科普｜皮肤衰老与延缓之策（四）神奇的干细胞
前言 /
爱美之心人皆有之啊，皮肤衰老这个系列不知不觉就做到第四篇了呢。前三篇推文中，从西医《科普｜皮肤衰老与延缓之策：(一) 衰老机制》和中医视角《科普｜皮肤衰老与延缓之策：(二) 中医药与抗衰老》解释了皮肤衰老的可能机制，并对有影响和延缓作用的常见方法、中药以及基因《科普|皮肤衰老与延缓之策（三）改变容颜的基因》做了一定的论述。上一篇推文中提到的成纤维细胞状态是皮肤是否衰老的重要原因之一，而本文的主角作为成纤维细胞衰老的逆转剂，是真的可以，实现逆龄的吧？！本期推文咱们从干细胞说起。
脂肪干细胞是什么
近年来，自体脂肪的应用颇受医美整形行业的关注。脂肪有保持体温、固定内脏、润滑皮肤，以及促进脂溶性维生素吸收的作用，除此以外，脂肪中也含有大量的干细胞。脂肪来源的干细胞（ADSCs）是一种中胚层来源的间充质干细胞，脂肪组织或抽脂术后抽吸物经过胶原酶消化，离心之后漂浮在上层的组织和油弃掉，沉淀在底层的细胞成分即SVF，SVF是一个ADSCs与其他细胞成分相混杂的群体，包括血管内皮细胞、基质细胞、血管平滑肌细胞、周细胞以及大量血液循环来源的细胞，比如白细胞、红细胞等，经过体外贴壁培养后可获得较纯的ADSCs。
ADSCs能够修复或更换磨损的损伤组织，可用于遗传，外伤，老化和退化的缺陷器官重建。基于干细胞的治疗潜力，ADSCs能够替换损坏的或死亡的细胞与新分化后代，以重新填充组织或恢复它们的功能、积极促进组织修复和再生，而且还通过自分泌或旁分泌的方式分泌生长因子、细胞因子和细胞外基质（ECM）等，是再生医学领域的重要研究对象。
脂肪干细胞与皮肤抗衰老
在一些以往的研究中证明，脂肪组织与皮肤内源性衰老相关。在皮肤内源性衰老过程中，皮下脂肪组织（sWAT）的结构和体积发生了显著的变化，这种变化可以包括，sWAT厚度变薄，脂肪间充质干细胞数量减少，脂肪间充质干细胞増殖和分化能力降低，脂肪细胞间基质的改变，脂肪细胞的大小，以及脂肪组织与相邻皮肤间的黏附能力（影响结构和体积的变化），皮下脂肪组织在功能上的改变也一定程度影响皮肤内源性衰老过程。除了结构和功能上的作用，脂肪组织能够通过分泌多种生物活性因子来影响脂质代谢、能量平衡和胰岛素敏感性，从而调节免疫应答和炎症反应，能够保持皮肤的活力状态，对抗衰老。
自体脂肪组织是最好的软组织填充材料之一。作为脂肪组织理想的种子细胞，已有大量研究证实了其在抗衰老、修复软组织损伤、促进移植脂肪成活等治疗中的有效性。先前对脂肪移植的研究主要是注重脂肪组织作为充填物在轮廓改善方面的应用，如增加脂肪细胞移植的成活率及提髙脂肪移植的长期效果和整体效果。
大量研究认为皮下注射脂肪组织会使皮肤年轻化，植入的脂肪组织存活后，不但有体积膨胀效果，合成了新胶原，使植入部位皮肤变得紧实，从而改善皮肤光泽度；而且植入的脂肪组织在植入部位生成了新的血管，并形成了新的生理平衡，研究证明，脂肪组织可以提高植入部位的新生组织质量。后期研究认为脂肪组织中含有的ADSCs发挥了作用，其分化刺激大量Ⅰ型胶原蛋白及少量Ⅴ型和Ⅵ型胶原蛋白的生成、成纤维细胞的重组、分泌大量新的细胞基质成分，从而修复原有的真皮断裂，重建、修复皮肤结构，达到消除皱纹的目的。
最初，在脂肪组织移植治疗相关皮肤病过程中，能够观察到治疗部位皮肤质量明显改善。后续研究发现，在裸鼠皮下注射ADSCs后能够显著增加裸鼠真皮的厚度，提高胶原蛋白的合成，增加成纤维细胞数量，并促进血管合成，以保持成纤维细胞的活性，从而延缓皮肤衰老。同样，在UVB和D-半乳糖诱导的皮肤衰老模型中，分别注射ADSCs后能够减少细胞凋亡，刺激成纤维细胞合成胶原蛋白，抑制糖基化和促进血管内皮再生，进而缓解皮肤衰老和抵抗皱纹形成。
动物模型中，ADCs治疗带来的益处
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来源：Zhang S , Dong Z , Peng Z , et al. Anti-Aging Effect of Adipose-Derived Stem Cells in a Mouse Model of Skin Aging Induced by D-Galactose[J]. Plos One, 2014, 9(5):e97573.
