脂肪间充质干细胞在创面愈合中的应用.docx

    脂肪间充质干细胞在创面愈合中的应用    王彤 刘毅[Summary]皮肤的创面愈合是一个相对复杂的生物学过程，此过程中需密切协调级联反应来恢复和修复损伤部位，包括细胞迁移和增殖、血管生成、细胞外基质沉积和重塑在愈合过程中，ADSCs起着不可或缺的作用，而经过特殊处理后的ADSCs可大大加快创面愈合过程，特别是对类似于癌性创面、失神经创面、内分泌疾病等引发的难愈性溃疡创面等特殊创面的治疗，ADSCs的应用还有待开发本文从ADSCs在创面愈合中的作用机制、经过特殊处理的ADSCs在创面尤其是在难愈性创面的应用等方面进行综述[Key]脂肪间充质干细胞;创面愈合;细胞-支架复合物;难愈性创面;外泌体[]R641    [文献标志码]A    []1008-6455（2022）02-0172-06Application of Adipose Mesenchymal Stem Cells in Wound HealingWANG Tong， LIU Yi（Department of Burn and Plastic Surgery， Wound Repair，the Lanzhou University Second Hospital， Lanzhou 730050，Gansu， China）Abstract： Wound healing is a relatively complex biological process.A closely coordinated cascade of responses is required to restore and repair damages， including cell migration and proliferation，angiogenesis， and extracellular matrix deposition and remodeling.ADSCs play an indispensable role in the healing process， ADSCs after special handing can greatly accelerate the wound healing process， especially for the treatment of peculiar wounds such as carcinomatous wounds， denervation wound， refractory ulcer wounds caused by endocrine diseases. The application of ADSCs has yet to be exploit. In this paper， the mechanism of action of ADSCs in wound healing and the application of ADSCs after special handing in wound healing， especially in refractory wounds， were reviewed.Key words： adipose-derived stem cells; wound healing; cell-scaffold complex; refractory wound; exosome随着组织工程的兴起，干细胞相关研究也如火如荼地进行，ADSCs作为一类来源广泛、获取简易的干细胞群，逐渐在学科领域与临床方面广泛应用，在整形美容领域，ADSCs是良好的填充材料，后来经过研究发现在创面的愈合过程中也扮演着不可或缺的角色，ADSCs通过影响多种细胞的功能来分泌多种生物活性因子促进血管形成，且在体内、外均可以向多种细胞分化，促进创周细胞组织增殖来参与损伤的修复，最终实现促进创面愈合的作用。

细胞疗法与组织工程的飞速发展给临床促进创面愈合提供了新的可能1  脂肪干细胞在创面愈合中的作用机制1.1 ADSCs向成纤维细胞、表皮细胞定向分化，促进创面再上皮化：已经发现ADSCs能够分化为成纤维细胞，向创基迁移并通过增加I型胶原和III型胶原的合成促进皮肤伤口愈合，Zhou等[1]提出这种分化是由CK19、波形蛋白和I、III型胶原表达增加引起的，可能是由脂肪细胞外基质诱导的诱导ADSCs向表皮细胞定向分化表达CK10、CK14、CK19，此种诱导分化效果高于使用单纯的EGF有学者利用EGF及维甲酸等诱导ADSCs分化10 d后，细胞即出现铺路石样改变并高效表达CK19同时，ADSCs在全反式维甲酸的诱导作用下分化为上皮细胞，表达上皮细胞表面标记物CK18，不再表达波形蛋白（Vimentin）等干细胞特有标记物Ebrahimian将ADSCs在角质细胞条件培养基中培养3周后发现ADSCs向角质形成细胞分化并且表达K14和K5[2]1.2 产生刺激新血管形成的生长因子，增加血管生成：新生血管形成是修复受损组织，创建新的血管网络并增加再生所需的氧气和营养供应的重要过程脂肪组织的血管密度较其他组织更高，也可归结于ADSCs的这一特性。

Samberg M等[3]研究了接种在富血小板的血浆水凝胶中的ADSCs，参与新生血管生成的特定基因的表达，包括α-平滑肌肌动蛋白、血管內皮生长因子、血管生成素-1和血管生成素-2等ADSCs不仅通过分化为上皮细胞刺激血管生成，而且还通过旁分泌活性血管生成因子ADSCs分泌血管内皮生长因子和转化生长因子（TGF-β1），并与血管生成表达增加相关与血管内皮生成密切相关的标记物，如：CD34，CD133和ABCG2，内皮祖细胞被驱动以分化成内皮细胞表型超过30种miRNA上调或下调血管生成，miRNA可能具有影响血管生成的下游作用，包括VEGF表达增加，特别是miR-126和miR-132参与了血管内皮细胞的增殖和迁移，miR-296也与新血管生成有关[4]1.3 旁分泌作用促进组织修复：近年来，研究发现ADSCs外泌体对创面的修复有一定效果ADSCs通过胞吐的方式向细胞间质分泌微粒（Micro-vesicles）及出芽方式分泌外泌体（Exosomes）来实现免疫调节等功能这些微粒通过细胞间的信息传递来促进细胞生长与组织修复[5]成纤维细胞可以吸收内化ADSCs的外泌体，并且以剂量依赖的方式刺激细胞迁移、增殖和胶原合成，增加N-cadherin、cyclin-1、PCNA和胶原Ⅰ型和Ⅲ型的基因表达。

