毛囊干細胞在創(chuàng)面愈合中的應用進展

毛囊干細胞在創(chuàng)面愈合中的應用進展

皮膚是保護人體免受環(huán)境侵害最重要的一道屏障，表皮干細胞是皮膚及其附件再生的重要細胞來源，是維持表皮穩(wěn)態(tài)和修復創(chuàng)面的種子細胞。我國每年有數(shù)百萬人發(fā)生皮膚燒傷.導致皮膚完整性的喪失.破壞機體抵御環(huán)境中病原體侵襲的能力，成為了導致疾病和死亡的主要原因之一。大面積深度燒傷創(chuàng)面及難愈合創(chuàng)面的修復，依然是現(xiàn)代醫(yī)學的一大挑戰(zhàn)，并有著顯著的生物醫(yī)藥負擔。皮膚創(chuàng)面愈合需要細胞增殖、遷移，細胞外基質沉積及血管生成和重塑等的發(fā)生。

傳統(tǒng)模式治療創(chuàng)面愈合，主要側重于炎癥細胞的作用，往往忽視了皮膚干細胞和基質動態(tài)變化對皮膚修復的重要性。實質上創(chuàng)面治療是表皮層、真皮層再生及皮膚功能恢復的關鍵，如何有效動員皮膚干細胞游走、替代并分化為各級實質細胞，參與損傷修復，重塑生理解剖結構和恢復皮膚功能，是目前亟待解決的問題。成體干細胞具有高度的增殖潛能和終生無限的自我更新能力，能產(chǎn)生至少一種以上高度分化的子代細胞，在細胞的生長和分化過程中具有主導作用。在完整無損的成體表皮中存在大量干細胞儲存庫，是促使皮膚組織更新和再生的重要因素。表皮干細胞主要位于表皮基底層(約占基底細胞的1%-10%)、毛囊外根鞘隆突部和皮脂腺邊緣。根據(jù)分布位置不同表皮干細胞可分為毛囊間干細胞(基底層干細胞)、毛囊干細胞和皮脂腺干細胞3類，各自發(fā)揮相應功能。其中位于表皮基底層的干細胞可分化形成全層表皮，是皮膚組織修復中最為重要的皮膚干細胞，其在皮膚的新陳代謝和損傷修復等方面發(fā)揮關鍵作用。自從在毛囊外根鞘隆突部中發(fā)現(xiàn)FSCS以來，有關FSCS的研究逐漸成為國內外研究的焦點。

1FSCS的特性及作用

FSCS位于皮脂腺開口處與立毛肌毛囊附著處之間的毛囊外根鞘隆突部，其具有成體干細胞的共性，即慢周期性、多向分化潛能、自我更新和體外增殖能力強等特點。FSCS不僅在毛囊的周期性生長中具有重要作用，同時，也是表皮自我更新的重要細胞來源。在缺乏FSCS早期，創(chuàng)面初始應答遲緩，毛囊和皮脂腺的形態(tài)發(fā)生、皮膚創(chuàng)面修復過程顯著延長。皮膚損傷后毛囊和基底層的表皮干細胞被動員并遷移至創(chuàng)面，F(xiàn)SCS作為主體細胞參與創(chuàng)面表皮重建，其子代細胞在創(chuàng)面愈合后繼續(xù)參與表皮修復數(shù)月，以填補組織缺損并發(fā)揮屏障功能。通過骨形態(tài)蛋白質轉化生長因子、連環(huán)蛋白、信號通路等的嚴密調控表皮干細胞的增殖、分化及凋亡，F(xiàn)SCS被活化后向上遷移，使分化形成的角質細胞被快速募集至創(chuàng)面中心，參與創(chuàng)面修復。當相鄰部位損傷后FSCS可從隆突部遷移出并參與受損部位的修復，以補充激活創(chuàng)面修復和再生而減少的干細胞數(shù)量。曾將FSCS成功分化成為毛干、內髓鞘、外髓鞘和表皮角質細胞及皮脂腺。由此可見，F(xiàn)SCS不僅可作為主要細胞通過上、下遷移參與創(chuàng)面表皮愈合，并維持著皮膚動態(tài)平衡和組織再生，而且參與了毛囊和皮脂腺等皮膚附屬器官的形成，對皮膚創(chuàng)面的修復及功能的恢復具有重要作用。

2FSCS的臨床應用及其前景

大而積深度燒傷或穿透性創(chuàng)傷引起的全層皮膚損傷后常導致表皮和真皮的缺失.經(jīng)過創(chuàng)面邊緣細胞的遷移和傷口收縮逐漸達到愈合。創(chuàng)面愈合后癱痕攣縮畸形的形成，給患者造成嚴重心理負擔并極有可能導致關節(jié)功能喪失。燒傷創(chuàng)面及難愈合創(chuàng)面治療的目標在過去年發(fā)生了相當大的轉變，旨在快速封閉創(chuàng)面并提供覆蓋物的傳統(tǒng)治療，已替換成兼具功能恢復或重建及美學理想的癱痕形成。對大而積深度燒傷或嚴重創(chuàng)傷引起的皮膚軟組織缺損，最有效和常見的方法是利用自體游離皮片移植，但存在供皮量有限和造成額外損傷的缺陷。在皮膚組織工程中異體皮膚的使用避免了重新建立生理連續(xù)性的挑戰(zhàn)。當使用自體游離皮片或真皮的替代物治療創(chuàng)面時，特別是結合培養(yǎng)的表皮干細胞時，癱痕攣縮會明顯減小。

