脂肪干细胞在临床医学治疗中的运用(2)

　　1.4 心血管重建

　　急性及慢性缺血性心脏病为全球高死亡率的疾病之一[23].传统的治疗方法不能替代缺失的心肌细胞或心肌纤维化组织。注入培养的和新鲜分离的 ASCs 能够改善实验诱导的心肌损伤机体的心肌功能[26~29].Bai等[23]将人 ASCs 注射到小鼠心脏的梗塞部位，心肌功能得到保护，此外，左心室收缩末期体积显着降低。Valina 等[30]在猪模型中也报道了相似的结果。

　　人 ASCs 在体外能够分化为心肌细胞，表达心肌特异标志物 troponin-I 及 myosin light chain 2[31],甚至能够节律性收缩 .然而，与平滑肌分化相似，体内 ASCs 向心肌细胞的分化仍具有争议。Strem 等[32]报道了 ASCs 在注射后 2 周表达心肌标志物，但是 Cai 等[25]发现向大鼠心脏处注射人ASCs,其向平滑肌细胞分化而不向心肌细胞分化。心脏处注射的 ASCs 通过分泌血管生长因子促进血管生成并抑制损伤心脏的细胞凋亡[33].

　　另外，ASCs 也能直接在心肌缺血部位促进神经发芽，进而增强心肌收缩功能[25].注射 ASCs 的方法主要有两种。传统的方法将 ASCs 通过注射器注入心肌内，大量的细胞会出现死亡或流失，最终会减弱治疗效果[34].另一种方法是通过在温度控制下皿中的 scaffold-free单元进行心外膜注射。该方法的优势在于不存在任何外来材料，可对细胞粘附力进行保护，而且不会对任何不同细胞种群进行合并[33,34].一些以细胞单位为基础的方法在鼠、犬及猪模型中能够改善受损心脏的功能[34].

　　1.5 神经系统重建

　　多种生长因子如神经生长因子（NGF） 、纤毛神经营养因子（CNF） 、IGF 及 FGF 均由损伤后神经末端分泌。这些生长因子促进轴突的生长，与外周神经系统主要的支持细胞---施旺细胞关系密切。由于上述再生是由长期神经损伤导致，细胞治疗如干细胞治疗能够通过将生长因子引入间隙从而促进神经再生。ASCs 能分泌一些神经生长因子如 IGF、FGF[35],因此这些细胞能够促进神经修复。另外，最近有 ASCs 向神经系细胞及施旺细胞成功分化的报道[36,37].相较于 BSCs,ASCs 的 nestin 表达量更高，nestin 能用于识别扩增的成年神经祖细胞。一些结果表明 ASCs 向施旺细胞分化，其机制也被详细研究[38],其过程的可逆通过骨骼肌损坏完成。

　　di Summa 等[38]通过将 ASCs 分化为施旺细胞样表型检测其治疗外周神经的效果。然而，在上述方法能够安全的用于临床研究前还需搜集大型动物模型的实验数据。ASCs 不仅能够应用于外周神经损伤，也被用于中枢神经损伤中[39~41].在犬模型中用 ASCs 治疗脊柱损伤同时能够改善神经功能，ASCs 在体内向星形胶质细胞、少突细胞及神经元细胞分化[42].Zhang 等[40]发现小鼠模型中的 ASCs 通过分化为施旺细胞可治疗脊柱损伤。但该研究中，作者指出即使将施旺细胞转导到主要的损伤位点并有显着的组织学改善，但其功能的改善仍不可见。因此，推测完整的脊柱功能恢复需要更复杂形式的治疗而不仅仅为单一细胞类型或细胞因子的注射。

　　ASCs 能够在注射后于神经系统中存活并通过直接分化或旁分泌因子的分泌促进神经恢复。因此，ASCs 能够作为中枢神经损伤及外周神经损伤治疗的潜在资源。

　　1.6 癌症转移及入侵

　　由于基质细胞能够导致多种肿瘤的发展，所以在这些细胞用于再生医学的临床研究前有必要弄清间充质基质细胞于癌症发展过程中的作用效果。基质细胞包括成纤维细胞、外膜细胞、成肌纤维细胞、脉管系统和巨噬细胞，他们结合形成能够控制内皮细胞分化及扩增的微环境。胸腺癌发展期间，肿瘤细胞识别组织微环境来支持其扩增并向周围组织中入侵。肿瘤聚集基质纤维的过程称为促结缔组织增生反应。这些肿瘤相关的成纤维重编程能够产生生长因子、细胞因子及细胞外基质重塑蛋白。

　　最近的研究表明 BSCs 通过聚集乳腺癌细胞促进乳腺癌的转移及入侵。BSCs 产生趋化因子配体 5（CCL5） ,该因子在共培养下能够促进胸腺肿瘤的发展[42].

