脂肪间充质干细胞在创面愈合中的应用
2022-03-17王彤刘毅
王彤 刘毅
[摘要]皮肤的创面愈合是一个相对复杂的生物学过程,此过程中需密切协调级联反应来恢复和修复损伤部位,包括细胞迁移和增殖、血管生成、细胞外基质沉积和重塑。在愈合过程中,ADSCs起着不可或缺的作用,而经过特殊处理后的ADSCs可大大加快创面愈合过程,特别是对类似于癌性创面、失神经创面、内分泌疾病等引发的难愈性溃疡创面等特殊创面的治疗,ADSCs的应用还有待开发。本文从ADSCs在创面愈合中的作用机制、经过特殊处理的ADSCs在创面尤其是在难愈性创面的应用等方面进行综述。
[关键词]脂肪间充质干细胞;创面愈合;细胞-支架复合物;难愈性创面;外泌体
[中图分类号]R641 [文献标志码]A [文章编号]1008-6455(2022)02-0172-06
Application of Adipose Mesenchymal Stem Cells in Wound Healing
WANG Tong, LIU Yi
(Department of Burn and Plastic Surgery, Wound Repair,the Lanzhou University Second Hospital, Lanzhou 730050,
Gansu, China)
Abstract: Wound healing is a relatively complex biological process.A closely coordinated cascade of responses is required to restore and repair damages, including cell migration and proliferation,angiogenesis, and extracellular matrix deposition and remodeling.ADSCs play an indispensable role in the healing process, ADSCs after special handing can greatly accelerate the wound healing process, especially for the treatment of peculiar wounds such as carcinomatous wounds, denervation wound, refractory ulcer wounds caused by endocrine diseases. The application of ADSCs has yet to be exploit. In this paper, the mechanism of action of ADSCs in wound healing and the application of ADSCs after special handing in wound healing, especially in refractory wounds, were reviewed.
Key words: adipose-derived stem cells; wound healing; cell-scaffold complex; refractory wound; exosome
随着组织工程的兴起,干细胞相关研究也如火如荼地进行,ADSCs作为一类来源广泛、获取简易的干细胞群,逐渐在学科领域与临床方面广泛应用,在整形美容领域,ADSCs是良好的填充材料,后来经过研究发现在创面的愈合过程中也扮演着不可或缺的角色,ADSCs通过影响多种细胞的功能来分泌多种生物活性因子促进血管形成,且在体内、外均可以向多种细胞分化,促进创周细胞组织增殖来参与损伤的修复,最终实现促进创面愈合的作用。细胞疗法与组织工程的飞速发展给临床促进创面愈合提供了新的可能。
