脂肪來源干細胞在改善老化皮膚質地中的作用及其臨床應用

李嘉欣 陳偉華

[摘要]脂肪來源干細胞（adipose-derived stem cells， ADSCs）是一類存在脂肪組織中，具有多向分化潛能的干細胞。由于其獲取簡便，不易造成供區畸形，且與胚胎干細胞相比更加安全等原因，現已在各個領域得到廣泛應用。迄今ADSCs在抗皮膚老化方面的作用已被多個體外實驗及動物實驗證實。而如何將ADSCs的組織更新能力應用于臨床，完成干細胞的轉化一直是近年來研究的熱點。本文對ADSCs改善老化皮膚質地的實驗研究和臨床應用進展進行綜述。

[關鍵詞]脂肪來源干細胞;皮膚老化;納米脂肪;脂肪干細胞膠;面部年輕化

[中圖分類號]R339.3+8 ? ?[文獻標志碼]A ? ?[文章編號]1008-6455（2020）05-0187-03

Abstract： Adipose-derived stem cells ADSCs is a kind of pluripotent stem cells that locates in fat tissue. Since ADSCs can be easily obtained， rarely result in donor site deformity and the lower tumorigenicity when compared with embryonic stem cells， ADSCs is widely applicated in various areas. So far， the potential of ADSCs in skin rejuvenation is proved by several vitro and animal experiments. How to take a full advantage of the ADSCs to rejuvenate skin in clinical has been the hotspot recently. In this paper， we reviewed the experiments and clinical researches that utilized ADSCs to improve the quality of aging skin.

Key words：adipose-derived stem cells;skin aging;nanofat;svf-gel;skin rejuvenation

自1893年Neuber首次應用小塊脂肪治療軟組織缺損以來，脂肪作為一個新興的填充材料逐漸被廣泛應用。2001年，Zuk等[1]初次在脂肪組織中發現一群具有多向分化潛能的干細胞，命名為脂肪來源干細胞。迄今ADSCs的抗老化作用已被多個體外實驗以及動物實驗證實[2-3]。如何將ADSCs的組織更新能力應用于臨床，完成干細胞的轉化一直是近年來研究的熱點。本文對ADSCs改善老化皮膚質地的實驗研究和臨床應用進展進行綜述。

1 ?皮膚老化

皮膚老化是一個同時受到多種因素影響的復雜的生理過程，外在主要表現為皮膚彈性下降、屏障功能減弱、皺紋增加、表皮和真皮變薄及色素沉積等[4]。影響因素包括內源性因素，例如機體自身結構性因素，以及外源性因素，例如紫外線照射（又稱光老化）、環境污染、化學物質等[5]。 皮膚中血管分布減少、水合能力下降、肥大細胞和成纖維細胞數量減少，角質細胞增殖速度下降等組織學變化，最終表現為皮膚外在的老化[6]。

2 ?ADSCs的抗衰老作用

2.1 影響膠原合成功能：無論是內源性或外源性因素都可以造成真皮中膠原及彈性纖維合成減少以及過度分解，這是造成皮膚彈性降低、產生皺紋的主要原因之一。Kim等[7]將ADSCs注射至受UVB照射的小鼠真皮內，發現ADSCs能顯著減輕紫外線照射形成的皺紋，經測量發現真皮厚度和其中膠原含量顯著增加。同一實驗中，將ADSCs的培養上清液（ADSC- conditioned medium，ADSC-CM）與人真皮成纖維細胞（human dermal fibroblast，HDF）共同培養，ADSC-CM可減少紫外線照射所導致的人成纖維細胞凋亡，增加膠原含量并減少基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase-1，MMP-1）含量。這證實了ADSCs旁分泌的細胞因子的抗衰老作用，ADSCs可分泌多種細胞因子及抗炎因子，如：血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、胰島素樣生長因子（insulin-like growth factor，IGF）、造血生長因子（hepatocyte growth factor，HGF） 以及轉錄生長因子-β1 （transforming growth factor-β1 ，TGF-β1 ）等[8]。Noordam等[9]對617個對象調查發現，血清內IFG-1的水平與面部皺紋情況有關，這可能是由于IFG-1能抑制MMP-1的表達、上調膠原的產生[9]。除上述細胞因子外，脂肪細胞分泌的脂連蛋白及瘦素，可促進成纖維細胞產生透明質酸（hyaluronic acid，HA）以及膠原，調節皮膚狀態[10]。除對光老化有抗衰作用以外，ADSCs移植能增加D-半乳糖（D-gal）誘導的自然老化模型小鼠皮膚內膠原含量，這一作用可能與ADSCs抑制一些衰老相關分子表達有關[11]。

