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脂肪间充质干细胞用于体表软组织缺损修复的研究进展.doc

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脂肪间充质干细胞用于体表软组织缺损修复的研究进展.doc

脂肪间充质干细胞用于体表软组织缺损修复的研究进展喻兰雅▲,张晨芳△广州军区广州总医院普通外科(广州510010)【摘要】目的探讨脂肪间充质干细胞在体表软组织缺损修复中的作用,对相关的研究进展进行总结,重点将脂肪间充质干细胞在组织缺损修复中的的优势进行文献综述。方法以ADIPOSETISSUEDERIVEDSTEMCELL,TISSUEENGINEERING,STEMCELLS为检索词,检索PUBMED数据库199101/201006。以“脂肪间充质干细胞”、”组织工程为检索词”,检索CNKI期刊全文数据库199101/201006。文献检索语种限制为英文和中文。纳入软组织修复的基础及临床研究,排除重复性研究及目的与本文不相关的研究。结论脂肪间充质干细胞在一定条件作用下可以修复皮下软组织缺损,可以作为组织工程的种子细胞。【关键词】脂肪间充质干细胞;定向诱导;组织工程DEVELOPMENTINADIPOSETISSUEDERIVEDSTEMCELLSFORSOFTTISSUEREGENERATIONYULANYA,ZHANGCHENFANG,GUANGZHOUGENERALHOSPITALOFGUANGZHOUMILITARYCOMMAND,510010,CHINA,EMAILZCFGZ163COM【ABSTRACT】OBJECTIVETOEXPLORETHEFUNCTIONOFADIPOSETISSUEDERIVEDSTEMCELLSINREPAIRINGSOFTTISSUEDEFECTSANDSUMMARIZETHERELATEDRESEARCHDEVELOPMENT,ESPECIALLYTHEADVANTAGESOFADSCSINSOFTTISSUEREPARINGMETHODSRETRIEVEADIPOSETISSUEDERIVEDSTEMCELL,TISSUEENGINEERING,STEMCELLSINTHEPUBMEDDATABASERETRIEVALTHECNKIDATABASEFROM199101/201006THELITERATURERETRIEVALLANGUAGERESTRICTIONSWEREINENGLISHANDCHINESEREMAINTHEBASICALANDCLINICALRESEARCH,ELIMINATEREPETITIVERESEARCHANDTHEARTICLESARENOTRELATEDTOTHESTUDYCONCLUSIONADSCSMAYBETHEPROMISINGSEEDSFORTISSUEENGINEERING【KEYWORDS】ADIPOSEDERIVEDSTEMCELLSADSCS,DIRECTIONALINDUEDTISSUEENGINEERING软组织缺损的修复是当今整形外科面临的一大难题,对于体表的皮下软组织欠丰满、凹陷、萎缩、畸形等,当前主要有两类方法一是材料填充,二是自体脂肪移植,其中后者更是近几年来研究的热点,但是二者都存在明显的缺陷。填充材料修复主要有天然材料和合成材料两种,其中天然材料易被吸收,而合成材料易发生排斥13。针对于材料填充带来的免疫排斥反应,后者应运而生。然而实践证明,后者虽然不会发生免疫排斥反应但是会有过半的脂肪组织被重吸收,即使存活下来的组织也可能出现局部纤维化或病理性钙化等45。且这种会带来机体供区较大的局部创伤和痛苦。组织工程技术的出现为临床上更好地解决组织缺损修复等难题提供了一个新的思路,选用合适的干细胞作为种子细胞的来源已成为研究的热点6。组织工程中的关键因素之一是种子细胞,脂肪源性间充质干细胞ADIPOSEDERIVEDSTEMCELLS,ADSCS是近年来发现的一种成体干细胞。脂肪组织在人体内储量丰富,获取简便,通过抽脂能从中获得大量的脂肪间充质干细胞,不仅在体内体外具有多向分化潜能,在不同的诱导因子作用下可以向脂肪细胞、软骨细胞、肌细胞、成骨细胞、神经细胞、神经胶质细胞及胰岛细胞分化,有望成为临床上用来修复受损的组织和器官的理想干细胞来源,同时也为一系列疾病的治疗提供了新的思路。