1 脂肪干细胞在创面愈合中的作用机制
1.1 ADSCs向成纤维细胞、表皮细胞定向分化,促进创面再上皮化:已经发现ADSCs能够分化为成纤维细胞,向创基迁移并通过增加I型胶原和III型胶原的合成促进皮肤伤口愈合,Zhou等[1]提出这种分化是由CK19、波形蛋白和I、III型胶原表达增加引起的,可能是由脂肪细胞外基质诱导的。诱导ADSCs向表皮细胞定向分化表达CK10、CK14、CK19,此种诱导分化效果高于使用单纯的EGF。有学者利用EGF及维甲酸等诱导ADSCs分化10 d后,细胞即出现铺路石样改变并高效表达CK19。同时,ADSCs在全反式维甲酸的诱导作用下分化为上皮细胞,表达上皮细胞表面标记物CK18,不再表达波形蛋白(Vimentin)等干细胞特有标记物。Ebrahimian将ADSCs在角质细胞条件培养基中培养3周后发现ADSCs向角质形成细胞分化并且表达K14和K5[2]。
1.2 产生刺激新血管形成的生长因子,增加血管生成:新生血管形成是修复受损组织,创建新的血管网络并增加再生所需的氧气和营养供应的重要过程。脂肪组织的血管密度较其他组织更高,也可归结于ADSCs的这一特性。
Samberg M等[3]研究了接种在富血小板的血浆水凝胶中的ADSCs,参与新生血管生成的特定基因的表达,包括α-平滑肌肌动蛋白、血管內皮生长因子、血管生成素-1和血管生成素-2等。ADSCs不仅通过分化为上皮细胞刺激血管生成,而且还通过旁分泌活性血管生成因子。ADSCs分泌血管内皮生长因子和转化生长因子(TGF-β1),并与血管生成表达增加相关。与血管内皮生成密切相关的标记物,如:CD34,CD133和ABCG2,内皮祖细胞被驱动以分化成内皮细胞表型。超过30种miRNA上调或下调血管生成,miRNA可能具有影响血管生成的下游作用,包括VEGF表达增加,特别是miR-126和miR-132参与了血管内皮细胞的增殖和迁移,miR-296也与新血管生成有关[4]。
1.3 旁分泌作用促进组织修复:近年来,研究发现ADSCs外泌体对创面的修复有一定效果。ADSCs通过胞吐的方式向细胞间质分泌微粒(Micro-vesicles)及出芽方式分泌外泌体(Exosomes)来实现免疫调节等功能。这些微粒通过细胞间的信息传递来促进细胞生长与组织修复[5]。
成纤维细胞可以吸收内化ADSCs的外泌体,并且以剂量依赖的方式刺激细胞迁移、增殖和胶原合成,增加N-cadherin、cyclin-1、PCNA和胶原Ⅰ型和Ⅲ型的基因表达。体内跟踪实验表明,ADSCs的外泌体可以在小鼠皮肤切口模型中被募集到软组织创面,显著促进皮肤伤口愈合;组织学分析显示,在创面愈合早期,外泌体通过全身给药的方式增加了Ⅰ型和Ⅲ型胶原的合成,而在创面愈合后期,外泌体可以通过抑制胶原的合成来减少瘢痕形成。总之,ADSCs外泌体可通过优化成纤维细胞的特性促进皮肤伤口愈合[6]。
Choi等[7]研究表明,ADSCs-exo表达外泌体标记CD63、CD9和HSP70,而这些标记在ADSCs裂解物中均不存在;流式细胞仪分析显示,ADSCs-exo对CD63、CD9和CD81呈阳性。将PKH26标记的ADSCs-exo与人真皮成纤维细胞(HDF)共同孵育24 h后,发现PKH26的红色荧光位于HDF的细胞质内,表明ADSCs-exo可以内置到HDF中显示与皮肤再生相关的基因,其与CD34、I型胶原蛋白、弹性蛋白和角质形成细胞生长因子(KGF)的表达以剂量依赖性方式增加。ADSCs-exo刺激了HDF增殖,其迁移率以类似的方式增加。同样,通过FACS进行细胞周期分析表明,经ADSCs-exo处理能显著增加S期细胞数量。
