脂肪干細(xì)胞對(duì)皮膚衰老的進(jìn)展

1、脂肪干細(xì)胞在皮膚抗衰老作用的研究進(jìn)展簡(jiǎn)介：脂肪干細(xì)胞（adipose-derived stem cells，adsc）是一種來(lái)源于脂肪組織，具有自我更新能力和多向分化潛能的成體間充質(zhì)干細(xì)胞1。脂肪組織來(lái)源豐富，自體儲(chǔ)備量大，是一種廉價(jià)且無(wú)限的干細(xì)胞庫(kù)。人類(lèi)利用脂肪抽吸填充進(jìn)行整形手術(shù)改善面部衰老的歷史最早可以追溯到1889年，vander meule2首次進(jìn)行了人體自體脂肪游離移植，但不幸的術(shù)后因發(fā)生感染、壞死等情況，治療效果欠佳。直至20世紀(jì)90年代coleman提出了改善脂肪抽吸填充技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)才得以被全世界廣泛應(yīng)用 3-5。隨著脂肪整形手術(shù)技術(shù)的提高，2001年加利福尼亞大學(xué)的zuk6

2、等從應(yīng)用于整形手術(shù)的脂肪組織中發(fā)覺(jué)了大量的成體干細(xì)胞，并命名為pla（processed lipoaspirate cells）。隨著對(duì)再生醫(yī)學(xué)的深入研究，脂肪干細(xì)胞(adsc)已經(jīng)代替了pla成為公認(rèn)的名稱7。由于脂肪干細(xì)胞的分化能力強(qiáng)于其他來(lái)源干細(xì)胞，是目前在美容醫(yī)學(xué)中應(yīng)用最廣泛的一種干細(xì)胞?，F(xiàn)今已有多項(xiàng)研究證明脂肪干細(xì)胞具有促進(jìn)難治性創(chuàng)面愈合8、改善皮膚皺紋9、治療燙傷10等作用。隨著生態(tài)環(huán)境的破壞及人們生活水平的提高，人們對(duì)于皮膚衰老所帶來(lái)的困擾越來(lái)越在意，利用脂肪干細(xì)胞對(duì)抗皮膚衰老治療則是現(xiàn)代皮膚美容整形的研究熱點(diǎn)。本文就脂肪干細(xì)胞的生物學(xué)特性及目前為止利用脂肪干細(xì)胞抗皮膚衰老的動(dòng)物

3、試驗(yàn)、臨床轉(zhuǎn)化試驗(yàn)進(jìn)行綜述總結(jié)。1.脂肪干細(xì)胞的特性1.1高含量 正常成年女性體脂總量高達(dá)體重的25%-28%，而人體脂肪約有2/3貯存于真皮層下，所以脂肪組織來(lái)源廣泛、廉價(jià)。300ml的脂肪組織包含了2-3×108個(gè)脂肪干細(xì)胞，比骨髓中的間充質(zhì)干細(xì)胞多100-1000倍11-14。所以脂肪干細(xì)胞具有高含量的生物特性。1.2脂肪干細(xì)胞分布、形態(tài)及表面標(biāo)志物 脂肪干細(xì)胞大多位于血管周?chē)膮^(qū)域，并且形態(tài)與成纖維細(xì)胞相似，有一個(gè)大的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和細(xì)胞核組成15。脂肪干細(xì)胞沒(méi)有特異性的細(xì)胞表面標(biāo)志物，但卻與骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞相似，具有：cd10、cd13、cd29、cd34、cd44、cd54、cd

4、71，cd49b，cd90，cd105和stro-1，cd117。然而，他們不表達(dá)造血干細(xì)胞標(biāo)志物，如cd14、cd16、cd56、cd31、cd45、cd61，cd62e、cd104，cd106、cd144，內(nèi)皮細(xì)胞標(biāo)志物cd31、cd144，和血管性血友病因子 5, 16, 17 。1.3分泌功能眾多研究發(fā)覺(jué)，adscs在體內(nèi)損傷修復(fù)、抗衰老等方面均可發(fā)揮較為顯著的作用；其生物學(xué)作用的實(shí)現(xiàn)一方面通過(guò)多向分化能力，adsc可分化為脂肪、骨、軟骨、肌肉、肌腱等多種細(xì)胞，補(bǔ)充替代老化、缺損的組織細(xì)胞17，但其最重要的功能是通過(guò)分泌及旁分泌的作用，刺激周?chē)募?xì)胞分化成特定的細(xì)胞18-20。有研究表

