脂肪干細胞（ADSCs）在瘢痕防治中的基礎研究進展

劉俊輝　譚軍

[摘要]瘢痕組織是人體創傷過程中的一種自然產物，它不但影響外觀，甚至還有可能因為攣縮而引起功能障礙。瘢痕的發生機制尚未完全清楚，目前人體炎癥介質過度分泌、細胞因子釋放失調、成纖維細胞增殖和降解不平衡以及膠原過度沉積被認為是瘢痕形成的主要因素。瘢痕的治療方案主要包括抗瘢痕藥物的應用、手術切除、皮瓣轉移、皮膚軟組織擴張、CO₂激光等，都具有一定的效果，但亦有一定的局限性。近年來，脂肪干細胞（adipose derived stem cells，ADSCs）因其特性被大家所重視，現就ADSCs的主要生理特性作一綜述。

[關鍵詞]脂肪干細胞；瘢痕；細胞因子；成纖維細胞；膠原蛋白

[中圖分類號]R619⁺.6 [文獻標志碼]A [文章編號]1008-6455（2017）03-0132-03

2001年，Zuk等通過吸脂術從人體脂肪懸液中首次分離獲得脂肪組織來源的干細胞。2004年，在第二屆國際脂肪應用技術年度會議上將其名稱統一確定為脂肪干細胞（adipose derived stem cells，ADSCs）。ADSCs在適當的條件下可以向肌肉、軟骨、脂肪、表皮，造血、神經等多種組織分化。并可自分泌或旁分泌多種細胞因子，如轉移生長因子β（TGF-β）、血管內皮生長因子（VEGF）、堿性成纖維細胞生長因子（bFGF）、肝細胞生長因子（HGF）等。雖然迄今為止對ADSCs的鑒定尚缺乏特異性指標，但一些研究發現，ADSC可陽性表達CD9、CD10、CD13、CD29、CD44、CD49d、CD54、CD55、CD58、CD59、CD71、CD73、CD90、CD105、CD146、CD166等，不表達CD11b、CDl5、UD19、UD31、CD33、CD45、CD79、CD106、UD23ba、HLA-DR等，與骨髓干細胞（BMSC）的表面標記類似，符合國際細胞治療協會間充質和組織干細胞分會對間充質干細胞表面標記表達的定義。由此可知，ADSCs具有與骨髓干細胞相似的干細胞特性，可通過其多向分化功能及分泌功能調節免疫反應、促進血管再生、促進創面愈合并減少瘢痕形成。以下對ADSC抗纖維化及抗瘢痕形成的具體機制進行討論。

1 ADSCs抑制炎癥反應，促進創面愈合

在機體創傷后，局部組織的壞死和血管的損傷導致了炎癥的發生，這過程主要由血小板、中性粒細胞、巨噬細胞等參與完成。但在創傷的愈合中，T細胞和巨噬細胞免疫功能的異常會導致炎癥期的延長，引起創面的時間愈合延長，進一步導致巨噬細胞、淋巴細胞等釋放多種因子導致成纖維細胞的增殖、細胞外基質過度分泌、膠原過度沉積，從而使得皮膚出現不正常愈合，形成病理性瘢痕。因此，炎癥被認為是瘢痕形成的一個重要因素。研究表明，胎兒早期皮膚組織創傷由于胎兒免疫反應不成熟，免疫細胞對創傷后刺激反應較弱，炎癥反應程度低，愈合速度較成體皮膚快，呈現無瘢痕形成的愈合。炎癥期的延長導致機體一些細胞因子分泌失調，如轉化生長因子-β₁（TGF-β₁）等，而轉化生長因子-β₁（TGF-β₁）被認為是瘢痕形成中的最關鍵因子。ADSC不表達或低表達組織相容性復合體MHC2 Ⅱ類分子及CD40等共刺激分子，抑制T細胞活化，表現低免疫原性，但它可有效的抑制CD4+和CD8+T淋巴細胞的增殖功能，并通過自分泌或旁分泌前列腺素2（PGE2）、白細胞介素-10（IL-10）、一氧化氮（NO）、吲哚2，3-雙加氧酶（IDO）等多種細胞因子，抑制免疫反應，促進創面由炎癥期向增殖期過度，加速創面的愈合，減少瘢痕的形成。Manferdini等認為，ADSCs的抗炎效應主要是通過環氧酶2（COX-2）/前列腺素E2（PGE2）信號通路來減輕炎癥反應并抑制炎癥反應延長導致的T細胞及巨噬細胞免疫功能紊亂。在低炎癥環境中，免疫細胞可被趨化至ADSCs周圍，增強免疫反應，但是在高炎癥環境中，ADSCs還可通過分泌N0、IDO，高濃度的NO、IDO可催化色氨酸的轉化，導致色氨酸的缺失，從而抑制趨化到ADSCs周圍的免疫細胞活性，降低炎癥反應程度。董瑤等通過實驗證明ADscs可顯著抑制促炎因子白細胞介素-1（IL-1）、白細胞介素-6（IL-6）、單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1）等的表達，降低炎癥反應的程度，還可促進單核細胞和T細胞分泌IL-10抗炎因子，從而發揮抗炎以及免疫調節作用。

2 ADSCs抑制成纖維細胞的增殖、減少膠原蛋白分泌

成纖維細胞是創面修復的重要細胞。在創面修復的過程中，成纖維細胞明顯增加，從而促進肉芽組織沉積，使傷口愈合。但是，在瘢痕尤其是增生性瘢痕中，增多的成纖維細胞可分泌多種細胞刺激因子如生長轉化因子（TGF-β₁）、表皮生長因子（TGF）等，從而降低了對外界生長刺激因子的依賴性而保持較強的增殖能力。而在TGF-β₁的作用下，成纖維細胞可表達出（α-平滑肌肌動蛋白）α-SMA，并分化為肌成纖維細胞，肌成纖維細胞不但可以引起肉芽組織的收縮，還可和成纖維細胞一樣分泌大量致密無序膠原纖維，從而導致增生性瘢痕的形成。