1.4 促进细胞增殖和迁移作用:ADSCs可以通过细胞间的直接接触或者分泌多种细胞因子促进相邻组织细胞的增殖和迁移来提高创面愈合速度。ADSCs通过Transwell培养方式可促进HDF增殖以及迁移[8],经过TGF-β1[9]处理后的ADSCs对HFD的迁移作用更强。胰岛素[10]促进了ADSCs对血管内皮细胞的迁移作用。基质细胞衍生因子1 (SDF-1)是一种有效的趋化细胞因子,通常由骨髓基质细胞产生,在干细胞动员、炎症细胞浸润和血管生成中具有特殊功能,已发现SDF-1在伤口愈合过程中调节和控制ADSCs的迁移[11]。
2 ADSCs应用于创面的治疗方式
ADSCs应用于创面的治疗方式分为以下几种:单纯ADSCs、预处理后的ADSCs、ADSCs-支架复合物、植皮和皮瓣移植物中应用ADSCs、ADSCs衍生的微泡或胞外体。近年来,对于预处理后干细胞与细胞-支架复合物的疗效研究颇有成效。
2.1 预处理后的ADSCs促进创面愈合
2.1.1 低氧处理ADSCs:Haubner F等[12]证实在体内低氧通过上调HIF-1α的表达,促进FGF、VEGF、HGF、胎盘生长因子(PGF)的分泌,促进微血管生成,提高组织的氧含量。在体外,HIF-1α在ADSCs中的过度表达减轻了高糖诱导的MAEC细胞增殖和迁移缺陷,并显著抑制ADSC活性氧和8-羟基脱氧葡萄糖水平,从而减少细胞凋亡和提高存活率。HIF-1α在ADSCs中的过度表达可有效缓解高糖诱导的旁分泌功能障碍,减少氧化应激和DNA损伤,提高生存能力,并增强ADSCs对糖尿病伤口愈合的治疗作用[13]。缺氧预处理的大鼠ADSCs条件培养基可通过调节炎症细胞浸润,促进伤口上皮和胶原蛋白沉积来加速全层皮肤缺损伤口的愈合[14]。低氧环境下的ADSCs-CM亦能促进毛囊中毛乳头细胞以及表皮角质形成细胞的增殖,从而诱导毛发进入生长期,促进毛发再生[15]。
2.1.2 机械因素处理ADSCs:机械拉伸预处理可增强ADSCs引导的巨噬细胞从M1极化到M2极化,巨噬细胞与拉伸型ADSCs(ms-ADSCs)共培养后,iNOS、TNF-α和IL-6mRNA水平显著降低,而Arg-1、CD2016和IL-10mRNA水平则相反。组织学研究和免疫组织化学研究表明,伤口中TNF-α、IL-1β和IL-6呈低表达,而IL-10、VEGF和胰岛素样生长因子-1则呈高表达。此外,根据iNOS/Arg-1免疫荧光,ms-ADSCs处理导致M1/M2比值下降证明ms-ADSCs治疗可显著加速伤口愈合和炎症反应[16]。
有研究表明[17]单细胞悬液的注射导致了岛状聚集体的形成和注射细胞的坏死,研究者们常用温敏培养基技术、磁化目标细胞等技术制备细胞膜片(CS),ADSCs片显示出有效的旁分泌活性,它们可分泌VEGF,并潜在地分化成血管周围细胞以支持新血管的构建。Yuka Kato等研究中表明[18],糖尿病创面在植入ADSC-CS 2周后与对照组相比,移植组伤口中的血管密度增加了约2.5倍,VEGF、HGF、TGF-β1、IGF-1、EGF和KGF也较对照组显著增多。
2.1.3 对ADSCs进行基因修饰:在基因层面对ADSCs进行加工修饰可取得更好的治疗效果。转录因子E2F1是调节ADSCs旁分泌作用的重要靶点,抑制E2F1的表达可以增强ACSCs的旁分泌功能。研究表明:敲除E2F1基因后的ADSCs能够上调其旁分泌细胞因子中VEGF和TGF-β1的表达,促进成纤维细胞的增殖和迁移及创面血管化和胶原沉积,加快创面愈合进程。Kang 等利用病毒转染使ADSCs过表达VEGF,明显加快缺损骨再生和促进新生血管增殖[19]。
