脂肪干细胞治疗压力性尿失禁的研究进展

陈伟康，李江，方克伟

(昆明医科大学第二附属医院，昆明650000)

压力性尿失禁(SUI)指在打喷嚏、咳嗽或运动等腹压增高的情况下，出现尿液不自主的自尿道外口渗漏的症状。SUI是女性尿失禁中最常见的类型，尿流动力学检查表现为充盈性膀胱测压时，在腹压增加而无逼尿肌收缩的情况下出现不随意漏尿。SUI严重影响患者的生活质量，妊娠、分娩损伤、年龄、肥胖等都是其发生的危险因素。根据患者病情的不同，SUI可以采取手术或非手术治疗，但这些方法并不能从组织病理学上解决根本问题。随着组织工程技术的发展，应用脂肪干细胞(ADSC)治疗SUI显示出独特的优势，具有良好的应用前景[1]。我们对近年来ADSC治疗SUI的研究进展进行综述。

1 ADSC的生物学特征

ADSC是一种中胚层起源、具有自我更新和分化潜能的间充质干细胞。相较于其他成体干细胞，它来源丰富、取材简便、对机体创伤小，能够通过细胞自身分化、增殖以及旁分泌功能起到促移植物血管化、修复组织损伤的作用，是当今治疗SUI较理想的种子细胞。在体外从脂肪组织中分离ADSC通常采用酶消化法或不添加蛋白酶作用物的吸附柱法[2]，1 g 自体脂肪组织能够获得约5 000个ADSC[3]，远高于其他传统间充质干细胞的提取量。原代培养的ADSC体外细胞增殖能力强，4 h后开始贴壁，贴壁培养细胞传代后呈梭形及多角状成簇样生长。与骨髓间充质干细胞相似，ADSC表达CD29、CD49、CD44、CDl05等间充质干细胞类型的分子标志物，不表达造血细胞标志物CD34、CD45[4]。此外，ADSC已被证明既缺乏主要组织相容性复合体Ⅱ(MHC-Ⅱ)，又缺乏共刺激分子CD80、CD86和CD40的表达，具有低免疫原性的生物学特征[5]。

2 ADSC治疗SUI的作用机制

2.1 ADSC的多向分化潜能 ADSC作为一种成体干细胞，具有自我更新和多向分化的潜能，在适宜条件诱导下可分化为脂肪细胞、肌肉细胞、成骨细胞、软骨细胞、内皮细胞和神经细胞等。现已证实，ADSC注射到尿道周围后能够分化为平滑肌和横纹肌细胞[6]，应用5-氮杂胞苷诱导ADSC成肌化治疗SUI也取得明确的治疗效果[7]。杨平等[8]应用转化生长因子-β1(TGF-β1)、血小板衍生生长因子-BB(PDGF-BB)体外诱导ADSC分化，发现细胞呈现明显的血管平滑肌细胞特性，并表达血管平滑肌肌动蛋白α(α-SMA)、平滑肌肌球蛋白重链(SM-MHC)以及Calponin等标志物。这些分化可以有效修复盆底肌肉缺陷、保持肌肉拉伸强度。ADSC也可以通过细胞之间的联系，经隧道纳米管向受损的肌细胞运输具有正常功能的线粒体，帮助其他肌细胞恢复固有功能、减少肌细胞的损伤与凋亡，从而最大限度减轻中老年患者尿道外括约肌可能存在的退行性病变[9]。

2.2 ADSC的旁分泌作用 ADSC可以分泌成纤维细胞生长因子1(FGF1)、血管内皮生长因子(VEGF)、趋化因子2(CCL2)、基质金属蛋白酶1(MMP1)等活化因子，起到促进内皮细胞的游走和ADSC分化、增殖的作用，且ADSC自身也可以分化成为血管内皮细胞，共同促进移植物血管生长[10]。一部分SUI患者盆底组织发生胶原含量减少，可导致韧带、筋膜等结缔组织张力降低，支持结构松弛。而ADSC可以分泌多种细胞外基质成分，包括Ⅰ型胶原、Ⅱ型胶原和纤维黏连蛋白，能够起到胶原填充的作用[11]，改善胶原缺失带来的病理变化。

ADSC的旁分泌受到缺氧、细胞因子等多种因素的调节与控制。单纯脂肪移植时常因为移植物不能及时与机体建立起血供联系，导致移植组织的缺血、缺氧和最终坏死，而在添加了ADSC后却能有效避免这种情况的发生。缺氧条件下，ADSC的线粒体会产生大量活性氧,激活ADSC细胞膜表面的受体和非受体酪氨酸激酶(TKs)，接着TK磷酸化激活PI3K-Akt-mTOR和MAPK-ERK信号转导通路，这些信号通路的激活使缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)显著增加。积累的HIF-1α结合到细胞核内的缺氧反应元件后，调节下游靶基因的转录。在这些靶基因中，特别是VEGF基因的表达明显上调，从而起到促进移植物血管化、修复组织损伤的作用。用中和抗体或化学阻滞剂抑制Akt和ERK磷酸化，VEGF的合成会显著减少[12]，组织血管化能力大幅减弱。外源性肿瘤坏死因子α(TNF-α)可以促进ADSC分泌IL-6和IL-8，刺激组织血管生成、免疫细胞浸润[13]。ADSC能够通过前列腺素E2(PGE2)的分泌抑制混合淋巴细胞的反应，使T细胞不能被活化,从而避免移植物相关的排斥反应，使用PGE2抑制剂消炎痛将会削弱ADSC的免疫抑制作用[14]。ADSC还可以释放多种抑制炎症的细胞因子，控制机体免疫状态。例如IL-1a、IL-10 、IL-13的分泌就能够阻止移植组织被机体免疫细胞破坏，并刺激组织修复、再生[15]。