5、明，adscs對(duì)皮膚中表皮干細(xì)胞的活化甚至是必需的 21。脂肪干細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子分為：血管源性因子、造血源性因子、生長(zhǎng)因子和炎癥因子這4類(lèi)，其中血管源性因子主要包括：血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vegf）、血管生成素（ang）、血小板衍生生長(zhǎng)因子（pdgf） 等；造血源性因子主要包括：粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞刺激因子（gm-csf）、粒細(xì)胞集落刺激因子（g-csf）；生長(zhǎng)因子主要包括：干細(xì)胞生長(zhǎng)因子（hgf）、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(fgf)、b成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（bfgf）、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（tgf）、胎盤(pán)生長(zhǎng)因子（pgf）胰島素樣生長(zhǎng)因子結(jié)合蛋白（igfbp）、胰島素生長(zhǎng)因子（igf）22-23。blaber等24

6、在adscs條件培養(yǎng)基中發(fā)覺(jué)18種炎性相關(guān)因子，包括8種促炎性因子：干擾素、白細(xì)胞介素1、白細(xì)胞介素8、白細(xì)胞介素9、白細(xì)胞介素12、白細(xì)胞介素15、白細(xì)胞介素17和腫瘤壞死因子；4種抗炎性因子，白細(xì)胞介素1ra、白細(xì)胞介素4、白細(xì)胞介素10和白細(xì)胞介素13；和6種趨化因子，嗜酸性粒細(xì)胞趨化因子、干擾素誘導(dǎo)蛋白10、單核細(xì)胞趨化蛋白1、巨噬細(xì)胞炎性蛋白和調(diào)節(jié)活化正常t細(xì)胞表達(dá)與分泌趨化因子。 除此之外，脂肪干細(xì)胞還可以分泌一種微囊泡（microvesicles，mvs），mvs一種脂質(zhì)雙層膜結(jié)構(gòu)的亞細(xì)胞顆粒，其直徑為 501000 nm 25, 26。mvs 富含與其來(lái)源的母細(xì)胞相似似的活性物

7、質(zhì)，包括：rna、dna、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)以及完整的線粒體等27。mvs 被認(rèn)為是細(xì)胞之間物質(zhì)和信息傳遞的重要載體，具有促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)、組織再生和創(chuàng)傷修復(fù)的功能，已成為當(dāng)前組織再生修復(fù)研究的新熱點(diǎn)28。國(guó)內(nèi)就曾有試驗(yàn)證明白單一供體來(lái)源的mvs與多個(gè)供體來(lái)源的混合mvs對(duì)成纖維細(xì)胞抗衰老效果沒(méi)有顯著差異，為實(shí)踐應(yīng)用多個(gè)供體來(lái)源的混合mvs進(jìn)行抗衰老提供了一定的試驗(yàn)依據(jù)29。1.4抗氧化作用脂肪干細(xì)胞具有抗氧化作用。它們能捕捉缺血狀態(tài)下的自由基和熱休克蛋白11。1.5維生素c促進(jìn)adsc增殖 維生素可影響脂肪干細(xì)胞的增殖。維生素c則以劑量依賴的方式刺激adscs 30。試驗(yàn)證明，維生素c通過(guò)erk/ma

8、pk信號(hào)通路促進(jìn)高糖環(huán)境下人脂肪干細(xì)胞增殖，并且維生素c在 200 mol/l時(shí)，對(duì)高糖環(huán)境下人脂肪干細(xì)胞有最強(qiáng)的促進(jìn)增殖作用31。1.6缺氧條件促進(jìn)adsc增殖 此外，缺氧可增加ascs的增殖，在缺氧條件下啟動(dòng)，增加ascs的再生潛力。hif-1（缺氧誘導(dǎo)因子1）可以增加生長(zhǎng)因子的生成，尤其是vegf、bfgf和hgf 30，32 。尤其是在缺氧的環(huán)境下，脂肪干細(xì)胞仍然可以保持細(xì)胞活性33。1.7脂肪干細(xì)胞的活性與年齡相關(guān) 相關(guān)試驗(yàn)證明脂肪干細(xì)胞會(huì)隨人體衰老而衰老，出現(xiàn)端粒變短，端粒酶活性減弱的特性，其增殖分化及合成分泌的活性降低，血管生成因子分泌減少34。2.皮膚衰老的發(fā)生機(jī)制 人體皮膚衰