2.1.4 ADSCs与其他细胞共培养:人原代表皮角质形成细胞(HPEK)与hADSCs在胶原-玻璃凝胶膜上共培养后,细胞增殖和黏附能力增强,其分化受到抑制,提示hADSCs可维持HPEK的未分化状态,促进HPEK增殖以修復创面[20]。
2.2 ADSCs-支架复合物应用:用于软组织修复的支架应具有可降解性,这种降解性最好是与创面愈合具有同步性,以免在创面愈合过程中形成异物残留;具有一定的孔隙率,可以均匀整合细胞或细胞因子等共同应用于创面;同时具备低免疫原性、较好的生物组织相容性,绝不能引起局部组织发生异物免疫反应;有一定的机械强度和良好的可塑性,以便于根据创面的形状进行重塑,但植入创面后可以持久维持一定的机械强度;有一定黏附性,与细胞共同植入创面后便于细胞黏附与迁移。近年来,各种支架材料层出不穷,研究者致力于寻找创面修复效果良好、制备简易及造价适宜的支架材料。
ADSCs与支架合成真皮替代品[21],Meruane MA等从离心沉淀中获得的“新鲜细胞”不做扩增与纯化直接接种于支架创面替代皮肤覆盖创面,这种方法的主要优点是缩短了取样后细胞制备的时间,更适合临床使用,与单独的支架相比,将ADSCs接种到支架上产生了更大的局部血管化能力,这种差异在接种于创面的第三周更加明显。
廖筱梅等[22]制备的ADSCs与温敏氯化壳聚糖(Chitosanchloride,CSCl)凝胶复合物应用于小鼠深Ⅱ度烧伤创面,术后7d,创面修復进入纤维增生期,较之单纯使用温敏 CSCl凝胶和空白对照组,其胶原沉积及真皮层炎细胞浸润更为丰富;术后21d,新生表皮厚度与创面新生微血管数也显著增加CD31阳性表达细胞数明显高于其他两组,表明ADSCs/温敏CSCl凝胶复合物可以通过增加大鼠深Ⅱ度烧伤皮肤微血管数量来加速创面修复。
聚羟基乙酸/聚乳酸(PGA/PLA)具备良好的机械性能、适宜的降解能力和可个性化定制的特性,很容易地进行调整和优化,并且能够构建具有指定孔隙大小和机械强度的支架结构,hADSCs-PGA/PLA在体外具有低免疫原性和良好的免疫抑制能力。该支架在诱导hADSCs获得成熟内皮细胞表型方面具有协同作用,hADSCs-PGA/PLA直接参与新生组织血管化,加快皮肤损伤愈合的速率,同时可促进毛囊和皮脂腺等组织的再生,也有利于新生皮肤组织胶原纤维排列的正常化,最终提高皮肤组织愈合质量[23]。
体外实验表明,接种于聚乙烯醇水凝胶中的ADSCs促进成纤维细胞的增殖和迁移[24],与不含ADSCs的聚乙烯醇水凝胶相比,聚乙烯醇水凝胶中的ADSC表现出更快的伤口愈合。接种在脱细胞真皮基质(ADM)上的ADSCs可以促进伤口愈合,促进血管生成,并有助于新形成的血管系统,细胞追踪实验表明,术后第14天,标记的ASCs与血管内皮生长因子或内皮细胞标记物vWF染色共定位。与硅、硅-ADSCs、单纯ADM组相比,ADM-ADSCs组的肉芽厚度最大。ADM-ADSCs组愈合率约80%,ADM组约为60%,而在第14天,两组的再上皮化几乎完成。ADM-ADSCs组的血管密度显著增加[(7.79±0.40)条血管/视野],而单纯ADM组的血管密度为(5.66±0.23)条血管/视野(n=4,P=0.05)。
综上所述,这些结果表明ADSCs促进了伤口愈合,其表现为肉芽沉积、上皮形成和血管侵袭的增强[25]。当ADSC植入纳米纤维-ADM支架时[26],伤口闭合率较高,愈合过程明显加快。同时,发现与没有细胞的双层支架相比,使用双层-ADSCs组在第14天炎症减轻。同种异体ADM中的ADSCs[27],无细胞真皮基质,可减轻挛缩,特别是接种成纤维细胞或SVF细胞后。真皮基质提供了抵抗收缩的结构支撑。当上皮形成完成时,负责收缩的肌成纤维细胞消失,因此,更快的表皮再生抑制了伤口收缩。