总之，以ADSC为种子细胞的干细胞治疗SUI，其根本机制是ADSC通过旁分泌作用分泌多种细胞因子，参与调控组织生长的微环境，促进新生血管形成，同时ADSC自身也参与细胞的增殖、分化过程，最终达到移植物血管化及组织再生的目的，这些特性使得ADSC治疗SUI具有良好的应用前景。

3 ADSC在SUI治疗中的应用

SUI的临床手术治疗方法包括耻骨后膀胱尿道悬吊术、经阴道无张力尿道中段悬吊术、经闭孔尿道悬吊术等。非手术方法包括生物反馈治疗、盆底功能训练等。这些治疗方式虽近期治疗效果好，但不能解决尿道括约肌障碍的根本问题，且相关并发症较多。而ADSC移植作为一种新兴的方法对于治疗盆底疾病是一种微创而有效的手段[16]。Kuismanen等[17]对5名女性SUI患者进行ADSC联合牛胶原蛋白凝胶和盐水进行尿道注射治疗，其方法是从皮下脂肪分离并扩增ADSC 3周，再将ADSC和胶原蛋白经膀胱镜混合注射到尿道，1年后患者病情均显著改善。

相比于女性，由于男性下尿路解剖结构不同，发生SUI的情况相对较少，一般见于前列腺增生术后和前列腺癌根治术后。Gotoh等[18]选择了11例前列腺手术后出现SUI的患者，将ADSC与脂肪组织的混合物注射到尿道括约肌和尿道黏膜下，1年后8例AUI症状得到明显改善，24 h漏尿量减少了59.8%，平均最大尿道闭合压从35.57 cmH2O增加到44.7 cmH2O，功能性尿道长度从20.4 mm增加到26 mm。对于男性SUI患者，Choi等[19]研究发现，前列腺癌根治手术后出现持续SUI的患者经ADSC联合脂肪组织治疗后，患者尿失禁症状全部得到改善，尿流动力学指标明显好转，尿道壁肌层明显增厚，患者均无炎症、盆腔疼痛、尿急迫等不良反应。以上研究表明，尿道周围注射自体ADSC对于男性前列腺手术后SUI是一种可行、有效的治疗方法。

4 ADSC相关的新型组织工程材料研发进展

针对SUI的填充剂主要有透明质酸右旋糖树脂复合物、胶原、碳颗粒、聚四氟乙烯等材料。这些传统填充剂虽然制备方便，近期疗效佳，但也有远期效果不满意、机体过敏、易产生异物肉芽肿、填充物转移和被组织吸收等缺点[20]。近年来，应用组织工程技术构建的具有高效、持久等特点的尿道或阴道组织工程填充剂也得到大量开发。种子细胞和生物支架是组织工程的两大关键性要素，支架为种子细胞提供可以黏附的表面、模拟体内细胞生存的真实环境、引导组织的依附再生。ADSC相关生物支架的开发与应用，近年来也取得了诸多进展。

4.1 ADSC与丝素蛋白微球复合体 Shi等[21]开发出一种由ADSC和丝素蛋白微球复合而成的新型组织工程填充物，注射到尿道固有括约肌障碍型尿失禁的大鼠模型后,既能对膀胱颈起到支撑作用，又能通过丝素蛋白微球上ADSC的分化和增殖，修复尿道括约肌缺陷，从而较长时间提高漏尿点压力和尿道面积。这种具有β折叠构象的稳定态丝素蛋白经激光共聚焦显微镜三维立体重建和扫描电镜观察显示,ADSC与生物支架黏附生长情况佳，无细胞毒性，还具备一定的生物降解能力，是治疗SUI的理想组织工程材料。

4.2 聚乳酸(PLLA)/聚己内酯(PCL)生物支架 流行病学调查显示SUI的发病率在绝经妇女中较高。这是因为绝经后卵巢功能减退，雌激素水平迅速下降，尿道黏膜萎缩，平滑肌松弛，尿道闭合力下降。雌二醇(17β-E2)能够提高ADSC的多向分化能力，因此研究者最近研发出了可以携带17-βE2的支架。Feng等[22]利用PLLA和PCL制备成共混纳米纤维支架，仿生细胞生存依赖的基质内环境，并将17-βE2混合培养的ADSC接种于其上，发现纳米支架的生物相容性好，并且在适宜浓度的17-βE2诱导下使用PLLA/PCL支架可以显著提高ADSC增殖能力和成肌化能力。这种新型组织工程复合物将可经皮肤吸收的17β-E2与具有一定生物力学强度的纳米支架材料有机结合起来，既可以补充机体内雌激素水平,也可以对盆底局部组织起到支持、修复作用，具有极大的开发潜力。

5 展望

ADSC相关的治疗措施为SUI新型治疗手段的开发提供了更为广阔的思路。从早期ADSC单独注射，到目前与细胞因子、成纤维细胞等联合注射，从传统生物支架到新型生物支架的开发与应用，这些技术改进极大提高了ADSC治疗SUI的临床效果。但也有体外及动物实验表明，ADSC可能会促进肿瘤细胞生长，增强其侵袭及转移能力。而且，ADSC分离及体外扩增制备的所需时间较长、经济成本高。因此，尚需进一步深入研究ADSC治疗SUI的应用方法，以形成高效安全的ADSC治疗方案。