胚胎干細胞、間充質干細胞及表皮干細胞等是皮膚種子細胞的重要來源，其中表皮干細胞在體外能更穩(wěn)定地分化為表皮細胞，從而促進創(chuàng)面愈合，發(fā)揮表皮層保護屏障作用。同種異體脫細胞真皮基質起初是作為真皮替代物應用于臨床，目前，常作為真皮支架材料用于構建組織工程皮膚。國內外已有學者利用表皮干細胞和同種異體脫細胞真皮基質構建皮膚替代物，但缺乏毛囊、皮脂腺及汗腺等皮膚附屬器官，未能實現(xiàn)皮膚的完全重建。將皮膚和毛囊中分離得到的表皮干細胞用于治療急、慢性創(chuàng)面，在臨床上并沒有觀察到免疫排斥反應等曾從毛囊隆突部純化出了高表達公認干性標志，整合素的FSCS，并將這些細胞應用于燒傷創(chuàng)面治療。Jimenez等臨床研究表明，移植到創(chuàng)面的自體頭皮毛囊增強了上皮、新生血管和真皮的重組，富含毛囊的皮膚區(qū)域愈合時間明顯縮短。將FSCS作為種子細胞與脫細胞真皮基質構建組織工程皮膚，移植于創(chuàng)面后不僅有利于血管早期形成，減少炎癥的發(fā)生，加快創(chuàng)面愈合過程，減少癱痕生長，并可獲得與生理皮膚相類似的組織結構，有望解決皮源短缺及后期癱痕攣縮畸形等問題。眾多研究為FSCS作為一種有前景的細胞療法應用于臨床創(chuàng)面治療提供了依據(jù)，也進一步說明了FSCS應用于皮膚創(chuàng)面，甚至難愈合創(chuàng)面是有希望的治療選擇。

毛囊中存在大量的FSCS，具有豐富的自體資源，可利用FSCS作為種子細胞制備皮膚替代物，為大而積燒傷患者提供需要的皮片。FSCS不僅具有多能性、巨大的增殖潛能、便于分離和培養(yǎng)，而且在特定條件下能分化成毛囊、皮脂腺和表皮，具有形成皮膚附屬器的能力，并可離開干細胞壁皂進行遷移，在促進創(chuàng)面修復和組織再生方而發(fā)揮至關重要的作用。許多學者認為，基于FSCS的可及性、易得到性及其高分化潛能，F(xiàn)SCS在全層皮膚損傷治療方而，比角質形成細胞更具有顯著的臨床優(yōu)越性，很有可能成為再生醫(yī)學和皮膚組織工程的一種有吸引力的治療手段。

3FSCS臨床應用的局限性

臨床上曾用表皮干細胞構建組織工程皮膚應用于燒傷創(chuàng)面治療.但這種自體表皮片很脆.不能很好地黏附于創(chuàng)面上，且存在獲取較難、對組織提供者的創(chuàng)傷大、供皮量有限等缺點。雖然表皮干細胞的移植顯著加速了創(chuàng)面的再上皮化，刺激真皮層膠原蛋白的合成，并表現(xiàn)出增強皮膚拉伸強度恢復的趨勢，另外，還激活了血管與毛囊的形成。但體外的緩慢繁殖和識別的復雜性、高成本、感染的高風險性及需要足夠的真皮層等均大大限制了表皮干細胞的研究與臨床應用。

創(chuàng)面治療，尤其是難愈合創(chuàng)面治療仍是臨床上的挑戰(zhàn)，臨床醫(yī)生和研究人員為此付出了許多努力。實驗數(shù)據(jù)和臨床資料顯示，當皮膚發(fā)生重度燒傷時，表皮和真皮層被破壞，用現(xiàn)有的組織工程皮膚覆蓋創(chuàng)面，雖然可以起到皮膚屏障的作用，但不具備正常皮膚的生理功能，不能形成毛囊、汗腺等皮膚附屬器官，嚴重影響了患者的生活質量。用于局部創(chuàng)面治療的FSCS，培養(yǎng)的數(shù)量必須足夠。然而，在一個受控釋放的空間，有效提供用于治療的FSCS，并將這些細胞移植在特定的支架上，為其應用于創(chuàng)面修復存在一些相關技術的困難。FSCS參與各種類型皮膚創(chuàng)面愈合的具體機制仍不清楚，需投入更多的研究以全面了解其作用機制，從而找到更先進的治療方法用于包括那些目前無法治愈的創(chuàng)面治療。

4結語與展望

FSCS為制造真皮或皮膚全層的替代物創(chuàng)造了條件，即既能促進創(chuàng)面愈合，又能減少癱痕形成。利用這種很有潛力的皮膚種子細胞FSCS的無限增殖和多向分化潛能來構建組織工程皮膚，將有望達到從解剖修復到功能修復的飛躍，對表皮重建具有重大實用價值。許多研究也表明了FSCS對受創(chuàng)后的皮膚重建具有重要作用，其有可能徹底改變治療皮膚創(chuàng)面的方法，但在其廣泛應用于臨床實踐前，許多問題仍需要解決?；诟杉毎麘玫恼嫫ぬ娲?、復合移植和組織工程的引進已被大家所提倡，基因治療也已從一種純粹的實驗科學演變?yōu)榕R床相關的治療手段?；蚝透杉毎煼ǖ慕M合已成為用于治療急、慢性創(chuàng)傷的新趨勢，對治療創(chuàng)面愈合也是一種新的選擇。

組織工程提供了創(chuàng)建功能性皮膚的潛力，生物醫(yī)學工程師、材料科學家、分子和細胞生物學家的協(xié)同努力在治療難愈合創(chuàng)面方面已取得了可喜的成績。為更好地促進傷口愈合及抑制癱痕的形成，還需明確創(chuàng)面愈合不同階段的生長因子水平，明確基因表達或下調的精確時間。可設想，將經(jīng)基因操縱的FSC