Glyaderm是人类同种异体供体皮肤,通过甘油保存和NaOH孵育,所有抗原结构和细胞都已被去除。Glyaderm由正常的胶原蛋白-弹性蛋白纤维网络组成,因此,为向内生长的成纤维细胞、血管或接种在其上的其他细胞提供了最佳的三维纤维结构。通过无细胞基质将它们引入伤口的局部缺血环境中,可以通过促进炎症、肉芽和新血管形成来有效加速伤口愈合。除了这种间接的旁分泌效应外,通过分化为内皮和上皮谱系直接促进伤口愈合。与正常Glyaderm处理的伤口相比,ADSCs接种的Glyaderm观察到显著加速的愈合。组织学结果表明,在第3天至第7天,ADSCs侧的炎症期增加,肉芽组织和血管形成明显增多。
与传统的ADM支架相比较,新型胶原海绵支架(NCSS)具有完整纤细的胶原纤维,以及更加柔软、疏松的形态,孔隙率更高(×600 vs ×500)[28]。该胶原支架具有明显的三维结构,有利于细胞的黏附、增殖和生长;生物孔隙直径大,有利于细胞浸润生长;细胞黏附率和迁移率高,无明显细胞毒性,但有一定的机械强度和良好的可塑性;还可以完全覆盖伤口,防止细胞感染。ADSCs联合NCSS修复裸鼠背部全层皮肤缺损后,创面愈合率明显高于其他组,表明构建的新型组织工程皮肤替代物能显著促进创面愈合。将P4ADSCs接种到传统的ADM支架材料上后第3天、第7天,H&E染色显示细胞在支架基底膜表面仅以单层形式生长,无明显的皮内浸润;而ADSCs接种到NCSS后的第3天和第7天,干细胞突破基底层呈浸润性生长;浸润深度也随着时间的延长而明显增加,细胞数量也显著增加。
ADSCs植入PRP水凝胶支架,PRP中含有高浓度血小板,可释放生长因子和细胞因子,包括PDGF、bFGF、VEGF、IGF-10以及TGF-β。PRP联合ADSCs局部移植可能通过增加血管生成和神经发生,在促进压力性损伤(Pressure injury,PI)伤口愈合方面发挥协同作用,PRP延长了ADSCs的存活时间。然而单纯血小板凝胶拉伸强度小,且不能保持形状,需隔绝水,或者更重要的是,无法保留现存的生长因子。但在血小板凝胶化之前将血浆聚乙二醇化。该过程可以将溶液中的纤维蛋白原以及其他蛋白质和生长因子交联,一旦形成了水凝胶,这些因子可以缓慢释放到伤口中,并有助于协调伤口愈合过程[29-30]。
ADSC和明胶基水凝胶(GBH)创伤敷料[31],明胶具有化学和生物特性的独特组合,例如可热降解、最佳的细胞向内生长、低免疫原性和优异的生物相容性等,对未来的细胞治疗和临床应用非常有吸引力。在Hsu LC等初步研究测试中发现,当使用自行建立的GBH结合ADSCs及其培养基时,受损皮肤显示出明显更强的修复和促进伤口愈合的作用。研究发现,明胶海绵伤口敷料不仅能产生凝胶结构作为细胞接种载体,还能为ADSCs在愈合皮肤伤口时释放细胞因子和组织生长因子模拟良好的微环境。
将ADSCs和纤维蛋白凝胶构建的支架复合物植入皮肤缺损部位,对比单纯自体皮瓣移植组、ADSCs移植组及纤维蛋白凝胶移植组,在皮肤血流量、微血管密度、创面愈合速度、皮瓣成活率方面都有明显优势[32]。纤维蛋白凝胶作为良好的结构支撑,为干细胞的定向分化、迁移和修复功能提供了稳定的微环境和活性场所。与模型组自体皮肤移植相比,对皮肤损伤的修复效果更好,证明工程技术提供的修复替代物具有更好的安全性和有效性。
在角质细胞包被的ADSCs接种纤维蛋白组织支架复合物中,ADSCs通过直接血管分化或旁分泌方式刺激新生血管生成和胶原合成,增强局部微血管网络和胶原沉积来加快组织再生,ADSCs在纤维蛋白组织支架内的增殖、迁移和自发分化是由血管生成引起的,血管生成是通过营造出适宜ADSCs和内皮细胞生长繁殖的微环境来促进的。三维纤维蛋白基质提供了足够的物理支撑和表面积,增加了ADSCs的活性,它是一种可生物降解的自体材料,尚未有组织反应的报道[33]。此外,ADSCs在纤维蛋白组织支架内三维分散并形成周围的细胞外基质对于组织再生、快速血管生成和受体部位的准备尤为重要。
