脂肪干細胞與堿性成纖維細胞生長因子在顆粒脂肪移植中應用的研究進展

孫 哲(綜述)，蔣愛梅(審校)

(昆明醫學院附屬第一醫院乳腺外科，昆明650032)

自體脂肪移植的開展到目前已有百年歷史，逐漸成熟的相關技術使自體顆粒脂肪移植因優于傳統填充材料的多個特點而成為組織填充的理想方法之一［1］。但移植后脂肪的高吸收率，壞死、形成硬結和鈣化的顆粒脂肪等因素使顆粒脂肪的成活率大大降低，困擾著臨床顆粒脂肪移植工作的進行［2］。脂肪移植早期主要通過組織液的滲透獲取生長所需營養，處于缺血狀態，隨后從受床長入移植體的新生血管與原有血管吻合，情況才有所改善。移植效果不佳的主要原因之一就是移植顆粒脂肪與受床間血運建立不足造成的脂肪丟失。如何高效建立移植脂肪與受床間的血運聯系，維持移植脂肪的正常代謝已成為近年來改善移植顆粒脂肪成活率的研究熱點。近年來研究表明，脂肪組織來源干細胞(adipose tissue derived stem cells，ASCs)移植在體內可促進游離移植脂肪組織的再血管化［3］，堿性成纖維細胞生長因子(basic fibroblast growth factor，bFGF)可以有效促進顆粒脂肪移植的血管生長［4］，兩者均能提高移植脂肪組織的存活率并有效改善移植物的質地。

1 自體脂肪移植后的組織學研究

對自體脂肪移植后的組織形態學改變的相關研究結論有很多，普遍認為在移植術后的最初，再生血管完全形成之前，移植脂肪依靠組織間液提供的氧和營養物質勉強維持存活。相關研究發現，自體移植脂肪的血管再生最早發生在術后48 h，這種延遲導致了細胞壞死、脂肪囊形成和脂肪逐漸被吸收等不良改變［5］，對自體脂肪的存活率 造 成 了 極 大 影 響［6］。Peer［7］發現，4 d 是脂肪細胞在移植后耐受缺血的最長時限，如果4 d內不能充分建立血供從而獲得足夠營養，移植脂肪細胞必將逐步缺血壞 死。Rossatti［6］的 兔 耳 脂肪塊移植試驗發現，脂肪塊的周邊組織可在2～4 d內與周圍建立足夠的血液循環，中心區域則因距離受床較遠不能及時建立起獲取充分營養的血供而壞死。通過組化法對移植脂肪塊中的微血管進行定量分析后，杜學亮等［8］發現，周邊微血管的數量在同一時間明顯多于中央區域，隨時間延長呈正比增長，說明血管是從周邊向中心生長，同時和受床的血管建立血供提供營養，血管生長的數量與速度就成了移植脂肪能否存活的主要作用因素。

脂肪移植體的血管再建是由周邊向中心生長，中心區是再建血供的邊緣區域，較難獲得足夠營養，易發生壞死且壞死的脂肪細胞因替代脂肪細胞數量的絕對缺乏而不能得到及時補充，進一步影響了移植的效果。因此，深入研究對脂肪移植后再血管化有利的影響因素，增加替代脂肪細胞數量是脂肪移植取得再發展的關鍵。

2 ASCs在顆粒脂肪移植中的作用研究

脂肪干細胞是從人脂肪組織中抽取獲得的一種具有分化成多種其他組織細胞能力的成纖維細胞形態細胞群。自從Zuk等［9］第一次從自體脂肪組織中分離獲得ASCs以來，ASCs的相關研究成為熱點，因其取材方便、組織中干細胞含量豐富等諸多優點而被認為是理想的組織再生和修復細胞來源，可為多種疾病(如各類軟組織損傷的修復等)提供充足的種子細胞［10］。

2006年，Yoshimura等［11］為了克服常規注射顆粒脂肪移植中常見的硬結、吸收、囊腫等問題，在近來迅猛發展的組織工程技術基礎上，發明了細胞輔助的脂肪移植術(cell-assisted lipotransfer，CAL)，該技術是將抽取的脂肪分為兩份:一份用于提取脂肪組織間質血管碎片，一份作為提取的細胞外基質，兩部分聯合注射［12］。Matsumoto 等［13］應用 CAL 技術，將ASCs和顆粒脂肪細胞同時植入小鼠皮下，系統分析后發現，移植脂肪細胞成活率較傳統方式平均上升35%。CAL為脂肪移植提供了一種更為可靠的方法。

