脂肪干细胞外泌体提高脂肪移植存活率的研究进展

尹从洋 公美华 邹同荣 谢林海

[摘要]脂肪移植是外科治疗组织缺损、凹陷的重要治疗手段，脂肪细胞具有来源丰富、良好的组织相容性等优点，成为了整形外科治疗的一个重要手段。但是，传统的脂肪移植存在移植物存活率低、术后效果不稳定等局限，随着细胞辅助脂肪移植的发展，脂肪移植的存活率有了一定的提高，却没有根本解决高吸收率的问题，且可能存在致瘤等潜在风险。脂肪干细胞外泌体的发现有望改变这一现状。

[关键词]外泌体；脂肪干细胞；脂肪移植；炎症；血管化

[中图分类号]R622+.9    [文献标志码]A    [文章编号]1008-6455（2024）04-0183-03

Research Progress of Adipose Stem Cell Exosomes to Improve the Survival Rate of Fat Transplantation

YIN Congyang1， GONG Meihua2， ZOU Tongrong3， XIE Linhai2

（1. The First Clinical College of Gannan Medical University， Ganzhou 341000， Jiangxi， China; 2. Department of Plastic Surgery， the First Affiliated Hospital of Gannan Medical College， Ganzhou 341008， Jiangxi， China; 3.Department of Plastic and Burn Surgery， the First Peoples Hospital of Yibin， Yibin 644000， Sichuan， China）

Abstract： Fat transplantation is an important surgical treatment for tissue defects and depressions. Adipocytes have the advantages of abundant sources and good histocompatibility， and become an important method for plastic surgery. However， traditional fat transplantation has limitations such as low graft survival rate and unstable postoperative effect. With the development of cell-assisted fat transplantation， the survival rate of fat transplantation has been improved to a certain extent， but the problem of high absorption rate has not been fundamentally solved. Potential risks such as possible tumorigenesis. The discovery of adipose stem cell exosomes is expected to change this situation.

Key words： exosome; adipose-derived stem cells; fat transplantation; inflammation; vascularization

脂肪移植是作為组织填充的有效手段，其高吸收率一直以来是一个亟待解决的问题，不仅使术后效果不稳定，还增加了患者多次手术的痛苦及经济负担。脂肪移植存活率的影响因素主要包括：供区脂肪细胞的损伤情况、受区原血供条件和移植后血供早期重建、移植细胞的数量以及感染[1]。上述因素中的任意一项都会影响移植物的存活，由此解决脂肪移植高吸收率的问题，可以通过优化以上因素来实现。近来发现的脂肪干细胞外泌体（Adipose-derived stem cells-exosomes， ADSCs-Exos）是脂肪干细胞旁分泌释放的重要成分，它可以通过多种途径发挥作用，从而促进血管生成、细胞增殖和迁移、调节免疫等作用，达到提高脂肪移植存活率的目的[2]。

1  ADSCs-Exos的分离与提纯

外泌体的大小、含量、功能具有组织特质性，目前外泌体分离提纯技术无法实现将外泌体与具有相似生物物理特性的脂蛋白和来自非核内体途径的细胞外囊泡完全鉴别，导致外泌体纯度较低。常见的方法有聚合物沉淀法、免疫亲和捕获技术等[3]，其中超速离心法（Ultracentrifugation， UC）是目前应用最广泛的外泌体分离技术，也被称为外泌体萃取分离的金标准[4]。其具体步骤是将无胎牛血清的脂肪干细胞培养液培养脂肪干细48 h后提取上清液，经过以下步骤进行操作：①低速离心，300 g、10 min，保留上清液，目的是去除死细胞和较大的凋亡碎片；②高速离心，1 000～20 000 g、40 min，进一步去除较大的囊泡及碎片；③超高速离心，100 000～200 000 g、70 min，2次，得到外泌体[5]。这种方法操作繁琐，提取的外泌体量较少，耗时长（至少4～5 h），纯度相对较低，需进一步提高外泌体纯度及效率，找到高效富集外泌体的技术仍是亟待解决的问题。

2  ADSCs-Exos提高脂肪移植存活率

2.1 调节炎症反应：移植后脂肪组织抗感染能力差，血供也较差，容易发生感染，炎症对于移植脂肪细胞的存活具有十分重要的影响。现有研究表明，ADSCs-Exos可以通过炎症细胞及炎症因子的释放来发挥控制炎症的作用，这对于维持移植后组织代谢稳态具有重要意义，可以有效减少移植脂肪的坏死[6]。

