脂肪干细胞在临床医学治疗中的运用

　　再生医学作为组织工程及分子生物学研究的一个分支，参与人细胞、组织或器官的重建、移植及替代过程，从而达到恢复或形成正常功能的效果。这个领域通过促进自体修复机制来功能性的修复并治愈难以恢复的器官及组织。再生医学也包括通过实验室中培养的组织及器官移植于自体不能恢复的个体中。如果重建器官的细胞能够来源于病人自身的组织，那么这将有效的解决供体器官短缺及器官移植排斥等问题。在再生医学的研究领域中，基础性及临床前的研究能够帮助克服间充质干细胞在临床上应用的缺陷。

　　干细胞为一种具有自我更新能力及多潜能分化能力的细胞种群。干细胞为多种组织、器官的重建及修复和多种疾病的治疗带来了希望。目前，研究的较多的是胚胎干细胞及骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells,BSCs）.

　　虽然胚胎干细胞具有巨大的潜能性，但是一些伦理及政治性问题限制了它们的使用。因而，骨髓来源的间充质干细胞被视为潜能性细胞资源。然而，在骨髓来源间充质干细胞的临床应用中出现了很多问题，如取样痛苦、死亡率高和细胞收获效率低等。上述问题迫使研究者们寻找更适合细胞治疗的资源。

　　脂肪组织与骨髓相似，来源于间充质并含有大量的可以简单获取的基质部分。近年来的研究指出： 皮下脂肪组织来源的干细胞相较于其他类型干细胞具有取材方便和细胞分离培养简单的优势。脂肪组织的初始酶能够获得基质-血管（stro-mal vascular fraction,SVF） 成分混合物[1].SVF中的一种初始干细胞种群被 Zuk 等[2]认证并命名为脂肪组织提取物 PLA 细胞。PLA 指脂肪来源的基质细胞、脂肪来源干细胞 ASCs 及能够在胶原酶消化下立即获得的细胞。ASCs 具有稳定的生长及增殖能力并能够在体外向成骨、成软骨、脂肪、心肌或神经细胞系分化。另外，已有研究在单细胞水平下分离及培养带有多潜能分化能力的ASCs.

　　在最近的研究中，通过这些细胞种群使得不同动物模型中移植或注入的 ASCs 的安全性及有效性已经得到探究。此外，一些医疗领域已经开启了 ASCs 在临床治疗的先河。本文总结了当今ASCs 的临床数据、治疗方法以及他们在不同治疗领域中的突破，以期为 ASCs 在再生医学中的应用研究提供参考。

　　1 ASCs 在临床医学上的应用

　　1.1 旁分泌

　　脂肪组织通过分泌细胞因子及生长因子参与机体的内分泌[3].ASCs 分泌大量的上皮生长因子（EGF） 、血管内皮生长因子（VEGF） 、碱性成纤维细胞 生 长 因 子 （bFGF） 、肝 细 胞 生 长 因 子（HGF） 、转化生长因子-β（TGF-β） 、胰岛素样生长因子（IGF） 及脑源性神经营养因子（BDNF）[4~9],它们也分泌细胞因子如 Flt-3 配体、粒细胞集落刺激因子（G-CSF） 、粒细胞巨噬细胞刺激因子（GM-CSF） 、巨噬细胞集落刺激因子（M-SCF） 、白细胞介素-6（IL-6） 、白细胞介素-7（IL-7） 、白细胞介素-8（IL-8） 、白细胞介素-11（IL-11） 、白细胞介素-12（IL-12） 、白血病抑制因子（LIF） 及肿瘤坏死因子-α（TNF-α）[4].脂肪组织这种旁分泌因子的分泌很可能导致肥胖症患者体内上述因子表达量的升高[4].

　　特别要指出的是这些被 ASCs 分泌的血管生成因子及抗细胞凋亡因子在缺氧的条件下其分泌显着增加[5,10].HGF 为 ASCs 分泌的主要血管生成因子，他们在 ASCs 旁分泌效应中具有重要的作用。上述因子受到抑制时能够损伤 ASCs 在缺血性组织中血管生成及重建的效果。敲除 HGF能够降低 ASCs 促进 EC 增殖的水平并抑制抗性细胞凋亡[5].