Steinberg發現ADSCs雖然在創傷愈合的早期可促進成纖維細胞的增殖和肉芽組織的沉積，但是在傷口上皮化后的瘢痕形成和結構重塑過程中卻起抑制作用，最終減少瘢痕的形成，實現皮膚功能性的修復。Yun等實驗表明，在瘢痕的重塑期，ADSCs可降低巨噬細胞的活性，減少成纖維細胞的增殖及向肌成纖維細胞的分化，從而提高了瘢痕的柔韌性。

另外，ADSCs還可分泌多種具有抗纖維化作用的細胞因子。①肝細胞生長因子（HGF）是一種可抑制TGF-β₁、Ⅰ型膠原等的表達，抑制肌成纖維細胞的分化以及促進皮膚角質細胞遷移運動的多功能生長因子。哈小琴等將人肝細胞生長因子基因整合進缺陷型腺病毒載體上，在獲得攜帶人肝細胞生長因子基因的重組腺病毒Ad—HGF后，轉染兔耳瘢痕成纖維細胞，結果發現瘢痕形成明顯抑制，而并未在兔體內檢測到抗HGF抗體的存在，這說明HGF具有抑制成纖維細胞向肌成纖維細胞轉化的作用，能夠安全地抑制瘢痕形成；②TGF-β₁作為一種強烈的致纖維化因子，在增生性瘢痕的形成中發揮著重要的作用，而其異構體TGF-β₃卻能減少瘢痕形成。ADSCs可通過分泌TGF-β₃抑制成纖維細胞的增殖及膠原合成；③活性氧ROS是創面愈合過程中一種致纖維化物質，可以誘導TGF-β₁表達增強，而ADSCs誘導T細胞產生的誘導性NO可以清除ROS，生成活性氮分子（RNS），RNS相比于ROS反應性較低，可以減少DNA和膜磷脂的損傷，從而抑制纖維化，減少瘢痕形成；④ADSCs分泌的IL-10還是嗜中性粒細胞浸潤傷口的有效抑制劑，不但可以使組織免受中性粒細胞釋放的ROS氧化，還可下調巨噬細胞和T細胞中TGF-B₁的表達，減少纖維化的發生。

3 ADSCs促進膠原蛋白的降解

金屬基質蛋白酶（MMPs）根據底物不同，可以分為膠原酶類（包括MMP-1，MMP-13等）、明膠酶類、基質溶素、膜型基質金屬蛋白酶。其中膠原酶類在細胞外基質的降解過程中起著重要作用。正常生理條件下金屬蛋白酶組織抑制劑（TIMPs）與MMPs以1：1的比例組成復合物，從而阻斷刪Ps與底物的結合，抑制了膠原的降解，使得膠原的合成與分泌保持著一定的平衡。但在瘢痕尤其是病理性瘢痕中，一方面，通過激活Smad系統通路，調節炎癥反應促進成纖維細胞增多、合成膠原能力增強，從而使得膠原的合成增多。另一方面，在一些因子如TGF-β₁的作用下，促進TIMPs的分泌增加，導致了金屬基質蛋白酶（MMPs）的分泌及其活性受到抑制，減少了對膠原的降解，促進了纖維化的形成。因此，抑制TIMPs的基因表達，有可能是治療瘢痕的一種有效方法。

ADSCs分泌的多種因子被認為可以抑制TIMPs的表達，增強了MMPs的分泌及活性。李海建等通過體外共培養的實驗證明，ADSCs可明顯降低成纖維細胞中TIMP-1的表達，并減少瘢痕的形成。武艷等通過研究干細胞對增生性瘢痕成纖維細胞及小鼠皮下注射博來霉素后形成的瘢痕模型的干預作用后發現，實驗組中MMP-2，MMP-9，MMP-13較其他組明顯升高，說明干細胞可通過調節MMPs的表達來減少瘢痕的形成。馮智等認為ADSCs分泌的HGF主要是通過激活ERK1/2信號途徑，抑制瘢痕中成纖維細胞TIMPs的表達，促進了MMPs的表達上調，并且還可以通過誘導c-jun蛋白的表達，從轉錄水平進一步改善了TIMPs/MMPs的比例，從而促進了膠原的降解。而IL-10也可通過JAK1/STAT3通過增加MMPs的分泌，促進膠原基質的降解。

此外，在創傷修復的過程中，ADSCs還可向不同表型細胞轉化，促進傷口上皮化、血管重建等加速創面愈合，減少瘢痕形成。

脂肪干細胞（ADSCs）由于具有其他干細胞的共同特征，且其取材容易、供應充足、損傷較小，目前已成為干細胞研究領域的新熱點。K1inger和Maione分別通過注射脂肪到人體瘢痕中，觀察到瘢痕在質地、疼痛、功能影響以及組織學方面都有了很大的改善，他們認為這是由于脂肪中存在的脂肪干細胞通過分泌了一系列的細胞因子促進了生理性血管的生成和瘢痕的重塑。但關于脂肪干細胞對于瘢痕的治療作用，大部分研究依舊局限于動物實驗和基礎研究，因此，ADSCs的應用尚需大量的研究總結，才能更加安全有效地用于臨床上來防治瘢痕以及其他應用。