自体脂肪移植及其来源干细胞治疗病理性瘢痕的认识及进展

周志红，史玉仓，廖思牡，李展鹏（综述），吴志远（审校）

（广东医科大学附属医院整形外科，广东 湛江，524000）

病理性瘢痕(pathological scars)主要分为两种：即瘢痕疙瘩和增生性瘢痕。病理性瘢痕是皮肤的纤维增生性疾病，由受伤或受刺激的皮肤的异常愈合引起[1]。增生性瘢痕可定义为弱致炎的病理性瘢痕，瘢痕疙瘩可定义为强发炎的病理性瘢痕[2]，其病变部位主要表现成纤维细胞过度增生伴细胞外基质过度沉积，以及Ⅰ、Ⅲ胶原蛋白合成与分解失衡、胶原蛋白不规则堆积导致真皮纤维化，最终形成病理性瘫痕[3]，临床常表现为呈“螯足肿”样凸起。目前普遍认为与胶原合成与降解失调、细胞因子功能失调、炎症、免疫反应和遗传等多种因素共同作用导致的结果，但均无法完全解释瘢痕疙瘩的生物学特性，其发病机制并不明确。其治疗一直是整形外科界乃至医学界的难题。随着再生医学的高速发展，自体脂肪移植及脂肪干细胞（ADSCs）治疗瘢痕增生受到越来越多研究者及临床医生青睐。其因自身脂肪干细胞来源丰富，易于分离，并具有分泌多种细胞因子、促进胶原合成、改善局部微循环[4-5]、促进创面愈合、缓解疼痛、对组织的再生及重塑有重要作用的优势，为瘢痕治疗提供了一个新思路。

1 自体脂肪移植其来源干细胞治疗瘢痕

自体脂肪移植术（Autologous Fat Transplantation，AFT）是将患者自身某些部位的皮下脂肪组织移植到需要进行软组织填充的部位，从而达到修复先天或后天软组织缺损的目的，在修复缺损、改善形态的同时还可以达到体态塑形的效果。因其来自于自身组织，不存在排斥过敏反应，具有较好的生物相容性，且组织来源充分、取材易、费用低等优势。1893年Neuber[6]首次对这项技术进行描述，20世纪80年代，Illouz等人提出 了脂肪抽吸技术和脂肪颗粒移植理论；直到1995年由Coleman[7]改良脂肪抽吸和注射移植技术，保证了脂肪移植存活的稳定，使得以自体脂肪移植来修复组织缺损这项技术被广泛接受。1999年，Javier de Benito研究发现，自体颗粒脂肪移植在治疗凹陷性瘢痕时能够改善瘢痕质地，同时还能够松解瘢痕组织与深部筋膜的粘连。Maione[8]等以使用硬度计测量和通过改良的疤痕评估量表（POSAS）评估自体脂肪移植治疗疤痕中的疗效，除瘙痒程度未有效缓解外，其瘢痕色泽、范围、质地等均较术前有明显改善。2014年，Bollero[9]等通过引用超声技术，超声检查对比发现，术后皮下组织增厚，血管密度增加，瘢痕的大小和外观、皮肤厚度及表面的光滑度和色泽均有改善。此后大量学者报道自体脂肪移植能改善瘢痕的外观和皮肤特性。经临床和组织学检查证实，注射区可恢复至与正常皮肤相似的皮肤特征[10-13]。

2 自体脂肪移植在瘢痕治疗中的机制研究

自体脂肪移植不仅仅单纯用来填补瘢痕皮下脂肪层缺失,改善瘢痕与周围组织的粘连,更重要在于自体脂肪移植能改善瘢痕的外观和皮肤特性，恢复了与正常皮肤相似的皮肤特征[14]。

2.1 抑制病理性瘢痕成纤维细胞增生

病理性瘢痕(pathological scars)是皮肤的纤维增生性疾病，由受伤或受刺激的皮肤的异常愈合引起[15]。表现为病变部位成纤维细胞过度增生、活性增强并向周围正常皮肤组织迁移、侵袭性生长。故通过 ADSCs抑制瘢痕疙瘩成纤维细胞的迁移和增殖将是抑制增生性瘢痕的重要方向。