9、老是指因時(shí)間因素或受外源刺激影響而導(dǎo)致的皺紋加深增粗、色素冷靜、彈性下降、角化不良等等一系列的改變。其中紫外線的輻射是影響皮膚衰老的最重要的外源性因素35。所以人們常常研究的皮膚衰老是光老化。目前，皮膚光老化已經(jīng)作為一個(gè)獨(dú)立的疾病或者綜合征成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)36。 外觀上皮膚光老化表現(xiàn)為皺紋加深增粗、色素冷靜、彈性下降、角化不良等，這是由于真皮層變薄、且成分改變所導(dǎo)致。真皮層中富含膠原纖維、網(wǎng)狀纖維、彈性纖維等，其中以i型膠原纖維的含量最豐富 37-39。光老化后真皮層內(nèi)含的i型膠原蛋白的含量降低；彈性纖維變性、減少、失去彈性所以導(dǎo)致了皮膚皺紋加深和彈性下降。 真皮層最主要的成分的膠原纖維和

10、彈性纖維是由成纖維細(xì)胞合成的，所以當(dāng)成纖維細(xì)胞受到細(xì)胞因子的調(diào)節(jié)或外源性刺激的影響下，便可發(fā)生衰老、凋亡、受損及數(shù)量減少，從而導(dǎo)致膠原蛋白合成減少40-42。 分子層面，uv照耀到皮膚時(shí)，可以產(chǎn)生活性氧自由基(ros)，ros的產(chǎn)生一方面會(huì)縮短端粒導(dǎo)致細(xì)胞衰老，另一方面導(dǎo)致線粒體dna損傷，而線粒體的功能下降又進(jìn)一步促使ros的積存。與此同時(shí)ros可以活化egf、il-1、tnf-等細(xì)胞表面受體，從而誘導(dǎo)了核轉(zhuǎn)錄復(fù)合物活性蛋白(active protein,ap-1)的活化。ap-1一方面ap-1通過(guò)阻止轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（tgf-）轉(zhuǎn)錄和降低tgf-受體水平，抑制成纖維細(xì)胞i型前膠原基因表達(dá)，另一

11、方面ap-1又參加免疫調(diào)節(jié)促進(jìn)基質(zhì)金屬蛋白酶（mmp）家族的基因轉(zhuǎn)錄從而降解膠原。此外，膠原降解片段的積蓄又抑制了成纖維細(xì)胞合成前膠原蛋白，使膠原含量又進(jìn)一步下降43-45。3. 利用脂肪干細(xì)胞抗皮膚衰老的作用3.1改善真皮成纖維細(xì)胞功能從皮膚衰老的機(jī)制中可以看出，真皮成纖維細(xì)胞（hdfs）的衰老與損傷對(duì)皮膚光老至關(guān)重要，hdfs 功能的改變，如膠原產(chǎn)量的減少，透明質(zhì)酸和基質(zhì)金屬蛋白酶（mmp）活性的增加，增殖能力的降低和細(xì)胞數(shù)目的減少都是人類(lèi)皮膚老化的重要表現(xiàn)46。 son47通過(guò)懸掛式細(xì)胞培養(yǎng)皿（transwell）進(jìn)行了脂肪干細(xì)胞與成纖維細(xì)胞共培養(yǎng)，證明白脂肪干細(xì)胞對(duì)比射過(guò)uv的成纖維細(xì)

12、胞具有促進(jìn)膠原表達(dá)，降低mmp-1含量的作用，認(rèn)為脂肪干細(xì)胞有助于抗皺作用。wang48通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了adsc對(duì)無(wú)論是否經(jīng)過(guò)uv照耀的hdfs都具有降低其凋亡及衰老的作用，但對(duì)于內(nèi)源性衰老的多次傳代的成纖維細(xì)胞（p28）卻沒(méi)有影響。郭吉安29將adscs及脂肪干細(xì)胞微囊泡（mvs）分別與老年人的成纖維細(xì)胞進(jìn)行transwell共培養(yǎng)，證明白無(wú)論是微囊泡還是脂肪干細(xì)胞都具有抗成纖維細(xì)胞衰老、促進(jìn)一型前膠原蛋白能力，且脂肪干細(xì)胞具有抗成纖維細(xì)胞衰老能力更強(qiáng)。申霄49同樣利用transwell建立非接觸性的脂肪干細(xì)胞與成纖維細(xì)胞間接共培養(yǎng)體系，并證明白脂肪干細(xì)胞微環(huán)境可促進(jìn)共培養(yǎng)的成纖維細(xì)胞的增殖，

