如胰岛素受体底物-1、2（IRS-1和IRS-2）磷酸化发挥作用。Yuksel等［16］取SD大鼠腹股沟区脂肪与IGF-I混合后移植，术后12周发现移植脂肪细胞的存活率较对照组有很大的提升，证实了IGF-I可以提高脂肪移植的成活率。但IGF-I也同样被发现在含有TNF-α的3T3-L1细胞中有着促进凋亡的作用，但其促凋亡作用仅通过pI-3途径，暂未发现与MAKP途径相关［18］。

4　胰岛素（Insulin）

胰岛素（Insulin）是人体内唯一可以促进脂类合成并抑制其水解的激素，在脂质代谢中的作用无可替代。胰岛素不仅可以促进前脂肪细胞分化，同时还可以抑制脂肪细胞凋亡。实验证实，胰岛素可通过诱导成纤维细胞摄取游离脂质转化为脂肪细胞，还可以通过抑制TNF-α的作用从而抑制脂肪细胞凋亡［19］。Hong等［20］将兔腹股沟取得的脂肪与胰岛素混合处理后进行移植，术后1、3、6和12月后结果显示移植脂肪存活率明显提高，囊肿和纤维化较对照组明显减少。但最新的研究发现长期应用胰岛素会促进脂肪细胞的凋亡，Porras等［21］用长期的胰岛素处理鼠胚胎的棕色脂肪细胞，发现胰岛素可通过PI-3激酶路径促进脂肪细胞凋亡，并且提示持续的高胰岛素血症可能通过减少棕色脂肪组织引起胰岛素抵抗，故现在关于胰岛素的应用时间和剂量还有待继续研究。

5　地塞米松（Dexamethasone，DX）

地塞米松（DX）作为糖皮质激素的代表药物因其抗炎、抗毒、抗过敏、抗风湿作用广泛应用于临床各个方面。目前的研究发现DX同样具有抑制细胞凋亡，防止中性粒细胞活化等作用，能够通过抑制脂肪细胞凋亡、提高脂肪细胞离体及移植初期对缺血缺氧的耐受性，从而提高脂肪移植的存活率。Zhang等［7］通过实验研究发现DX可以通过抑制TNF-α的作用从而抑制前脂肪细胞和脂肪细胞的凋亡，Kelmendi-Doko等［22］将人脂肪细胞与DX混合后进行移植并与对照组进行比较，结果显示移植脂肪的重量和细胞存活率有着明显的提升，并存在着一定程度的剂量依赖性。

6　雌激素（Estrogen）

雌激素（Estroge）是人类脂质代谢的重要调节因素作用，可降低胆固醇的浓度，是抗动脉硬化的重要因素之一，因此广泛应用于心血管疾病、糖尿病等治疗。雌激素对脂肪细胞的作用主要表现为抗凋亡作用，其机制为通过抑制TNF-α的作用从而抑制脂肪细胞的凋亡，Neacus等［23］在机体的多个病理生理活动中均观察到了雌二醇（E2）对TNF-α的表达有明显抑制作用；Dos等［24］的实验也证明，经过17β-雌二醇处理的脂肪细胞，抗凋亡基因bcl2的表达明显上调，而凋亡基因bax和p53的表达也分别不同程度的下调。Luo等［25］则通过实验证实了17β-雌二醇能通过促进脂肪细胞分化、增加生长因子的分泌、加速血管化和减少脂肪细胞的凋亡，进而提高自体脂肪移植后的成活率。

7　β受体（Beta receptor，β-AR）阻滞剂

肾上腺素能系统在能量消耗、脂肪储存和分解方面起着重要作用。人脂肪细胞上存在着三种β-肾上腺素受体（β-AR），三种受体均与脂肪细胞的凋亡相关，其中β3AR是最为重要的受体，与相应配体结合后通过Gs蛋白激活腺苷酸环化酶活性，使细胞内环磷酸腺苷（cAMP）浓度增高，通过cAMP介导脂肪细胞凋亡［26］。因此，通过β受体阻滞剂的阻断作用可以抑制脂肪细胞的凋亡。Ayhan等［27］将β1-受体阻滞剂与游离脂肪混合后进行移植，9个月后结果显示可提升小鼠移植脂肪的存活率，脂肪细胞的活力也有明显的提升。