在整个研究过程中，所有组的老鼠体重都正常增加（上图A）。不出所料，与对照组（P<0.05）（上图B）相比，用D-gal治疗的小鼠的皮肤AGE水平（AGE是与人体衰老密切相关的有害化合物）显著提高，AG治疗显著逆转了D-gal治疗小鼠（P<0.05）（上图B）中AGE水平的增加。与AG的效果类似，ASCs治疗可以显著阻止AGEs水平（P<0.05）（上图B）的增加，表明ASC对BSA-AGE的形成有抑制作用。
（脂肪）干细胞的应用
自1981年牛胶原蛋白作为第一个用于去皱的充填品获批准后，越来越多的更安全、有效的注射物被推出。非永久性注射充填物主要包括透明质酸及其衍生物类、胶原、聚乳酸类及自体细胞等；永久性注射充填物主要包括桂树脂类产品、PMMA、羟基磷灰石。尽管如此，理想的材料仍未被发现。如牛胶原易过敏，有效时间短；Ar-tecoll（是可注射假体，注射在骨膜表面，骨性延伸，改变骨骼结构，修复骨骼缺陷。）可产生肉芽肿，且只能皮下深部注射；透明质酸钠有效时间短；单纯成纤维细胞注射，需多次注射，价格昂贵且效果不尽人意。20世纪初，自体颗粒脂肪移植开始应用于临床，其高吸收率、低存活率、多并发症，限制了它在临床中的应用。
Yoshimura等利用细胞辅助的吸脂术进行临床研究，共为307名患者进行了脂肪干细胞移植手术，包括隆胸术、乳房植入物替代术、乳房切除术后再造、面部手术、臀部手术和手部手术。结果显示：移植后术区皮肤的自然纹理、柔软度、软组织填充皮肤后的塑形等都很令人满意。CT及MRI显示脂肪组织存活较好。在面部脂肪萎缩的治疗中，注射SVF后植入部位皮肤变得紧实，皮肤弹性及光泽度得以改善。Park等将纯化的自体脂肪混合注射入患者真皮内，注射两个月后可见眼周皱纹明显减少，获得了良好的预后效果。而ADSCs在拮抗D-半糖诱导的皮肤老化中也起到了积极作用。
ADSCs治疗后的形态学分析
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来源：张胜昌. 脂肪来源干细胞拮抗D-半乳糖诱导的皮肤衰老的实验研究[D].南方医科大学,2014.
HE染色（是形态学最常用的染色方法,在HE染色切片上,各种组织或细胞的一般形态结构特点都可以观察到。）后皮肤真皮层呈红色，细胞核呈深蓝色，胶原纤维中可见大量梭形且被染成深蓝色的成纤维细胞核，光学显微镜下测量每个皮肤样本的全层真皮厚度，进行统计学分析，比较各组样本在注射四周后，真皮的厚度有明显差异。
组织学测量发现经过D-gal诱导的模型组真皮厚度较对照组略薄，而经过ADSCs治疗后真皮厚度最厚。通过Masson三色染色（用来显示组织中纤维以及炎性因子的染色方法之一），显微镜下可见皮肤组织真皮层中含有大量呈束状排列的胶原纤维，胶原纤维染色呈蓝色，胞质、肌纤维和红细胞呈红色。经过D-gal诱导的模型组胶原分布比例较对照组略下降，而经过ASCs治疗后胶原分布比例最多。
通过低氧处理，脂肪干细胞能够获得更高的活性，在抵抗皮肤衰老中也能起到更为明显的作用。姜筱唐以ADSCs与成纤维细胞共培养，以β-半乳糖作为衰老诱导剂，采用实时定量 PCR检测各组成纤维细胞内与衰老有关 P16、P21、P53 的mRNA 表达水平，与未与ADSCs细胞共培养的成纤维细胞（空白对照组）相比，与ADSCs共培养的实验 I 组、与低氧处理的ADSCs共培养的实验 II 组表达量均降低、且实验 II 组较实验 I 明显，因此说明实验 I 组、实验 II 组较空白对照组衰老程度较轻，实验 II 组更明显，其差异具有统计学意义。
这三项衰老相关指标检测结果可说明ADSCs可降低成纤维细胞 P16、P21、P53的衰老基因mRNA 表达，但低氧预处理的 ADSCs 可更加明显的降低成纤维细胞的衰老表达。
低氧处理的脂肪干细胞对成纤维细胞的影响
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来源：姜筱唐. 低氧预处理人脂肪来源干细胞对皮肤成纤维细胞衰老作用影响的研究[D].青岛大学,2019.
后记
脂肪填充技术确实是近些年整容行业比较流行的技术，在确保安全性的前提下，直接将提纯后的干细胞移植比起直接进行自体脂肪移植要更为直接，甚至更为有效，但干细胞分离提取与培养，成本控制也不统一，最终导致成品制剂上市后的价格差异较大。下周，皮肤衰老系列仍会继续，敬请关注。
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