13、減少 mmp-1 的產(chǎn)生，增加 i 型膠原的表達(dá)，但值得注意的是，adsc不能真正讓hdfs年輕，反而通過(guò)p53/21通路促進(jìn)了成纖維細(xì)胞的衰老，以愛(ài)護(hù)細(xì)胞不會(huì)過(guò)度增殖。kim50b16黑色素瘤細(xì)胞的體外試驗(yàn)，驗(yàn)證了adsc的分泌因子通過(guò)下調(diào)tgf-1介導(dǎo)的酪氨酸酶和trp1的表達(dá)來(lái)抑制黑色素合成。3.2改善試驗(yàn)動(dòng)物皮膚 脂肪干細(xì)胞及其微環(huán)境經(jīng)上述試驗(yàn)研究證明的確可以改善真皮成纖維細(xì)胞的功能及活性，為脂肪干細(xì)胞可以對(duì)抗皮膚衰老提供了細(xì)胞層面的依據(jù)，但由于細(xì)胞在體外常常表現(xiàn)出不同的生物學(xué)特性，為了確認(rèn)這些假設(shè)，還需要進(jìn)一步的體內(nèi)的進(jìn)一步研究50。但由于脂肪干細(xì)胞在體外擴(kuò)增培養(yǎng)后的臨床應(yīng)用目前仍然

14、受到禁止，所以大多數(shù)的研究通則過(guò)在試驗(yàn)動(dòng)物內(nèi)注射脂肪干細(xì)胞進(jìn)行驗(yàn)證。park51等人通過(guò)將adsc懸液（1mlhbss平衡鹽溶液配1×106個(gè)細(xì)胞）和adsc條件培養(yǎng)基（adsc-cm）注射到小型豬的背部皮膚，發(fā)覺(jué)兩者均可以使膠原表達(dá)增加。kim52用adsc懸液注射到經(jīng)uv照耀8周后的無(wú)毛小鼠皮下，發(fā)覺(jué)皺紋得到改善、真皮層增厚，他認(rèn)為是脂肪干細(xì)胞通過(guò)旁分泌的作用增加了i型蛋白含量，降低了基質(zhì)金屬蛋白酶1（mmp-1），從而達(dá)到抗衰老。jeong53分別使用了adsc懸液和hdf懸液來(lái)治療經(jīng)過(guò)uvb照耀的裸鼠，發(fā)覺(jué)adsc的治療皺紋效果更好，其原理是通過(guò)減少u(mài)vb誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡和刺激

15、hdf合成膠原。隋冰54通過(guò)將adsc懸液注射到經(jīng)過(guò)uvb照耀的裸鼠皮下，并做fontana-masson染色，發(fā)覺(jué)adsc具有降低因光老化導(dǎo)致的皮膚黑色素的含量。3.3臨床轉(zhuǎn)化試驗(yàn)從上述研究中可以發(fā)覺(jué)，脂肪干細(xì)胞的確具有改善成纖維細(xì)胞功能、減少細(xì)胞凋亡、促進(jìn)膠原合成、降低基質(zhì)金屬蛋白酶（mmp）、降低皮膚黑色素含量等治療皮膚衰老作用。但由于脂肪干細(xì)胞不同于藥物，因其機(jī)制不清、性質(zhì)不穩(wěn)定及致瘤性等原因，目前經(jīng)過(guò)體外擴(kuò)增和培養(yǎng)的adsc尚不可以進(jìn)入臨床試驗(yàn)。但adsc分泌的細(xì)胞因子以及微囊泡等可以幸免倫理問(wèn)題，成為現(xiàn)在臨床轉(zhuǎn)化試驗(yàn)的對(duì)象。 2008年park51將自體純化脂肪細(xì)胞（purifie

16、d autologous processed lipoaspirate，pla）以1mlhbss平衡鹽溶液配1×106個(gè)細(xì)胞，注射到一位光老化患者面部皮膚中，并在注射后2個(gè)月發(fā)覺(jué)皮膚紋理和皺紋得到改善，真皮厚度增加。2012年田雅光9利用患者自體脂肪顆粒及經(jīng)傳代培養(yǎng)的p3代adsc進(jìn)行復(fù)合，注射于患者凹陷性皺紋處，與進(jìn)行單純除皺術(shù)患者做對(duì)比，通過(guò)visa測(cè)量?jī)x檢測(cè)發(fā)覺(jué)adsc治療后皺紋得到了明顯改善。2017年wang55使用微針將脂肪干細(xì)胞蛋白提取物(aape®)注射到受試者皮膚中，利用隨機(jī)、分面、雙盲的試驗(yàn)方法，并通過(guò)visa測(cè)量?jī)x、黑色素測(cè)量?jī)x、光澤計(jì)、三維光學(xué)測(cè)量裝

