成体干细胞在美容与抗衰老领域的应用前景
人体中有很多干细胞存在的证据。肝脏具有惊人的自我更新和恢复能力,手术中可以切除70%的肝脏,只要大约两个月的时间,90%的肝脏组织就可以长出来。此外,人体头发、指甲的不断生长,以及脂肪增加导致的体形变化,都揭示着成体干细胞的存在。目前,已经报道含有干细胞的成体组织有:脑、脊髓、外周血、血管、骨骼肌、心肌、皮肤、肝脏、消化道和肺。
撰文|醉春归
编辑|南风
成体干细胞的概念
成体干细胞是指存在于一种已分化组织中的未分化细胞,这种细胞能够自我更新并且能够分化形成组成该类型组织的细胞。成体干细胞存在于机体的各种组织器官中。在特定条件下,成体干细胞或者产生新的干细胞,或者按一定的程序分化,形成新的功能细胞,从而使组织和器官保持生长和衰退的动态平衡。
成年个体组织中的成体干细胞在正常情况下大多处于休眠状态,在病理状态或在外因诱导下可以表现出不同程度的再生和更新能力。成体干细胞可以突破其“发育限制性”,跨系,甚至跨胚层分化为其他类型组织细胞。
针对成体干细胞的研究,始于20世纪60年代人们对造血干细胞(HSC)的研究。HSC是所有造血细胞和免疫细胞的起源,具有高度的自我更新和自我复制能力,可以分化成所有类型的血细胞的两个重要特征,是目前研究得较为清楚、应用最为成熟的成体干细胞,人体内所有的血细胞都来自它的定向分化和归巢。HSC增殖分化为各类血细胞、前体细胞和成熟血细胞,释放到外周血中,各司其职,直至衰亡,这一过程是不停地进行着的。
HSC移植治疗血液系统及其他系统恶性肿瘤、自身免疫病和遗传性疾病等均取得令人瞩目的进展,极大促进了这些疾病的治疗,同时也为其他类型成体干细胞的研究和应用奠定了坚实的基础。
成体干细胞家族的另一成员间充质干细胞(MSC)最早在骨髓中被发现,是除造血干细胞以外的另一种成体干细胞,具有自我更新,多向分化潜能,在体外能传代40代,能保持稳定的表型和多向分化潜能,体外培养扩增的间充质干细胞可作为组织工程的种子细胞。近年来随着研究的深入,发现除骨髓之外,MSC也可在脂肪、脐带、胎盘、牙周质等组织中提取到,甚至在羊水及头皮组织中也可以培养出间充质干细胞。MSC可修复各种组织和器官,如骨、软骨、肌腱、皮肤、神经组织、心肌,可作为基因治疗的载体细胞。
同时,MSC是一种重要的免疫调节细胞,在炎症细胞因子刺激后对免疫系统表现出很强的抑制作用,利用其免疫抑制、降低移植排斥反应,也可用于器官或组织移植。MSC的低免疫原性使其在移植后容易存活,不论是自体还是同种异源的间充质干细胞,一般都不会引起宿主的免疫反应。
MSC临床应用于协助解决多种血液系统疾病,心血管疾病,肝硬化,神经系统疾病,自身免疫性疾病,参与组织损伤修复等。间充质干细胞对于(GVHD)移植物抗宿主病、(crohn’sdisease,CD)克罗恩氏病的治疗在美国已经进入到三期临床阶段。国内已将间充质干细胞用于临床上一些难治性疾病,如肝硬化、脊髓损伤、脑瘫、肌萎缩侧索硬化症、系统性红斑狼疮、系统性硬化症、克隆氏病、中风、糖尿病足等的临床研究,根据初步的临床报告,MSC对这些疾病的协助治疗都取得明显的疗效。
成体干细胞与整形美容
除了在一些难治性疾病的治疗方面发挥其作用,近年来随着脂肪干细胞(ADSC)的发现,使间充质干细胞在整形外科领域的应用也备受关注。脂肪来源的干细胞实际上也是一类间充质干细胞,表达多种MSC标志。它们是起源于中胚层而定居于脂肪组织中的一类成体干细胞,可以被广泛的应用于移植治疗和组织工程,尤其是在整形外科领域的应用价值,使之成为成体干细胞中的“明日之星”。
2001年茹克等人首次从脂肪抽吸物中分离出了具有间充质干细胞特性的脂肪干细胞,与其他间充质干细胞类似,都有非常强大的多向分化的能力,有发育成骨、软骨、脂肪、肌肉等多种组织的潜能。
ADSC(脂肪干细胞)来源更为丰富,在每克动物的脂肪中高达5000cfu-F,增殖过程也比其它干细胞快约1倍。只需抽取少量脂肪就能在短时间内培植出很多的间充质干细胞,从而减少体外培养导致的细胞分化和突变风险。此外,来自脂肪组织的干细胞经培养也比其它来源的干细胞生长的均匀。ADSC多来源于脂肪抽吸术,取材方便,而且脂肪组织在体内分布广泛,储量丰富;另一方面,从吸脂术后将剩余的ADSC变废为宝,可以冷冻保存,以方便临床使用。对求美者来说,吸脂雕塑体型的同时享受干细胞带给身体的改变是一次双赢的生命重塑。
与来自骨髓的间充质干细胞不同,脂肪干细胞的能力不会随着提供者年龄的增加而降低。一般的讲,骨髓组织会随着年龄的增长而逐渐减少,相对的可获取的间充质干细胞也会减少,更糟糕的是细胞的分化能力也会下降。脂肪干细胞的优势就在于,它的附着与增殖能力与年龄无关,而只与提供者的体质有关。施博尔等人发现,来源于不同部位的脂肪干细胞的数量和分化潜能是不同的,白色脂肪内的含量多于棕色脂肪,而与腹部、大腿和乳房来源的脂肪组织相比,人的前臂组织中含有更多的脂肪干细胞。