随着研究的不断深入,证实脂肪组织来源干细胞类似于骨髓间充质干细胞(BONEMARROWDERIVEDMESENCHYMALSTEMCELLS,BMSCS)可以向成骨细胞、成软骨细胞、神经细胞、肌细胞和脂肪细胞等不同胚层来源的细胞分化710。由于其广泛存在于脂肪组织中,易于获得、能在体外多代稳定增殖、具有多向分化潜能、免疫相容性好、无伦理学问题、取材对患者损伤小等,有望成为组织工程中新的种子细胞,极具临床应用及基础研究前景。1.脂肪间充质干细胞作为组织工程种子细胞的优势脂肪间充质干细胞是一类来自于脂肪组织的具有自我更新和多向分化能力的干细胞,类似于骨髓间充质干细胞BMSCS,国内已有相关研究报道证明,脂肪组织来源的间充质干细胞在生长动力学、细胞衰亡、表面标志等方面与骨髓间充质干细胞间没有显著的差异。1114而其作为组织工程的种子细胞具有明显的优势1)来源广,取材容易,对机体损伤小,患者容易接受。国内外研究发现常规抽脂术获取的每250~300ML脂肪中含有超过1XL09个成体干细胞,并预测脂肪基质将成为人类最大的成体干细胞库15,16。2)不易受肿瘤污染,易体外净化;3)具有免疫抑制作用。DJOUAD等17研究表明脂肪间充质干细胞与混合淋巴细胞反应体系中,反应源和刺激源淋巴细胞的增殖明显受到抑制。4)BMSC和ADSCS的多向分化潜能具有极大的相似性,在基因方面脂肪来源的间充质干细胞更容易向成脂肪方向分化。18研究表明在ADSCS中有超过40的细胞能成功分化为成熟的脂肪细胞19。5)营养需求低,在培养基中生长旺盛,体外易于培养。6无伦理学问题,可反复取材。由于脂肪组织来源干细胞拥有这些特性,已成为组织工程种子细胞的热点研究对象。2.脂肪间充质干细胞用于软组织缺损修复的可能机理脂肪间充质干细胞可用于软组织缺损的修复有研究证实干细胞具有在组织损伤的内环境下实现定向诱导分化的能力,即实现损伤组织的按需修复与再生的可能,在这方面国内外都有一些相关报道,有理论认为其主要机理可能是在机体组织受损伤时,循环在体内的干细胞可经动员趋化到达损伤部位,并在局部微环境诱导下分化为特异的组织细胞参与自身修复。203.当前成功构建脂肪组织用于治疗脂肪组织缺损的策略①前体脂肪细胞或脂肪组织来源干细胞接种于可吸收高分子材料并进行体内移植所形成的成熟的脂肪组织21。②结合可注射的微载体珠和水凝胶介质以刺激宿主脂肪细胞的再生从而填充软组织的空隙22胶原微珠已被用作结合ADSCS的支架;可注射性支架的形态可精确控制,并能加入相关生长因子,无需开放性手术即可置入23。LEE等预先将ADSCS在体外分化为脂肪细胞种植到胶原和透明质酸支架上,在体内也观察到形成了脂肪组织。理想的支架材料可使细胞黏附、生长和分化,并最终形成组织和器官,应当最适于为新生细胞和组织提供长期支持,或作为临时的循环细胞介导系统。③将前体脂肪细胞或脂肪组织来源干细胞结合高度血管化的大网膜片段进行体内移植构建出组织工程脂肪24。④直接利用生长因子诱导前体脂肪细胞或脂肪组织来源干细胞向植入位点迁移以产生脂肪组织25。CHOI等26将成脂诱导后的脂肪组织来源干细胞与聚乳酸一聚乙醇酸微球混合注射入裸鼠皮下,检测到有脂肪组织的形成。有研究将ADSCS与海绵状胶原复合后植入免疫缺陷小鼠体内,形成了脂肪样组织。⑤细胞辅助脂肪移植,即自体脂肪干细胞辅助移植,自体取得的脂肪一半用来分离新鲜的富含脂肪干细胞(ADSCS)的细胞基质血管层,并与另一半抽脂混合反应形成移植用“支撑物”。这使得脂肪填充物中脂肪干细胞的浓度增加,制成用于移植的脂肪。4脂肪间充质干细胞移植比脂肪移植用于体表组织缺损的修复的优势由于软组织中主要成分是脂肪组织,所以脂肪组织工程为软组织缺损的修复提出了新的概念。自体脂肪组织移植以其取材容易、操作简单、外形充盈好、无排异反应、疤痕小,且其操作技术日趋成熟,治疗效果不断提高,而被认为是修复此类软组织缺损的最佳选择27,现已广泛用于面部凹陷填充、隆乳等领域28,29。但自体脂肪组织的低成活率及术后组织纤维化等使其临床应用受到很大的限制。脂肪移植物被吸收造成低成活率的原因之一是成熟脂肪细胞对缺氧、损伤的耐受力低,且不能增殖更新。而脂肪间充质干细胞(ADSCS)则具有强大的增殖分化潜力,对缺氧耐受力更强,且自体干细胞用于移植可避免排异反应,更加安全。