17、置、皮膚彈力檢測(cè)儀及調(diào)查問(wèn)卷的方式，得出結(jié)論：用微針經(jīng)皮注射adsc培養(yǎng)基分泌蛋白（aape®）可以改善皮膚粗糙度、降低黑色素含量、增加皮膚亮度、光澤、彈性和抗皺等。4.小結(jié)與協(xié)商當(dāng)今世界，干細(xì)胞和再生醫(yī)學(xué)有望成為繼藥物治療和手術(shù)治療后的第三種疾病治療途徑56，干細(xì)胞無(wú)疑已經(jīng)成為當(dāng)今的醫(yī)學(xué)熱點(diǎn)。從2001年zuk6發(fā)覺(jué)脂肪內(nèi)的成體干細(xì)胞到現(xiàn)在，脂肪干細(xì)胞的研究已經(jīng)開(kāi)始向臨床試驗(yàn)轉(zhuǎn)化。而脂肪干細(xì)胞更是被譽(yù)為未來(lái)抗衰老的期望。我們期望在未來(lái)抗皮膚衰老時(shí)，脂肪干細(xì)胞可以像玻尿酸一樣，通過(guò)簡(jiǎn)潔的幾次微創(chuàng)注射，即可以達(dá)到一種長(zhǎng)效的、安全的、既可以美白又可以改善皺紋的療效，甚至于改善全身體質(zhì)，從

18、而達(dá)到由內(nèi)而外的年輕的效果。但是脂肪干細(xì)胞其實(shí)還需要面臨的問(wèn)題有很多。第一，雖然脂肪干細(xì)胞來(lái)源豐富，但是對(duì)于需要改善衰老的求美者來(lái)說(shuō)，年齡對(duì)脂肪干細(xì)胞的活性影響很大34，這意味著年齡較大的求美者需要使用青年人的優(yōu)質(zhì)脂肪干細(xì)胞，然而目前無(wú)論是脂肪移植還是帶有高密度脂肪干細(xì)胞脂肪移植，異體移植都是不被同意的。 但是脂肪干細(xì)胞分泌的因子或脂肪干細(xì)胞微囊泡(mvs)卻可以幸免倫理問(wèn)題，或許可以成為未來(lái)的進(jìn)展方向。曾有試驗(yàn)證明：?jiǎn)我还w來(lái)源的mvs與多個(gè)供體來(lái)源的混合mvs對(duì)成纖維細(xì)胞抗衰老效果沒(méi)有顯著差異，這為實(shí)踐中應(yīng)用多個(gè)供體來(lái)源的混合mvs進(jìn)行抗衰老提供了一定的試驗(yàn)依據(jù)29。 第二，雖然脂肪干細(xì)胞

19、取材簡(jiǎn)潔培養(yǎng)便利，但不同研究單位其制備方法和質(zhì)量控制有差異，因此需要建立 adscs 標(biāo)準(zhǔn)化的培養(yǎng)體系、特異性分子標(biāo)記物、標(biāo)準(zhǔn)化的質(zhì)量控制體系57。第三，脂肪干細(xì)胞的抗衰老作用機(jī)制有待進(jìn)一步確認(rèn)，現(xiàn)在大多認(rèn)為脂肪干細(xì)胞對(duì)抗皮膚衰老與其旁分泌和微環(huán)境的作用相關(guān)，但其分泌的細(xì)胞因子及培養(yǎng)液十分復(fù)雜，可能還具有人類(lèi)尚且未知的蛋白，難以確保其安全及穩(wěn)定性。第三，雖然目前尚無(wú)adsc移植后成瘤報(bào)道，但目前對(duì)于影響脂肪干細(xì)胞分化和調(diào)控的因子尚不清楚57，且關(guān)于脂肪干細(xì)胞的臨床研究例數(shù)不多，長(zhǎng)期隨訪較少，觀察時(shí)間較短，所以仍需要陸續(xù)的基礎(chǔ)研究和臨床隨訪觀察。第四，脂肪干細(xì)胞的局部應(yīng)用可引起全身反應(yīng)，引起血清

20、中信號(hào)分子水平的升高58。那么，對(duì)于局部應(yīng)用脂肪干細(xì)胞否可以引起全身的不良反應(yīng)，或其他器官的病變，尚有待進(jìn)一步研究?？傊?，脂肪干細(xì)胞的確具有增加皮膚膠原含量、改善真皮成纖維細(xì)胞功能、改善皮膚光衰老和光損傷的療效。雖然還有許多問(wèn)題有待進(jìn)一步解決，但隨著科學(xué)進(jìn)展的進(jìn)步，脂肪干細(xì)胞治療必將作為未來(lái)醫(yī)學(xué)的一種抗衰老治療重要手段，為抵抗人類(lèi)衰老帶來(lái)福音。參考文獻(xiàn)：1zuk pa，zhu m，ashjian p，et al. human adipose tissue is a source of multipotent stem cellsj. molecular biology of the cell，

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