2.1.1 调节巨噬细胞极化：巨噬细胞是异质性的，其表型和功能受周围微环境的调节。通常存在两个不同的亚群：M1型和M2型。在炎症发生的初级阶段，巨噬细胞首先表现为M1表型，释放TNF-α、IL-1β、IL-12和IL-23等促炎因子來对抗刺激，但是如果M1型持续表达，它会导致组织损伤。此时，M2巨噬细胞分泌大量的IL-10和TGF-β等抗炎因子抑制炎症，促进组织修复、重塑、血管生成，保持内稳态[7]。在一定条件下两种细胞可以发生分型转换，因此M1/M2巨噬细胞的平衡极化影响着炎症的最终发展[8]。

现有研究发现，ADSCs-Exos可以通过下调M1表型巨噬细胞中的TNF-α、IL-6表达，同时上调M2型巨噬细胞中Arg-1和IL-10的表达来减轻炎症，并证实了ADSCs-Exos可以促进M1型巨噬细胞向M2型巨噬细胞的转化[9]。据报道，外泌体中存在高度稳定的miRNAs可转移到受体细胞并在受体细胞内发挥作用，这些miRNAs在RNA沉默和基因表达的转录后调节中发挥作用[10]。Li R等[11]研究发现ADSCs-Exos通过富集miR-451a来抑制巨噬细胞游走抑制因子（MIF）的表达来促使M1向M2极化。MIF作为一种炎症细胞因子参与免疫调节，其抑制剂可抑制M1型巨噬细胞的激活和NO、TNF-α和IL-6等炎症因子的表达[12]。另外，Hao X等[13]研究发现ADSCs-Exos通过let-7c下调调节巨噬细胞极化的转录因子CCAAT/增强子结合蛋白（C/EBP）-δ致促炎的M1巨噬细胞衰减和抗炎的M2巨噬细胞升高。赵汇等[14]实验证明ADSCs-Exos通过p-STAT3的表达使巨噬细胞中M2相关表型精氨酸酶l（Arg-1）表达的上调促进巨噬细胞向M2型转化。M2型巨噬细胞除了抗炎作用以外，还具有修复能力，可以提高脂肪移植物的保留率。

2.1.2 调节炎症因子：炎症因子作为炎症的调节因子，在炎症的发生发展中起着重要作用，炎症因子对于调节巨噬细胞也起着至关重要的作用。炎症开始阶段各种应激源诱导的M1巨噬细胞极化，M1巨噬细胞通过分泌促炎的TNF-α、IL-1和IL-6等炎症因子，从损伤部位清除病原体和碎片，随后M2巨噬细胞分泌抗炎的IL-10和TGF-β等抗炎因子拮抗炎症，在炎症因子的辅助下巨噬细胞控制着炎症发生的结局[15]。秦勤等[16]在关于过敏性鼻炎的研究中证实，ADSCs-Exos可以通过抑制TLR4/NF-κB通路调控下游基因表达，减少TNF-α、TNF-γ、IL-1β、IL-6等炎症因子的分泌，减轻炎症。Fan L等[17]研究中发现，骨髓间充质干细胞衍生的外泌体可以抑制LPS诱导的PCI2细胞凋亡，减少了包括TNF-α、IL-1β在内的促炎因子的分泌，并促进了包括IL-10和IL-4在内的抗炎因子的分泌。Zhao H等[18]发现ADSCs-Exos通过减少炎性细胞因子的表达，如IL-4、IL-23、IL-31和TNF-α，可以改善特应性皮炎样症状。

2.2 促进血管生成：移植后早期血供充足对移植脂肪的命运至关重要。陈珂欣等[19]研究发现ADSCs-Exos可显著促进损伤组织的血管形成，并具有与脂肪干细胞相似的血管生成效果，且脂肪干细胞分泌的细胞外囊泡与脂肪组织共移植能显著提高移植物的成活率。但是目前ADSCs-Exos促进血管生成的潜在作用机制尚不明确。在影响组织新生血管形成血管生成的众多因素中，血管内皮生长因子（Vascular endothelial growth factor， VEGF）A是最重要的细胞因子之一，VEGFA可以促进血管内皮细胞增殖，并诱导形成小管样结构。研究发现，组织中的成纤维细胞可以表达包括VEGFA在内的多种促血管生成因子，这一结论也在孟文霞等[20]的研究中得到证实，他们发现活化的成纤维细胞可以调控血管生成，促进血管内皮细胞迁移。此外，卢颖洁等[21]研究发现ADSCs-Exos分泌的miR-486-5p可以通过抑制Sp5的表达促进血管内皮细胞生成，促进成纤维细胞的生成和迁移，加速创面早期血供的建立，从而促进愈合。陈珂欣等[19]则通过蛋白印迹技术和实时定量PCR，比较ADSCs-Exos组与对照组脂肪移植物VEGR/AKT通路的激活情况及VEGF、AKT的表达和AKT的磷酸化程度。得到结果ADSCs-Exos与脂肪共移植可以激活VEGR/AKT通路，促进脂肪移植物的血管形成。除此之外，淋巴细胞、碱性成纤维细胞生长因子、IL-8、胰岛素及胰岛素样生长因子1等都可以促进血管内皮细胞的增殖分化，但它们与ADSCs-Exos的关系还需要进一步研究确定[22]。