8　泊洛沙姆（Poloxamer）

泊洛沙姆（Poloxamer）是一类由聚氧乙烯与聚氧丙烯形成的共聚物，其分子的中间为疏水的聚氧丙烯链，两侧为亲水的聚氧乙烯链，因此，是一种非离子型高分子表面活性剂，广泛应用于化妆品，药物制剂以及其它工业生产领域，近年来的研究发现其在细胞保护和抗细胞凋亡方面有着独特的作用［28］，其机制主要为通过对细胞膜的直接保护和修复作用、阻止脂质过氧化反应、不影响N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受体的功能和对氧自由基的清除作用从而达到保护细胞膜，移植细胞凋亡的作用［29］。Medina等［30］将各种类型的Poloxamer与人脂肪细胞混合后进行移植，术后6周结果显示各组移植脂肪的存活率均较对照组有所提升，其中P188，F107，F127组的存活脂肪重量增加较明显，L64，P188，F38组的组织学改善最为显著，L64和P188组的脂肪细胞活力有着较大的提升，其中P188组的效果最为显著，术后6周的细胞凋亡率比对照组减少了50%，脂肪重量高出对照组72%，证实了Poloxamer特别是P188可抑制移植脂肪细胞的凋亡，提高脂肪移植的存活率。

9　辅酶Q10（coenzyme Q 10，Co-Q10）

辅酶Q（coenzyme Q），为一类含不同长度聚异戊烯侧链的醌类化合物的总称。辅酶Q广泛存在于所有的生物膜中，不同来源的辅酶Q其侧链异戊烯单位的数目不同，人类和哺乳动物是10个异戊烯单位，故称辅酶Q10。辅酶Q10参与呼吸链电子传递是最早获得确认的功能，之后陆续发现辅酶Q10还参与抗氧化、代谢调节、细胞分化调节等新功能。辅酶Q10因其优秀的抗氧化作用和增强免疫功能广泛应用于心脑血管类疾病、神经功能性疾病、糖尿病等的治疗或辅助治疗。近年来的研究发现其同样有着抗细胞凋亡的作用。Papucci等［31］研究发现其抗细胞凋亡的机制可能是通过阻止线粒体膜转运孔从而抑制线粒体凋亡来实现的。相对分子质量超过1 500的大分子通过开启的线粒体转运孔进入，将导致线粒体功能崩溃，辅酶Q10通过阻止此转运孔打开从而防止细胞凋亡的诱发。Witort等［32］将混合了辅酶Q10的人脂肪细胞进行自体移植后，从酶免疫学、生化活性和组织形态学等方面进行检测发现脂肪细胞的凋亡率较对照组有明显的减少，证实了辅酶Q10可抑制脂肪细胞凋亡，提高脂肪移植的存活率。

10　其他

上述药物中胰岛素、IGF-I及地塞米松已应用于AFT临床阶段［33］，其余临床疗效还有待证实。除上述物质外还有转化生长因子（TGF）、少量集落刺激因子（GM-CSF）、视黄醇、瘦素、前列腺素、甲状腺素、维生素E等均对脂肪细胞的增殖和凋亡有着明确的作用，但尚未有明确的实验研究证实其对脂肪移植存活率的作用；另外常压高氧疗法、高葡萄糖疗法、“鸡尾酒”疗法、红外线照射等方法对脂肪细胞的凋亡也有一定程度的作用，但确切的疗效尚不确定，具体的操作疗程和标准也有待继续研究。

11　小结

临床研究的最终目的是为了提高脂肪移植成活率，移植过程中的所有环节和步骤都应该尽量减少脂肪细胞的损伤，脂肪细胞凋亡的研究为脂肪移植提供了更广阔的思路和方法，随着对脂肪移植的不断研究，必能不断提高脂肪移植的成活率，使其在临床上能得到更为广泛的应用。

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编辑/李阳利

Research progress of autologous fat graft and fat cells apoptosis

ZHU Xiao-fei，WU Shang-min
（Department of Plastic Surgery，Ganmei Affiliated Hospital of Kunming Medical University，Kunming 650011，Yunnan，China）

Objective：Autologous fat graft has become the most commonly operation methodin aesthetic medicine and plastic surgery，due to its better filling effect，strong plasticity，no immune response，easy drawing materials and little trauma.However，the low survival rate of fat cells，which limits its wide application in clinic.Apoptosis is an important mechanism of fat cell death which after transplantation. The survival rate of autologous fat transplantation can be significantly improved by inhibiting the apoptosis of fat cells，related factors affecting the survival rate of grafted fat was reviewed in this paper.

autologous fat graft；cell apoptosis；survival rate；fat cells；autophagy

R622+.9

A

1008-6455（2015）24-0062-05

2015-10-12

2015-11-20