　　1.2 软组织重建及损伤修复

　　目前应用于软组织重建的材料（如胶原蛋白、透明质酸、硅胶及其他填充材料） 具有高成本、免疫原性/致敏性及传递传染性疾病的缺点。

　　同时，自体脂肪移植具有更广泛的可利用性。然而，该技术在实际的临床应用中由于填充材料的滞留受到限制。移植的脂肪组织由于组织吸收体积收缩并导致原始移植体积 20% ~ 90% 的丢失[11].软组织重建理想的解决方法是促进血管化脂肪组织完整的重建并填充丢失的体积[12].

　　最近，Frerich 等[13]报道了一种在体外将人脂肪基质细胞及人脐静脉 ECs 共培养的模型，在模型中，中央腔壁来源的灌注管能形成毛细血管样网状物。Kang 等[14]研究开发了一种将人血管化脂肪组织、人 ASCs 及人脐静脉 ECs 共同培养在3D 水丝绸支架上的组织重建模型。共培养 2 周后，形成了连续的内皮流。此外，已有研究证实将一种体内非培养的 ASCs 移植入鼠模型的脂肪组织，该模型能够改善填充材料滞留现象。与仅移植脂肪组织相比，与非培养 ASCs 共同移植的脂肪组织在移植后的 6 个月及 9 个月后具有更高的血管密度[15].上述结果可能源于 ASCs 分泌的血管生成因子。

　　伤口在愈合的过程中可能被一些病理条件阻断，如糖尿病、辐射及免疫抑制，最终形成难治愈的慢性伤口 .伤口愈合包含的生长因子在不适的条件下能够促进伤口愈合。然而，由于伤口愈合的复杂机制，其包含了多种不同的生长因子，所以上述方法尚未被证实[6].为了达到最好的效果，所有的生长因子应该连续性使用[16].

　　血液供应对于伤口愈合非常重要。ASCs 分泌的 VEGF 诱导 ECs 的移动及增殖，增加伤口处血管的数量 .临床及实验显示全层辐射伤口的局部给药能够加速伤口愈合的速度 .Kim 等[8]指出 ASCs 在体外创伤模型中能够促进成纤维的增殖、移动及Ⅰ型胶原蛋白的分泌。上述发现表明 ASCs 能够促进伤口的愈合。

　　1.3 骨骼肌重建

　　对于肌肉损失，目前的治疗方法均不能有效恢复肌肉功能。ASCs 在体外能够分化为软骨细胞、成骨细胞及心肌细胞，因此能够用于肌肉骨骼系统组织的重建中。

　　肌肉组织包含位于基膜下命名为卫星细胞的肌肉祖细胞。这些细胞能够以分裂及融合的方式用于修复或替代严重肌肉损伤或慢性退行性肌肉病变损伤的纤维。然而，慢性疾病中持续的肌肉退化-重建循环导致卫星细胞库的缺失。另外，体外扩增卫星细胞非常困难且它们极易老化。

　　ASCs 作为肌肉损伤疾病的细胞治疗资源具有易获得和快速扩增的特征。ASCs 能够成功的分化为骨骼肌细胞和平滑肌细胞[17].分化的ASCs 具有收缩的功能，与体内的平滑肌细胞相似。通过静脉注射或直接注射的方式，异体来源的 ASCs 能够恢复鼠类肌肉损伤模型的肌肉功能且不出现任何的免疫排斥[18].另外的研究中，血浆纤溶酶原活性测定 PLGA 球附属在 ASCs 诱导的心肌中，被注射到皮下无胸腺的裸鼠后，注射的ASCs 向肌肉细胞分化并再生成新的肌肉组织[15].然而，ASCs 究竟是直接分化为心肌系细胞还是通过细胞融合的方式连接在肌肉纤维中仍不明确。一种猜测是 ASCs 包含上述两种不同功能的细胞亚单位 .

　　ASCs 能够在体内或体外形成类骨质。ASCs结合生化材料能够用于修复严重的骨损伤[19].

　　另外，ASCs 分泌的骨诱导生长因子，能够回收宿主骨形成细胞并诱导骨形成[20].ASCs 经过遗传修饰分泌的骨形成蛋白-2 也具有增强骨愈合的作用。

　　ASCs 在椎间盘再生、牙周系统再生及肌腱再生中的应用已经被报道。Tobita 等报道指出，移植的 ASCs 在鼠模型中能够分化为包括牙槽骨、牙骨质及牙周韧带的牙周组织[21].另外，兔子肌腱损伤部位局部注射的 ASCs 能加速肌腱修复并显着增强其拉伸强度[22].