ADSC在美容整形外科应用的相关报道比较多,临床效果也最为显著。ADSC在除皱、美白、丰胸、提臀等美容整形领域的应用,已被大量文献和临床实例证实。
现在的脂肪移植始于19世纪末(1893年)游离脂肪筋膜移植技术,其成活率低,已是摒弃的技术。20世纪初带蒂的脂肪筋膜瓣移植技术,现在已经很少应用。20世纪70年代、80年代吻合血管的游离脂肪筋膜瓣移植技术仍是目前整形外科的基本技术。
20世纪90年代发展的脂肪细胞/颗粒注射移植技术,其移植脂肪细胞/颗粒成活率并非十分理想,仍时常发生硬结、坏死、液化、囊肿、感染、窦道等。2003年日本东京大学吉村浩太郎(KotaroYOshimura)提出细胞辅助脂肪移植技术(cellassistedlipotransfer,CAL)。其中辅助细胞,是指基质血管碎片中的细胞群(stromalvascularfractioncells,SVFCs)。SVFCs是从抽吸全部脂肪中分离提取的细胞群,包括:干细胞/祖细胞、基质细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞、巨噬细胞、血液成分细胞、平滑肌细胞等十余种细胞组成的细胞群。上述细胞群加入结构脂肪中,以活细胞进行脂肪移植,此过程即为CAL技术。该技术可增加移植脂肪成活率,最高成活率可高达90%。
研究发现,脂肪间充质干细胞(ADSC)能够分泌一定量的细胞因子,如血管生长因子VEGF、PDGF、bFGF、血管生成素、GM-CSF、MCP-1和SDF-1α,有利于建立更好的损伤修复环境。其中血小板衍生内皮细胞生长因子,在体内与体外均被证实有促进血管新生的作用。脂肪干细胞不仅通过分泌多种生长因子来促进脂肪细胞的存活,此外, 干细胞混合脂肪细胞进入人体后,生成微血管网络,通过微血管给脂肪细胞供血,从而为脂肪细胞提供生存的足够养分,不会出现细胞液化、坏死、囊肿硬化等后遗问题。
由于血小板衍生内皮生长因子具有特异的促血管再生的作用,许多学者考虑用血小板衍生内皮细胞生长因子作为生长因子来治疗某些组织缺血性疾患。部分研究人员试图将其应用于缺损部位来促进组织愈合,并显示出一定的疗效。这一特点使得ADSC在临床治疗上具有相当广阔的应用前景。急性心肌梗死、缺血性心肌病、末梢血管疾病、急性肾小管坏死、糖尿病性视网膜病变、缺血性脑病、外伤性脊髓损伤以及移植中发生的局部缺血都将有希望通过ADSC进行治疗。
抗衰老
ADSC在抗衰老方面的应用及研究也在展开。将脂肪源干细胞经尾静脉输入亚急性衰老治疗组大鼠中,结果显示治疗组大鼠血清超氧化物歧化酶、一氧化氮、白细胞介素2水平及脾脏指数均有所提高,而丙二醛含量显著降低。证实异体移植脂肪源干细胞可有效增强大鼠机体清除自由基和抗氧化能力,提高机体免疫功能,延缓D-半乳糖诱发的大鼠衰老。
脂肪干细胞是可以分化成几十种成体干细胞的多能干细胞。多数脂肪干细胞来源于脂肪组织中的纤维组织和血管壁上,少数游离于脂肪间。脂肪来源的干细胞分化能力强,抗衰老效果明显,疗效持久。脂肪干细胞在临床应用中,不仅是填充剂作用,而且可成为永久性再生剂。
将ADSC与来源不同个体的外周血混合淋巴细胞共培养,发现脂肪间充质干细胞能够显著抑制经植物血凝素活化的淋巴细胞的增殖,而这种抑制作用随脂肪间充质干细胞数量的增加而更趋明显。另有研究证实脂肪间充质干细胞主要通过改变T细胞亚群,影响Thl细胞的分化及功能,从而发挥调节免疫的功能。
基因治疗
近来也有研究报道,脂肪间充质干细胞还十分易于外源性基因的导入,可作为基因治疗的目的基因承载细胞之一,不管是质粒载体,还是腺病毒载体、逆转录病毒载体以及其他载体,均可携带目的基因转染至脂肪间充质干细胞中,并且在体内能够持久并且高效的表达目的因子而不影响其干细胞本身的特性。
目前ADSC作为成体干细胞,在组织工程和细胞治疗方面取得了可喜进展,但还有许多问题有待进一步研究和探讨,如ADSC移植的最佳剂量、途径和时间,ADSC在内体存活时间和分化,分化细胞在功能上与正常细胞的差异,以及具体作用方式和机制。相信随着人们对成体干细胞的不断探索,ADSC的应用将有广阔的发展空间。
但是在具体利用环节,还应当把握以前几个方面:
在提取干细胞时,不断引进和利用各种新型的提取方法,最大限度提升工作效率;
细胞生长往往依靠生长因子的帮忙,因此必须尽快找寻各种有用的生长因子;
选择合理的容器、合理的环境储存脂肪源性干细胞。第四,严格把控脂肪间充质干细胞体外培养时长。
参考文献
1、(杨春,李东飞,戴景兴,等. 异体脂肪源干细胞移植对大鼠的抗衰老作用.解剖学报,2010, 41(1):87-92.)
2、王建军、樊艳、马爱群、高明暄《人脂肪间充质干细胞的免疫调节作用》
3、王丽《脂肪源性干细胞在美容整形外科的应用》
来个“分享、点赞、在看”👇