2.2 影響血管生成：皮膚老化中皮膚血管改變也是重要的一環。皮膚血管老化可使皮膚對外界刺激反應性減低、皮膚顏色蒼白、皮溫降低以及皮膚營養滋潤度降低。實驗證實，ADSCs在無血清情況下可分化為血管內皮細胞[12]。Suga等[13]將ADSCs與脂肪共同移植，ADSCs能優先聚集于缺血區域，起到促血管新生的作用，為組織提供營養，共同移植的脂肪組織中VEGF和HGF含量明顯增多。在此實驗中也同時發現移植于組織的ADSCs在28d后基本已經消失，無法檢測。而在體外實驗中應用ADSC-CM也同樣能促進血管網形成，這說明ADSCs的分化作用可能在促進血管化的過程中起到暫時性作用，而旁分泌的細胞因子相對作用持久。

2.3 影響黑色素代謝：ADSCs具有一定美白功效，是通過影響皮膚中黑色素代謝實現的。kim等[14]在B16黑素瘤細胞的體外實驗中，證實ADSCs旁分泌的TGF-β1 可作用于黑色素合成通路，抑制酪氨酸酶及其相關蛋白的表達，最終抑制黑色素生成。Chang等[15]在動物實驗中也獲得了相似的結果，C57BL/6小鼠真皮下注射ADSCs后，可有效抑制紫外線照射引起的黑色素生成。

3 ?ADSCs改善老化皮膚質地的臨床應用

3.1 ADSCs及ADSC-CM：現階段ADSCs的分離培養方法可分為兩種，組織塊培養法和酶消化法。前者是將組織剪成小塊后接種于培養瓶中，在接種后5～7d移除脂肪組織后可見細胞生長，此方法適用于組織量較少的原代培養，缺點是耗時較長;后者是將抽取的脂肪用膠原酶處理后，對懸液進行培養，此方法可在短時間內得到大量細胞，但花費較昂貴[16]。雖然ADSCs是許多類型細胞的前體細胞，但其更主要的作用是對周圍細胞的信號傳導作用，因此相對于其他干細胞，ADSCs的應用較為安全，致腫瘤性低[17]。Pak等[3]將含有20%～30% ADSCs的懸濁液注射至1例患者真皮內，可觀察到皺紋減輕、皮膚質地改善。ADSC-CM作為ADSCs培養的副產物，內含多種細胞因子，在小鼠實驗中已被證明具有抗光老化以及抗皺作用。由于ADSC-CM其中不含活細胞，注射于人體不涉及倫理問題，臨床應用范圍更加廣泛。Wang等[18]將ADSCs培養液蛋白提取物利用微針注射于面部，進行隨機雙盲半臉對照研究。結果顯示相對于使用超純水的對照側，治療側在黑素指數、皮膚光澤度、皮膚粗糙度、彈性及皺紋改善方面均有明顯提升。ADSC-CM也可與二氧化碳點陣激光聯合應用，可增加皮膚彈性、使皮膚平滑以及減少二氧化碳點陣激光后色素沉著的情況[19]。

3.2 納米脂肪：納米脂肪是在2013年首次由Tonnard[20]所描述，是一種經過機械處理的乳糜樣脂肪。將抽取的顆粒脂肪通過兩只10ml注射器通過female-to-female的luer-lock互相推注30次以上，用棉布過濾，得到的即是納米脂肪。納米脂肪的主要成分是大量乳化的油脂，其中幾乎已無成熟脂肪細胞。對納米脂肪分離培養后，10～12d可見ADSCs聚集，從納米脂肪中提取的ADSCs 與常規方法相比，形態與生長速度無明顯差距[21]。由于納米脂肪顆粒極細，可通過27g針頭注射于面頸部精細部位，對于眼下色素沉積及面頸部皺紋改善效果明顯。納米脂肪還可通過微針注射于面部，微針可在皮下形成微細孔道，將納米脂肪中的ADSCs成分有效導入皮下，并能刺激膠原蛋白產生，最終改善細紋[22]。Liang等[21]將納米脂肪和富血小板纖維蛋白（Platelet-Rich Fibrin，PRF）聯合應用精細注射于皮下，與注射透明質酸的對照組相比，納米脂肪聯合PRF組患者滿意率更高。早期PRF可起到促進納米脂肪中ADSCs增殖的作用，使ADSCs持續釋放VEGF、bFGF、EGF等生長因子。Peng Xu等[23]將納米脂肪注射于光老化小鼠背部，與注射PBS對照組相比，真皮厚度及血管化明顯增加，但與注射ADSCs的小鼠相比，作用稍弱。