3 ADSCs在一些难愈性创面治疗中的应用
现阶段临床上对于难愈性创面的界定标准尚未统一,通常认为基于多种因素所引发的,经超过8周的常规治疗仍未愈合或是未呈现出愈合趋势的创面[34]。大致包括外伤性创面、压迫性溃疡、脉管源性溃疡、代谢性与自身免疫性溃疡、耐药菌或特殊病原菌所致感染性溃疡等慢性创面。难愈性创面的特征包括:①多伴随血运不良的骨、肌肉、肌腱等深部组织的外露;②伴随异物、坏死组织残留或潜腔形成等;③创面周围组织血液循环差[35]。
3.1 脉管相关疾病创面:有研究证实镰状细胞病患者中有8%~10%患有下肢溃疡。慢性镰状细胞性下肢溃疡的成功愈合需要招募新的细胞群来永久改善创面愈合条件。有人采用皮肤移植结合脂肪移植,治疗慢性镰状细胞溃疡[36]。Marino等使用ADSCs用于治疗动脉性下肢慢性溃疡,在所有的病例中,注射到溃疡边缘都会使溃疡的直径和深度减小,说明ADSCs移植可显著改善非血管化危重肢体缺血患者的血管重建和组织灌注。肌注ADCSs可作为一种安全的替代方法,以实现对其他治疗方法无效的危重肢体缺血患者的促血管生成治疗[37]。
3.2 糖尿病创面:ADSCs用于创面治疗时,首先需要一个健康和干净的伤口床,无失活组织,引流通畅,伤口周围组织没有浸渍或硬化[37]。在植入ADSCs之前还需纠正蛋白酶水平,这对于治疗效果是否满意至关重要。局部创面的环境会损害创基细胞和趋化细胞,具体表现为由氧供不足和血液灌注不良所导致的代谢产物的积聚,而所有的慢性创面的细菌都是由来自周围皮肤或局部环境进行二次定植的。在慢性创面愈合过程中,创面渗液中的促炎性趋化因子升高增强了ADSCs的迁移能力;而MMP-9参与细胞外基质的降解,无论是在重塑还是再上皮化过程中都起着关键作用,慢性创面渗液可诱导ADSCs中VEGF和角质形成细胞MMP-9的表达进一步增强,促进创面加速愈合[38]。ADSCs参与的细胞疗法可以为糖尿病创面愈合提供最大的益处,因为细胞持续提供的生长因子随着伤口愈合的不同阶段而适应不断变化的微细胞环境,以至于在创面愈合的所有阶段都能够发挥细胞治疗的优势,最终达到促进创面愈合的效果[39]。Lang Chen等[40]實验证明,ADSCs可以通过促进血管生成和抗炎来促进糖尿病创面的愈合过程,该过程与VEGF-PLCγ-ERK1/2信号通路和内皮祖细胞的募集和分化有关,这些发现为糖尿病溃疡创面的治疗开辟了新的前景。
3.3 脂肪营养不良创面:脂肪营养不良的临床特征包括周围性脂肪萎缩和中央性脂肪肥大,分为先天性和获得性脂肪营养不良,脂肪萎缩是脂肪营养不良的一种形式,由于暴露部位(如:面部和四肢)的软组织过度丢失,大大降低患者的生活质量。
核苷逆转录酶抑制剂(NRTIs)引起的脂肪营养不良与其在线粒体中的作用有关,从而导致脂肪细胞凋亡;蛋白酶抑制剂(PIs)对线粒体的影响不如NRTIs,但很明显,PIs通过在脂肪细胞中积累未处理的蛋白质来诱导内质网(ER)应激,后者是未折叠蛋白反应(UPR)依赖性凋亡的诱导因子。HIV感染者因接受高活性抗逆转录病毒治疗(HAART)后所致的身体暴露部位(如:面部和四肢)的脂肪萎缩,大大降低了患者的生活质量。Suzuki等研究证实,接受HAART治疗的HIV感染患者分离的ADSCs仍然保留足够的生物和生理活性,其生长动力学、饱和密度、克隆效率和脂肪细胞分化潜能和HIV未感染者相比无明显差异,可用于重建皮下脂肪组织,填充面部及四肢凹陷。HIV感染患者的ADSCs是自体干细胞治疗脂肪营养不良的理想来源。此外,使用ADSCs的组织再生涉及间接效应,通过分泌生长因子加速伤口愈合。目前,面部脂肪营养不良已被公认为HAART常见的副作用,自体脂肪移植是一种有效的治疗方法[41]。