　　相较于 BSCs,ASCs 为组织中存在的干细胞，与乳腺癌细胞局部相邻，同时有研究表明脂肪细胞与乳腺癌细胞间存在一定的相互作用。最近的研究将白色脂肪细胞与癌症发展相结合。一种体内的鼠模型证实 ASCs 经过静脉注射后能够进入肿瘤位点，同时基质来源的生长因子-1（SDF-1） /CXC 受体 4（CXCR4） 在 ASCs 介导的促进肿瘤生成中具有重要的作用[43].Walter 等[41]指出 ASCs分泌的 IL-6 与乳腺肿瘤细胞的迁移及入侵相关。

　　IL-6 为多种癌症中重要的生长因子，如多种骨髓瘤（MM） 及前列腺癌。另外，一种体内研究表明ASCs 分泌的 SDF-1 能够促进乳腺癌的入侵及形成[44].也有报道指出人 ASCs 能够产生 CCL5.在将人 ASCs 与 MDAMB-231 乳腺癌细胞共培养后，大量的 CCL5 消失[41].然而，ASCs 治疗癌症肿瘤是具有争议性的。

　　许多研究报道移植的 ASCs 在鼠模型中能够影响乳腺癌的产生及生长[43].乳腺肿瘤细胞与基质细胞间的双向关系被炎症细胞因子及趋化因子介导，进而影响肿瘤的发展。因此，在脂肪干细胞治疗用于临床应用前，脂肪组织对于肿瘤细胞行为影响的分子机制有待进一步深入研究。

　　2 ASCs 的临床治疗方法利用
　　
　　 ASCs 的细胞治疗在临床领域中具有广阔的应用前景。目前，利用 ASCs 进行软组织重建、颅颌面组织重建及心血管组织的重建已经取得了较好的临床效果。乳房再造已经被 Yo-shimura 等[45]报道。基质血管部分 SVF 从抽取的一半脂肪组织中分离并与余下的一半结合，之后用于 50 个病人的治疗。上述临床数据并未出现纤维化及粘附。ASCs 首次应用于颅骨损伤中促进骨的修复，该团队利用纤维蛋白胶及一个 7 岁女性自体脂肪来源的基质细胞在 3 个月后形成了明显的骨组织[15].同时，一个芬兰的团队报道了自体 ASCs的临床应用进展[46],该团队获得的自体脂肪组织来自一个半上颌骨切除术后 28 个月的 65 岁男性，细胞培养与 BMP-2 结合于 β 三钙盐支架上。

　　重建 8 个月后移植入病人的腹直肌，重建切除部分并转移植到颌面缺损部位，12 个月后病人恢复完整的口腔。ASCs 在治疗心血管疾病治疗方面也具有巨2 94生物技术进展 Current Biotechnology大的潜能。目前，利用 ASCs 的临床治疗已经被报道[23].对于慢性心肌梗塞，已有 36 个病人的相关治疗数据[47].ASCs 也被用于治疗永久性瘘管。该疾病为一种以血便、体重减轻、自体免疫降低为特征的炎性肠道疾病。将培养的细胞直接注射到直肠粘膜后，75%的病例能够完全治愈。另外，有研究结果证实 ASCs 对于临床上的伤口治疗具有一定的安全性及可操作性[48].

　　3 展望

　　ASCs 正在多种临床应用中检测其可利用性。这些细胞来源于一些损伤的组织。虽然 ASCs 迁移的机制仍存在一些疑问，但是 ASCs 相关的趋化因子受体及粘附因子能够促进治疗方法的发展及增强损伤组织中 ASCs 的聚集。

　　因为人脂肪组织为一种有效的干细胞资源，自体 ASCs 能够为多种临床领域提供新型的治疗方案。然而，为了提高细胞治疗临床上的应用，ASCs、生长因子及组织重建中生物材料间的作用机制还需要进一步研究。因为 ASCs 来源的生长因子能够影响癌症形成及入侵，因此还需要更深入的研究来证实 ASCs 在临床组织重建领域应用的安全性。