TGF-β/Smad 轴作为创面愈合的经典调控通路，对瘢痕的形成与发展起着关键的作用，TGF-β有三种异构体，即 TGF-β1、β2、β3分别具有不同的功能以维持平衡，一旦平衡被打破将会导致组织器官的纤维化[16]。TGF-β1是目前认为促纤维化形成最重要的因子。研究表明证实自体脂肪移植后TGF-β1的低表达[17]和TGF-β3的高表达[18]。Sultan等[19]在鼠模型中证明了脂肪移植后的烧伤疤痕中TGF-β1的呈低表达 。Borovikova等发现ADSCs主要由旁分泌信号传导介导，旁分泌信号传导开启各种抗纤维化分子途径，调节TGF-β/ Smad途径的活性，并使成纤维细胞和角质形成细胞的功能正常化。Spikeman[20]等证明脂肪组织来源的基质细胞以旁分泌方式抑制TGF-β1诱导的人真皮成纤维细胞增殖。ADSCs通过抑制促纤维化因子 TGF-β1表达,阻断TGF-β1向下游的信号传导,同时降低 α-平滑肌肌动蛋白 及金属蛋白酶抑制剂-1水平来对抗瘢痕形成。通过上调TGF-β3基质金属蛋白酶-1 表达,从而对瘢痕局部胶原组织结构进行重塑，使其从无序状态变为有序状态，此过程可能是ADSCs抗纤维化过程的重要原因之一。此外，Park等[21]通过抑制上皮间充质过渡和调节炎症和血管生成，证明了ADSC在肌肉损伤后的抗纤维化作用[22]。Lee等[22]显示了ADSC对肺纤维化的抑制作用。

2.2 抑制病理性瘢痕胶原蛋白及ECM 合成

增生性瘢痕其纤维化的特征是胶原蛋白和其他ECM成分的过度积累。

p38/MAPK信号通路与炎症和纤维化密切相关[24]。P38/MAPK作为真皮成纤维细胞中胶原蛋白合成的正调节剂，可促进ECM的产生。同时P38/MAPK参与细胞的转分化过程，该过程通过TGFβ1/Smad2/3途径在HS纤维化中被激活[25]。Li[26]在ADSC-CM处理的成纤维细胞和培养的HS组织中加入茴香霉素后发现能抑制p38/MAPK信号通路，导致Col1，Col3和α-SMA的蛋白质表达下调，抑制成纤维细胞向成肌纤维细胞的转分化，降低其胶原蛋白的沉积。Sultan[27]利用脂肪组织来源的基质细胞条件培养基培养瘢痕成纤维细胞可抑制TGF-β1诱导的肌成纤维细胞收缩和胶原III基因表达。Li等[28]证明脂肪组织干细胞条件培养基通过抑制p38/MAPK信号通路减少胶原蛋白沉积，抑制肥厚性瘢痕纤维化。Hoerst K等[29]研究发现脂肪细胞可激活BMP-4和PPARγ信号传导，引发成肌纤维细胞重编程、重塑，显著降低肌成纤维细胞标记物α-SMA和Ecm成分的表达。

Fang[30]等人发现在增生性瘢痕中Smad相互作用蛋白1（SIP1）表达减少，α平滑肌肌动蛋白（α-SMA）含量和胶原I/ III（Col I/ III）合成与SIP1表达成反比，进一步研究发现SIP1可介导TGF-β1/ Smad信号通路传导，其机制考虑控制Smad磷酸化来改变Smad2/3促进的信号传导，从而抑制成纤维细胞中的α-SMA和胶原上调，并最终抑制HS的形成。

2.3 抗炎与免疫调节作用

创面的持续炎症反应也是形成增生性瘢痕的重要原因之一。

NF-κB通路在细胞的炎症反应、免疫应答等过程中起到关键性作用。研究发现核转录因子K B通路失调与病理性瘢痕增生有着密切关系。其可促进白细胞介素1、6等细胞因子的产生，能够增强TNF-α的基因转录。加重炎症反应最终导致瘢痕形成。研究者发现自体脂肪移植可调控创面部位的免疫及炎性反应抑制瘢痕的形成。表现为抑制核因子KB通路减少ILIB、IL-6和TNF-α等炎症介质的释放，减轻创面炎症反应，促使创面向正常组织愈合。Carceller 等[31]通过酵母聚糖诱导动物模型中发现，AMSC通过旁分泌机制抑制酵母聚糖诱导炎症的早期过程，ADSCs可通过抑制NF-kB活化下调环氧合酶-2和mPGES-1的表达，最终导致白三烯、B4等趋化因子水平降低来抑制白细胞的早期迁移，从而有效抑制炎症反应。