3.4 放射性损伤创面:放疗是恶性肿瘤的重要辅助治疗措施,但电离辐射(Ionizingradiation,IR)在抑制肿瘤细胞的同时,也对正常组织造成了一定的放射性损伤(Radiation-induced injury,RII),降低了患者的生存质量。早期扩大清创,皮瓣移植是有效的治疗方法,但是IR通过释放活性氧,损害微血管,导致组织缺氧和细胞因子分泌异常,最终导致微环境失衡,大大增加了放疗区域创面愈合延迟或不愈合的风险。研究证实ADSCs借助其分泌各种细胞因子,调节炎症反应、免疫反应,促进新生血管生成,抗氧化、抗凋亡等作用直接分化替代受损的细胞,协同治疗IR等原因引起的难愈性创面[42]。
全身性的辐射暴露通常会改善机体免疫反应、细胞增殖和全身分化能力;因此,早期给药的细胞,最好是抗辐射、细胞更新和高分化能力的细胞,来自骨髓或脂肪细胞的干细胞是最佳选择。而当局部辐射损伤发生在急性期时,体外细胞增殖曲线显示hMSCs具有抗辐射能力,能够产生蛋白,避免细胞凋亡,使用自体干细胞进行创新性治疗的可能性很大。
体外照射20 Gy后,hMSCs仍具有较强的增殖能力。在体内,4 Gy大鼠全身照射后MSCs在骨髓中仍能存活。在20 Gy照射的皮肤和软组织上,立即用细胞和细胞因子浸渍人工真皮,可以显著改善脂肪血管生成,重建真皮结构,减少炎症性。这些都给利用患者自身脂肪组织衍生干细胞对放射性损伤进行再生医学和外科治疗提供了可能性。对于全身性辐射损伤的治疗,受损皮肤和皮下组织的早期修复与血液学和肠道系统复苏同等重要。Sadanori Akita等的临床实验已表明有全身性疾病的老年患者成功地用自己的ADSCs治疗顽固性局部放射损伤。ADSCs治疗后81 d,慢性放射性损伤完全愈合,术后103 d对外界刺激有耐受性,皮肤、皮下组织、骨和肌肉再生愈合[43]。
有研究表明,头颈癌患者放化疗后的唾液腺组织功能损伤严重,传统疗法疗效差,Eun-JaeChung等以透明质酸水凝胶(HA-gel)为载体,将ADSCs局部输送至因辐射损伤的唾液腺可有效还刺激辐射损伤腮腺组织再生[44]。
4 总结与展望
间充质干细胞的临床应用技术日趋成熟,而ADSCs因其具有自我更新和多向分化能力,可旁分泌多种生物活性因子、可塑性强、免疫原性低,同时致瘤致畸风险较低,在适宜诱导环境下可定向分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞等。ADSCs已经广泛用于骨组织及软骨组织缺损的修复,皮肤损伤的修复、糖尿病和免疫调节等疾病治疗。虽然ADSCs疗法被认为是一种实用有效的组织再生方法,但它也有一定的局限性,例如:与年轻供体细胞相比,缺乏来自较老供体的ADSCs,这些供体细胞数量较少,细胞衰老速度较快。此外,基于细胞疗法需要足够的细胞数量,且从年龄较大的供体中获得的干细胞数量有限,不足以重复甚至二次使用。已有从猪或狗中获得的干细胞用于异种移植,有效治疗犬骨关节炎并且它不会引起任何炎症或过敏反应[45-46]。更多的治疗目前仅限于动物实验,其中的修复机制仍有待进一步的研究,ADSCs不仅仅用于組织工程构建来修复各种组织缺损,也是联合各种细胞因子促进创面愈合的有力武器。
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[收稿日期]2020-12-10
本文引用格式:王彤,劉毅.脂肪间充质干细胞在创面愈合中的应用[J].中国美容医学,2022,31(2):172-177.
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