体内跟踪实验表明，ADSCs的外泌体可以在小鼠皮肤切口模型中被募集到软组织创面，显著促进皮肤伤口愈合;组织学分析显示，在创面愈合早期，外泌体通过全身给药的方式增加了Ⅰ型和Ⅲ型胶原的合成，而在创面愈合后期，外泌体可以通过抑制胶原的合成来减少瘢痕形成总之，ADSCs外泌体可通过优化成纤维细胞的特性促进皮肤伤口愈合[6]Choi等[7]研究表明，ADSCs-exo表达外泌体标记CD63、CD9和HSP70，而这些标记在ADSCs裂解物中均不存在;流式细胞仪分析显示，ADSCs-exo对CD63、CD9和CD81呈阳性将PKH26标记的ADSCs-exo与人真皮成纤维细胞（HDF）共同孵育24 h后，发现PKH26的红色荧光位于HDF的细胞质内，表明ADSCs-exo可以内置到HDF中显示与皮肤再生相关的基因，其与CD34、I型胶原蛋白、弹性蛋白和角质形成细胞生长因子（KGF）的表达以剂量依赖性方式增加ADSCs-exo刺激了HDF增殖，其迁移率以类似的方式增加同样，通过FACS进行细胞周期分析表明，经ADSCs-exo处理能显著增加S期细胞数量1.4 促进细胞增殖和迁移作用：ADSCs可以通过细胞间的直接接触或者分泌多种细胞因子促进相邻组织细胞的增殖和迁移来提高创面愈合速度。

ADSCs通过Transwell培养方式可促进HDF增殖以及迁移[8]，经过TGF-β1[9]处理后的ADSCs对HFD的迁移作用更强胰岛素[10]促进了ADSCs对血管内皮细胞的迁移作用基质细胞衍生因子1 （SDF-1）是一种有效的趋化细胞因子，通常由骨髓基质细胞产生，在干细胞动员、炎症细胞浸润和血管生成中具有特殊功能，已发现SDF-1在伤口愈合过程中调节和控制ADSCs的迁移[11]2  ADSCs应用于创面的治疗方式ADSCs应用于创面的治疗方式分为以下几种：单纯ADSCs、预处理后的ADSCs、ADSCs-支架复合物、植皮和皮瓣移植物中应用ADSCs、ADSCs衍生的微泡或胞外体近年来，对于预处理后干细胞与细胞-支架复合物的疗效研究颇有成效2.1 预处理后的ADSCs促进创面愈合2.1.1 低氧处理ADSCs：Haubner F等[12]证实在体内低氧通过上调HIF-1α的表达，促进FGF、VEGF、HGF、胎盘生长因子（PGF）的分泌，促进微血管生成，提高组织的氧含量在体外，HIF-1α在ADSCs中的过度表达减轻了高糖诱导的MAEC细胞增殖和迁移缺陷，并显著抑制ADSC活性氧和8-羟基脱氧葡萄糖水平，从而减少细胞凋亡和提高存活率。

HIF-1α在ADSCs中的过度表达可有效缓解高糖诱导的旁分泌功能障碍，减少氧化应激和DNA损伤，提高生存能力，并增强ADSCs对糖尿病伤口愈合的治疗作用[13]缺氧预处理的大鼠ADSCs条件培养基可通过调节炎症细胞浸润，促进伤口上皮和胶原蛋白沉积来加速全层皮肤缺损伤口的愈合[14]低氧环境下的ADSCs-CM亦能促进毛囊中毛乳头细胞以及表皮角质形成细胞的增殖，从而诱导毛发进入生长期，促进毛发再生[15]2.1.2 机械因素处理ADSCs：机械拉伸预处理可增强ADSCs引导的巨噬细胞从M1极化到M2极化，巨噬细胞与拉伸型ADSCs（ms-ADSCs）共培养后，iNOS、TNF-α和IL-6mRNA水平显著降低，而Arg-1、CD2016和IL-10mRNA水平则相反组织学研究和免疫组织化学研究表明，伤口中TNF-α、IL-1β和IL-6呈低表达，而IL-10、VEGF和胰岛素样生长因子-1则呈高表达此外，根据iNOS/Arg-1免疫荧光，ms-ADSCs处理导致M1/M2比值下降证明ms-ADSCs治疗可显著加速伤口愈合和炎症反应[16]有研究表明[17]单细胞悬液的注射导致了岛状聚集体的形成和注射细胞的坏死，研究者们常用温敏培养基技术、磁化目标细胞等技术制备细胞膜片（CS），ADSCs片显示出有效的旁分泌活性，它们可分泌VEGF，并潜在地分化成血管周围细胞以支持新血管的构建。

Yuka Kato等研究中表明[18]，糖尿病创面在植入ADSC-CS 2周后与对照组相比，移植组伤口中的血管密度增加了约2.5倍，VEGF、HGF、TGF-β1、IGF-1、EGF和KGF也较对照组显著增多2.1.3 对ADSCs进行基因修饰：在基因层面对ADSCs进行加工修饰可取得更好的治疗效果转录因子E2F1是调节ADSCs旁分泌作用的重要靶点，抑制E2F1的表达可以增强ACSCs的旁分泌功能研究表明：敲除E2F1基因后的ADSCs能够上调其旁分泌细胞因子中VEGF和TGF-β1的表达，促进成纤维细胞的增殖和迁移及创面血管化和胶原沉积，加快创面愈合进程Kang 等利用病毒转染使ADSCs过表达VEGF，明显加快缺损骨再生和促进新生血管增殖[19]2.1.4 ADSCs与其他细胞共培养：人原代表皮角质形成细胞（HPEK）与hADSCs在胶原-玻璃凝胶膜上共培养后，细胞增殖和黏附能力增强，其分化受到抑制，提示hADSCs可维持HPEK的未分化状态，促进HPEK增殖以修復创面[20]2.2 ADSCs-支架复合物应用：用于软组织修复的支架应具有可降解性，这种降解性最好是与创面愈合具有同步性，以免在创。