脂肪源性干细胞分泌的MSCs-Exo具有抑制炎症反应能力，其内源性miR-181c能抑制TLR4 信号通路,减弱脂多糖介导的炎症反应,使中性粒细胞、巨噬细胞等炎症细胞数量减少,TNF-α、IL-1β等炎症因子表达下降，IL-10抗炎症因子表达升高[32]。Guillén等[33]发现ADSC-CM对巨噬细胞发挥旁分泌作用，增强抗炎细胞因子释放，同时可降低促炎细胞因子TNFα的释放）。Li等[34]研究表明ADSC-CM可直接升高IL-10的表达并降低促炎性细胞因子的表达，来调节巨噬细胞对LPS刺激的反应，降低了巨噬细胞中TNF-α，IL-1和IL-6的mRNA表达水平。Li等[35]在探究ADSCs对动脉粥样硬化影响中发现ADSC通过分泌cis-9，trans-11（cis-9，trans-11）来调节ox-LDL刺激的M1巨噬细胞的免疫原性及TNF-α，IL-6和IL-8的减少、IL-10的增加。目前认为IL10是一种参与瘢痕防治的抗炎性细胞因子[36]，其通过激活Akt和STAT3信号通路来发挥抗纤维化作用[37]。Yu等[38]研究表明ADSCs一方面抑制巨噬细胞浸润并调节体内TNF-α和TGF-β1的表达.另一方面通过旁分泌分泌C1q/TNF相关蛋白3，从而降低了未刺激巨噬细胞的趋化性。Yun 等[39]采用ADSCs治疗增生性瘢痕发现，其组织中肥大细胞的数量明显减少，并抑制了T细胞反应，显示出很强的免疫抑制力。同时ADSCs能启动免疫调节功能，增加前列腺素-E2及环氧酶-2 的生成，促进抗炎性巨噬细胞的生成，减少抗原呈递细胞和肥大细胞的数量，并降低CD4、CD8细胞淋巴细胞的增殖活性和巨噬细胞分泌释放大量促纤维化因子促纤维化作用的发生，有效抑制瘢痕的形成。

2.4 抗氧化作用

病理性瘢痕组织表现为细胞致密、活性强、局部炎症反应使氧耗量增加，导致该组织处于长期慢性缺氧状态，研究结果表明低氧引起的Smad3上调导致TGF-β信号通路激活，而TGF-β1被认为是对瘢痕形成最关键的因子之一，其能促进胶原沉积，导致病理性性瘢痕形成。HIF-1是一种对氧依赖基因如VEGF、TGF-B的有效转录调节因子，与瘢痕产生有关联，Yu等[40]研究表明ADSCs可促进HIF-1α和VEGF的表达显着升高，ADSCs通过调节HIF-1α/VEGF途径来促进新生血管形成，改善瘢痕缺氧微环境。

ROS被作为胶原沉积的增强剂[41]，对于防止ROS的生成在预防瘢痕具有重要作用。Kim[42]等人发现HIF-1介导的缺氧巨噬细胞中的线粒体氧化呼吸转换为糖酵解代谢，可减少ROS的生成。Chae 等[43]研究发现,在低氧条件下从ADSCs培养液中提取的蛋白质具有抗氧化能力，能够抑制低氧状态下ROS对TGF-β1/Smad通路的激活.因此推测，ADSCs可能通过抗氧作用抑制瘢痕形成。部分学者发现脂肪来源干细胞可分泌类胰岛素生长因子、类胰岛素、角化细胞生长因子、VEGF、bFGF、TGF等，一方面可以抗血管内皮细胞凋亡和诱导血管新生，改善瘢痕组织缺氧，另一方面具有抗氧化作用[44]。

3 展 望

由于自体脂肪颗粒具有来源丰富、获取简便、无排斥等优势，因此其应用于治疗病理性瘢痕逐渐被大众所接受。但自体脂肪移植局限性也较明显，其一，自体脂肪移植需要多次手术，重复抽脂，患者往往难以接受；其二，脂肪移植术后长期存活率、移植物吸收率等问题往往得不到有效的解决；其三，自体脂肪来源脂肪干细胞治疗增生性瘢痕的具体机制,仍缺乏较全面且统一的认识，有待进一步的研究，因此限制了该技术进一步的推广。相信随着研究的不断深入、脂肪移植手术技术完善，将会获得更大、更广泛的研究进展和理论支持，最终得到更广泛的推广应用。