干细胞是体内正常的细胞,它们不是癌细胞,移植后会与自体原本的组织融为一体,不会增加日后患癌的风险。且所需脂肪组织少,减少了脂肪移植术中供区畸形的发生。5.展望脂肪干细胞存在于脂肪组织内,其具有来源丰富、易于获得、多向分化潜能、免疫相容性好、可反复取材、对患者损伤小等优点,相较BMSCS具有更加强大的体外多代增殖能力,取材时可结合美容塑形的要求取得一举两得的效果。在组织工程方面,由于其具有多向分化潜能且来源丰富得到重视,因此是组织工程可利用的种子细胞,在一定条件下,能定向诱导分化为脂肪细胞,提高自体脂肪移植存活率,有望在乳房再造术、除皱术及凹陷畸形矫正术中发挥作用,达到临床治疗目的。但目前脂肪组织工程的研究还处于早期,还有许多问题需要进一步研究。当前所进行的有关脂肪源性干细胞的研究主要集中在它具有的一些生物学特性上,主要是一些细胞的体外实验,而细胞在活体动物体内的实验观察较少见。对于ADSCS的深入应用,仍需进一步研究鉴定ADSCS的特异性细胞标志,包括鉴定ADSCS分化各阶段的标志。而干细胞的来源、分离、培养及鉴定还有许多工作要做,干细胞诱导、分化及迁移机制也有待进一步研究。参考文献1GOMILLIONCT,BURGKJSTEMCELLSANDADIPOSETISSUEENGINEERINGBIOMATERIALS2006;2736605260632HEMMRICHK,VONHEIMBURGDBIOMATERIALSFORADIPOSETISSUEENGINEERINGEXPERTREVMEDDEVICES2006;356356453FLYNNL,SEMPLEJL,WOODHOUSEKADECELLULARIZEDPLACENTALMATRICESFORADIPOSETISSUE4ERSEKRATRANSPLANTATIONOFPURIFIEDAUTOLOGOUSFATA3YEARFOLLOWUPISDISAPPOINTINGPLASTRECONSTRSURG1991;8722192275KONONASTC,BUCKYLP,HURLEYC,ETALTHEFATEOFSUCTIONEDANDSURGICALLYREMOVEDFATAFTERREIMPLANTATIONFORSOFTTISSUEAUGMENTATIONAVOLUMETRICANDHISTOLOGICSTUDYINTHERABBITPLASTRECONSTRSURG1993;9157637686GOMILLIONCT,BURGKJSTEMCELLSANDADIPOSETISSUEENGINEERINGJBIOMATERIALS,2006,2736605260637ZUKPA,ZHUM,MIZUNOH,ETALMULTILINEAGECELLSFROMHUMANADIPOSETISSUEIMPLICATIONSFORCELLBASEDTHERAPIESTISSUEENG2001;722112288ZUKPA,ZHUM,ASHJIANP,ETALHUMANADIPOSETISSUEISASOURCEOFMULTIPOTENTSTEMCELLSMOLBIOLCELL2002;1312427942959DEUGARTEDA,ALFONSOZ,ZUKPA,ETALDIFFERENTIALEXPRESSIONOFSTEMCELLMOBILIZATIONASSOCIATEDMOLECULESONMULTILINEAGECELLSFROMADIPOSETISSUEANDBONEMARROWIMMUNOLLETT2003;892326727010MIZUNOH,ZUKPA,ZHUM,ETALMYOGENICDIFFERENTIATIONBYHUMANPROCESSEDLIPOASPIRATECELLSPLASTRECONSTRSURG2002;109119921111鞠洪斌,邓展生,张胜利,等大鼠脂肪和骨髓来源间充质干细胞成骨分化比较的体外研究J中国医师杂志,2007,9331531912郭宝锋,尹维田,刘浩宇,等人脂肪干细胞体外培养特性及成脂成软骨分化J中国组织工程研究与临床康复,2007,11336625662813ROMANOVYA,DAREVSKAYAAN,MERZLIKINANV,ETALMESENCHYMALSTEMCELLSFROMHUMANBONEMARROWANDADIPOSETISSUEISOLATION,CHARACTERIZATION,ANDDIFFERENTIATIONPOTENTIALITIESBULLEXPBIOLMED2005;140113814314SHIMIZUK,ITOA,HONDAHMAGSEEDINGOFRATBONEMARROWSTROMALCELLSINTOPOROUSHYDROXYAPATITESCAFFOLDSFORBONETISSUEENGINEERINGJBIOSCIBIOENG2007;104317117715王鸿小鼠3T3一L1的培养鉴定及小聚碱对其增殖与分化的影响J山西太谷山西医科大学,20047810216KIMBS,MOONEDJJTRENDSINBIOTECH,1998,1622422517DJOUADF,PLENCEP,BONYC,ETALIMMUNOSUPPRESSIVEEFFECTOFMESENCHYMALSTEMCELLSFAVORSTUMORGROWTHINALLOGENEICANIMALSBLOOD2003;102103837384418LIUTM,MARTINAM,HUTMACHERDW,ETALIDENTIFICATIONOFCOMMONPATHWAYSMEDIATINGDIFFERENTIATIONOFBONEMARROWANDADIPOSETISSUEDERIVEDHUMANMESENCHYMALSTEMCELLSINTOTHREEMESENCHYMALLINEAGESSTEMCELLS2007;25375076019LANGERRS,VACANTIJPJSCIENCE,1993,26092092620MANSILLAE,MARINGH,STURLAF,ETALHUMANMESENCHYRNALSTEMCELLSARETOLERIZEDBYMICEANDIMPROVESKINANDSPINALCORDINJURIESJTRANSPLANTPROC2005,37129229421PATRICKCWJR,CHAUVINPB,HOBLEYJ,ETALPREADIPOCYTESEEDEDPLGASCAFFOLDSFORADIPOSETISSUEENGINEERINGTISSUEENG1999;5213915122GOMILLIONCT,BURGKJSTEMCELLSANDADIPOSETISSUEENGINEERINGBIOMATERIALS2006;27366052606323RUBINJP,BENNETTJM,DOCTORJS,ETALCOLLAGENOUSMICROBEADSASASCAFFOLDFORTISSUEENGINEERINGWITHADIPOSEDERIVEDSTEMCELLSJPLASTRECONSTRSURG,2007,120414424)24MASUDAT,FURUEM,MATSUDATNOVELSTRATEGYFORSOFTTISSUEAUGMENTATIONBASEDONTRANSPLANTATIONOFFRAGMENTEDOMENTUMANDPREADIPOCYTESTISSUEENG2004;1011121672168325KIMURAY,OZEKIM,INAMOTOT,ETALTIMECOURSEOFDENOVOADIPOGENESISINMATRIGELBYGELATINMICROSPHERESINCORPORATINGBASICFIBROBLASTGROWTHFACTORTISSUEENG2002;8460361326CHOIYS,PARKSN,SUHHADIPOSETISSUEENGINEERINGUSINGMESENCHYMALSTEMCELLSATTACHEDTOINJECTABLEPLGASPHERESBIOMATERIALS2005;26295855586327易成刚,郭树忠自体脂肪移植的基础研究与临床应用的进展J中国美容医学,2004,12442943228中华医学会编著临床技术操作规范(美容医学分册)M北京人民出版社,200426627729甘学文,薄红兵,黄敏,等自体脂肪颗粒注射移植物在面部美容学中的应用J中华医学美容杂志,2005,11(5)301302

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