2.3 促进脂肪生成：ADSCs-Exos是一种获取方便、低免疫原性、结构稳定、血管化良好的新型脂肪因子，在脂肪移植早期（4周前）具有更强的脂肪再生能力[23]。Chen B等[24]将混合外泌体、干细胞或生理盐水的脂肪组织粉碎皮下植入小鼠背部，在第3周和10周外泌体组的脂肪移植显示出更好的脂肪完整性，且油、囊肿、纤维化减少。另外，对巨噬细胞浸润、炎症因子、血管生成因子、脂肪生成因子和细胞外基质的进一步研究表明，ADSCs-Exos促进血管生成并上调早期炎症反应，而在脂肪移植中后期，其发挥促进脂肪生成作用，也增加了胶原合成水平。

最近一项研究表明，大鼠脂肪组织分泌的外泌体含有丰富的miRNA，可调节脂肪细胞分化，QPCR检测结果显示，miR-450a-5p、miR-99a-5p和miR-30a-5p的含量最为丰富[25]，特别是miR-450a-5p在脂肪形成中发挥重要作用。实验表明，在miR-450a-5p的靶点中，可以通过抑制WNT1诱导信号通路蛋白2（WISP2）来促进细胞的成脂分化，MiR-450a-5P可以靶向WISP2的3 UTR抑制WISP2的表达[26-27]。在大鼠脂肪干细胞成脂培养的研究中发现，WISP2作为经典的WNT介质，与BMP4相互作用抑制脂肪细胞的成脂分化。因此，miR-450a-5p可以抑制WISP2诱导干细胞自发成脂分化[28]。

3  小结和展望

ADSCs-Exos作为一种新型的无细胞治疗策略，不仅继承了脂肪干细胞的来源丰富、促分化潜能等特性，还具有非免疫原性、非致瘤性、易于储存与运输等优势，使外泌体成为再生医学中最有吸引力的无细胞替代物[29]。本文通过对ADSCs-Exos生理特点的总结，发现在调节免疫、促进血管再生、促进成脂分化等方面的作用，从而有效提高脂肪移植存活率[30]。ADSCs-Exos通过调节巨噬细胞极化和炎症因子的释放，控制术区的炎症发展，有效地预防了感染导致的大片脂肪坏死，通过促进血管内皮细胞的增殖分化，建立早期血供解决了新生组织营养供给和缺氧的问题，后期通过促进脂肪细胞成脂分化和胶原合成水平，在以上多种因素作用下，脂肪移植物存活率得到明显提升[24]。但目前没有ADSCs-Exos与细胞辅助脂肪移植的疗效对比，无法判断两种治疗方法的实际疗效，其次，在临床实际应用中ADSCs-Exos的具体用量以及使用频次尚待研究确定，还需进一步研究找到解决外泌体受环境影响其效用的问题，如在低氧环境或过氧化氢刺激下，ADSCs-Exos促血管新生和免疫调节的效果更加显著[31]。当然，临床应用方面已经有学者提出了思路，Wang M等[32]的团队通过组织工程将外泌体与水凝胶支架结合，使其可以持续释放有生物活性的外泌体，解决了外泌体的装载问题，为外泌体的应用开辟了道路；Shafiei M等[33]将外泌体与生物支架（如胶原蛋白）相结合，将外泌体靶向递送至受损区域实现组织器官的修复再生。

综上，ADSCs-Exos对于提高脂肪移植存活率具有广阔的应用前景，为再生医学研究提供了一种新的思路。

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[收稿日期]2022-12-09

本文引用格式：尹從洋，公美华，邹同荣，等.脂肪干细胞外泌体提高脂肪移植存活率的研究进展[J].中国美容医学，2024，33（4）：183-186.