脂肪組織移植早期最關鍵的是再血管化建立血供提供充分營養，早期移植的脂肪細胞對缺氧佷敏感，一旦低于閾值，24 h內即會壞死。ASCs對缺氧的耐受能力要遠高于普通移植脂肪組織，在缺氧的情況下仍可維持72 h的細胞功能［14］，在相關動物模型試驗中，ASCs在脂肪移植的再灌注損傷修復過程中發揮重要的作用［15］，它參與了周圍組織中關于生長激素和細胞因子的分泌調節，并釋放血管內皮生長因子、類胰島素一號增長因子等多種生長因子，通過防止細胞凋亡的方式，使移植顆粒脂肪組織的再生和凋亡達到相對平衡［16-17］。大部分聚集在血管周圍的 ASCs在缺氧下可釋放血管形成因子［18］，Li等［19］通過反轉錄-聚合酶鏈反應及酶聯免疫吸附測定的方法在分離培養ASCs過程中，檢測到ASCs分泌了多量的血管內皮生長因子、肝細胞生長因子、基質細胞衍生因子1α，這些因子促使ASCs向脂肪細胞和內皮細胞分化，為移植脂肪提供替代細胞。ASCs不僅可以釋放血管生成因子，而且本身也可向血管內皮細胞轉化［20］，表現出血管的相關特性。最近發現，大鼠的脂肪組織的血管中存在像血管管壁細胞一樣的脂肪干細胞［21］，因此，ASCs可以認為是一種具有脂肪和血管雙分化源性能力的祖細胞，它的這種特性使其成為了最理想的脂肪移植材料之一。ASCs既為第一代脂肪的存活提供幫助，也提供了成為下一代脂肪細胞的原始細胞。脂肪細胞凋亡后會被脂肪干細胞來源的下一代脂肪細胞取代，這就保證了在移植脂肪組織中能夠有充足的后備細胞資源，在脂肪細胞即使血供不足的情況下，仍有替代細胞可以完成移植脂肪細胞的生長及存活。同時，Caplan［22］通過試驗指出，因為脂肪萎縮而造成的ASCs的數量減少，脂肪組織隨著年齡的增長凋亡和再生會失去平衡。即使是已經成活的脂肪組織細胞，在移植最初的幾個月中仍會因為局部缺血而死亡并被下一代細胞替代。脂肪來源干細胞輔助治療還可提高存活脂肪的體積和質地［15，23］。因此，有功能的ASCs的數量可能是顆粒脂肪移植后組織修復存活的重要影響因素。

通過對傳統多項脂肪干細胞作用的總結和相關試驗的經驗概括，Yoshimura等［24］認為ASCs在CAL中可能有以下多項作用:向脂肪組織分化并促進其再生;可分化成血管內皮細胞等多種血管組成成分，促進再生血管的形成;可釋放多種促血管生長因子;成為新生脂肪組織中的原始ASCs，用以在脂肪組織發生凋亡時進行替代。在CAL中，同時應用脂肪和脂肪干細胞能使脂肪組織起到活性生物支架的作用，增加前體細胞數量、促進血管形成，利于ASCs向脂肪組織的轉歸，大幅度提高脂肪細胞的存活概率［24-25］。

雖然ASCs的應用大大提高了脂肪組織的存活率，但血運改善及ASCs細胞不足的問題仍然存在，在顆粒脂肪移植過程中進一步改善血運，增加ASCs細胞成活的因子正被研究中。

3 bFGF在顆粒脂肪移植中的作用研究

bFGF是一種作用廣泛的生物活性物質，可以對血管的形成和再生直接發揮作用，它在內皮細胞遷移增生、膠原合成、毛細血管基膜降解和小血管的形成等多個新生血管形成過程中起到了明顯的促進作用。因為bFGF在啟動炎性介質、活化各類修復細胞時即促進了內皮細胞的分裂，也對內皮細胞趨化因子發揮作用，所以bFGF具有顯著的促前脂肪細胞增殖分化和新血管形成的能力［26］。在移植的各個時期bFGF均發揮重要的作用，在早期bFGF能促進新生血管的快速形成，為移植的脂肪組織及時充分的提供血養，防止移植脂肪組織的大量缺血壞死，提高移植脂肪組織的存活率;在后期則對移植脂肪的吸收過程起到阻礙作用，減少移植脂肪的吸收，穩定移植手術的中遠期效果［27］。

經過對多項可能使脂肪移植效果得到改善的藥物進行對比試驗后，學者們發現多種細胞因子均可不同程度地提高移植脂肪的成活率［28］。其中，對bFGF的相關研究亦是關鍵之一。bFGF在脂肪移植過程中的促血管生成，提高脂肪成活的作用不可忽視。Eppley等［29］報道中指出，加入了以葡聚糖珠為載體的bFGF的脂肪移植組織，在一年后的存活脂肪細胞數量遠遠高于普通脂肪移植組織。同時還發現加入bFGF的脂肪組織中存在膠原交錯排列支撐結構，能夠保護較脆弱脂肪細胞，這主要是bFGF對組織間充質系的作用而形成的，進一步提高了脂肪細胞的生存能力。杜學亮等［4，30］在顆粒脂肪移植試驗的動物模型中應用以多聚糖酐為載體的bFGF，觀察移植脂肪的血管等方面的生長情況，結果發現加入bFGF的試驗組較對照組缺血期明顯縮短，微血管生成量明顯增加，為顆粒脂肪組織的成活提供良好的客觀條件。Yuksel等［28］也認為bFGF除了具有與其他因子相同的促前脂肪細胞分化增殖作用外，促進血管再生為移植體構建了良好的生存環境及客觀條件的活性，也可能在促進移植脂肪的存活方面起到了重要的作用。Yazawa等［31］設計使用表面固化bFGF的硅樹脂墊片，提前應用于受體表面進而起到預血管化的效果，達到預血管化目的受植區域與對照受植區進行比較發現，吸收率更小，更適合脂肪細胞的生長。此外，bFGF還有促進傷口愈合的作用。因此，對于提高脂肪移植物的存活率，bFGF是一個非常好的強化因子。

4 結語

影響脂肪移植后存活率的關鍵因素是血管重建。血管重建和新生血管形成后，需要多種因子的維持和復雜的調節過程，ASCs及bFGF分別對提高顆粒脂肪移植的存活率有明顯的作用，聯合應用兩者長處可能會更有效地提高顆粒脂肪移植后的存活率。隨著分子生物學、免疫學、組織工程學等各個基礎學科的不斷發展，必將給自體顆粒脂肪細胞移植在臨床的應用帶來更加廣闊的前景。

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