3.3 脂肪干細胞膠（ecm/Svf-gel）：納米脂肪是一種利用機械乳化方法提取血管基質成分（Stromal Vascular Fraction，Svf）的方法，無需應用外源試劑，但納米脂肪中仍含有大量的油脂和腫脹液，雜質的存在不僅降低了干細胞濃度，且可能與納米脂肪注射后紅斑的形成有關。Yao等[24]對納米脂肪進行進一步處理，通過物理方法去除其中的油脂等無效成分，得到了更加濃縮的產物稱之為脂肪干細胞膠。制備完成的脂肪干細胞膠需滿足如下標準：①最終體積<初始體積的15%;②Svf細胞濃度>4.0×105 cells/ml;③終產物可通過27g針頭進行注射。細胞分析顯示Svf-gel中ADSCs的含量與顆粒脂肪無統計學差別，但由于體積縮小至十分之一，最終產物中ADSCs含量高度濃縮。將Svf-gel 注射于眶周暗沉區及魚尾紋區域真皮下，細紋和暗沉得到明顯改善，未見脂肪團塊[25]。與納米脂肪不同的是，Svf-gel的應用不局限于改善面部皺紋及皮膚質地，其仍可作為一種自體材料應用于面部凹陷填充[26]。

4 ?討論

老化皮膚膚質的變化主要表現在水分減少、皺紋增多、色素沉積等。經過近些年對ADSCs不斷深入的探究，發現其在抗衰老方面具有許多的優勢：①與其他干細胞相比更易于獲取，不造成供區部位的缺損，并且含量豐富;②相對于胚胎干細胞來說，倫理問題小;③致瘤風險相對較小。ADSCs的臨床應用可分為兩類：一是在實驗室條件下對脂肪進行分解、培養、擴增，得到的ADSCs或ADSC-CM都可應用于真皮注射;另一類是利用物理方法處理脂肪，機械破壞脂肪細胞，例如：納米脂肪和脂肪干細胞膠。Charles-de-Sá等[27]比較了這兩種方法，兩者對皮膚產生的影響無明顯差別，唯一不同點是ADSCs組在真皮網狀層和皮下組織的交界可發現較多脂肪組織。但第二種方法無需加入額外的試劑，減少了產物污染的風險，可以節省時間及金錢。ADSCs的抗衰老作用已在多個動物實驗和臨床應用中證實，但仍有一些不足之處。首先干細胞自身具有局限性，隨著年齡增長，ADSCs的增殖和分化活力可能有所下降[28]，這就限制了脂肪干細胞在抗衰老中的實際應用。近年來，對凍存ADSCs 的研究逐漸增多，有實驗證據表明，凍存ADSCs仍可用于小鼠燒傷傷口的覆蓋，顯示出與新鮮脂肪干細胞相似的促愈合能力[29]。這為今后干細胞研究提供了方向，可以通過建立“脂肪銀行”，凍存年輕的干細胞用于面部年輕化以及治療疾病。另一個亟待解決的問題是如何從脂肪組織中培養出更高活性的ADSCs或Svf，臨床上的操作流程尚未有固定的標準。雖通過一系列體內外實驗對ADSCs對抗自然老化以及光老化的通路有了初步了解，但仍有一些機制未明，需更深入的研究來豐富大家的認識，更好地指導臨床應用。

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[收稿日期]2019-08-19

本文引用格式：李嘉欣，陳偉華.脂肪來源干細胞在改善老化皮膚質地中的作用及其臨床應用[J].中國美容醫學，2020，29（5）：187-189.