脂肪干细胞(ASC)是来源于脂肪组织的间充质干细胞，具有自我更新和多向分化潜能。与骨髓间充质干细胞相比，ASC具有易于获取、便于培养、含量丰富等优点，是修复重建领域有应用价值的种子细胞。近年来随着对分化调控和功能研究不断深入，ASC的临床应用逐渐增多，取得了较好的治疗效果。
版权归中华医学会所有。
未经授权，不得转载、摘编本刊文章，不得使用本刊的版式设计。
除非特别声明，本刊刊出的所有文章不代表中华医学会和本刊编委会的观点。
脂肪组织主要存在于哺乳动物的皮下、网膜、肠系膜等处。传统上认为，脂肪组织主要参与机体的能量代谢，并具有产生热量、维持体温、缓冲保护和支撑填充等作用。随着近年来对脂肪组织研究的深入，学术界对其细胞组成和功能又有了更新的认识。1971年，首次报道了脂肪组织中的"Fb样细胞"，Ng等[1]通过胶原酶消化脂肪组织得到基质血管部分(stromal-vascular fraction，SVF)，后者中细胞部分经培养增殖分化为成熟脂肪细胞，因此被称为"脂肪前体"细胞。而在2001年，Zuk等[2]首次从人脂肪组织中分离获得一群具有多向分化潜能的细胞——脂肪干细胞(adipose stem cells，ASC)。自此，ASC的多向分化潜能和内分泌功能就受到了重点关注，并推动了其在创面修复重建中应用发展。
目前认为，ASC是一类来源于脂肪组织经过酶消化得到的SVF中的间充质干细胞，具有很强的自我更新、多向分化潜能和旁分泌功能。自发现之初，ASC就被证实可以分化成为脂肪细胞、软骨细胞、肌肉细胞和骨细胞等，而在一些特定条件下，ASC还可被诱导分化为血管平滑肌细胞、KC、肝细胞等[2,3]。近年来，ASC的旁分泌功能受到越来越多的关注，认为其在包括心肌损伤等多种组织损伤修复中发挥重要作用[4]。研究表明，ASC可分泌多种细胞因子，在血管生成、免疫调节、造血支持、中枢神经系统再生等方面发挥重要作用[5]。研究显示，外泌体(exosome)在ASC的旁分泌中发挥了重要作用。外泌体是直径30～100 nm的细胞外囊泡，传统上认为其功能主要是处理细胞代谢产物，但越来越多的研究显示，外泌体可携带源细胞的蛋白质、脂质、mRNA、微小RNA等生物信息，在细胞间传递生物学信息，对其他细胞的生物学功能发挥重要的调控作用，在组织修复与再生领域具有非常广阔的治疗应用前景[6]。
ASC具有的多向分化潜能以及可分泌多种细胞因子的旁分泌特性，使其对于组织损伤后创面愈合极为重要。此外，ASC还可以增加创面的血管化、募集巨噬细胞、促进肉芽组织生长等，这都使ASC在再生医学领域研究和临床应用上发挥着重要作用[7,8]。
慢性创面是指各种原因导致的超过1个月仍无法愈合的创面。目前在临床上较为多见的慢性创面是糖尿病下肢慢性溃疡，其病理基础是糖尿病导致的下肢血管病变，进而引起肢体远端缺血缺氧、皮肤破溃后迁延不愈。
Stasch等[9]通过自体脂肪移植的方法治疗了26例下肢慢性创面患者，创面平均形成时间为16.7个月，创面面积为(5.1±2.6)cm2，其中22例患者的创面在治疗后(68±33)d愈合，认为移植的脂肪除了为创周的皮肤迁移增生提供了支架以外，脂肪组织中的干细胞对创面愈合起重要促进作用。Marino等[10]通过自体ASC局部注射的方法，对10例外周血管疾病导致的下肢慢性溃疡患者(踝肱比为0.3～0.4)进行了治疗，观察到溃疡的面积、深度均显著改善。Shingyochi等[11]也观察到，ASC可以促进慢性创面愈合，新生血管密度、胶原含量以及组织厚度等方面均得到显著改善。除此之外，各国学者都先后报道了ASC移植可以促进创面愈合的相关实验研究，证实了其用于慢性创面治疗的有效性和安全性[12]。
关于ASC促进创面愈合的机制，目前研究认为主要有以下几个方面。第一是ASC在创面局部直接分化为修复细胞。创面愈合依赖的主要细胞包括Fb、表皮细胞等，而研究显示，ASC可以直接分化为Fb样细胞，表达波形蛋白、纤维连接蛋白等Fb标志蛋白；分化为表达角蛋白5和角蛋白14等分子标志的KC；分化为表达整合素、角蛋白3、角蛋白14等分子标志的表皮细胞；以及分化为血管内皮细胞以促进新生血管形成[13,14,15]。第二是通过旁分泌作用，分泌多种细胞因子，进而调控其他细胞的功能，促进血管化等。如前所述，ASC可以分泌FGF-2、胰岛素样生长因子Ⅰ、VEGF、TGF-β1等，这些细胞因子通过旁分泌的形式直接作用于Fb和KC，促进其增殖及分泌Ⅰ/Ⅲ型胶原等ECM，或作用于血管内皮细胞促进血管再生[15,16]。第三是抗凋亡和抗氧化的特性。ASC可通过其这一特性捕获缺血缺氧组织局部的自由基，减轻创面局部Fb的氧化应激损伤[12]。
在ASC的应用途径上，目前的研究主要包括了创周注射、肌内注射、动脉内注射、静脉注射等[17]。尽管应用方式不同，这些研究都观察到了明确促进创面愈合的效果，同时有效减轻创面相关的疼痛，并且无一例不良反应的报道。最近，Moon等[18]报道将ASC制成聚合物凝胶膜应用于糖尿病足创面的Ⅱ期临床试验显示，ASC水凝胶膜可以显著促进创面愈合。治疗第12周时，治疗组伤口完全闭合率达到了82%而且未发生不良反应，而对照组伤口完全闭合率只有53%，这也为ASC的临床应用和商品化提供了新的思路和研究方向。
瘢痕是皮肤烧创伤、外科手术后愈合过程中，多种原因引发ECM代谢异常，胶原大量堆积，进而导致皮肤过度纤维化的产物。目前认为瘢痕的形成与创面愈合过程中炎症反应、Fb凋亡和功能障碍密切相关。在20世纪90年代，Coleman[19]在自体脂肪移植后观察到，瘢痕的质地得到显著改善，但当时并未深入研究其具体机制。而此后在一系列的自体脂肪移植治疗瘢痕的研究中，均观察到了瘢痕厚度、硬度、柔韧性等指标显著改善[20]。目前，虽然没有关于脂肪移植治疗瘢痕疙瘩或增生性瘢痕的临床研究，但是，仍有大量的证据显示脂肪移植对创面愈合后瘢痕的大体表现有显著改善。Negenborn等[21]回顾了26项共含906例患者关于脂肪移植的研究报道，认为自体脂肪移植后，瘢痕的整体外观、质地以及瘙痒和疼痛的症状均有显著改善。Condé-Green等[22]回顾了脂肪移植用于烧伤创面和烧伤后瘢痕的报道，共包括818例患者，尽管这些报道不是随机对照临床研究，但从总体上均观察到，脂肪移植对改善瘢痕发挥了积极作用，且几乎未发生不良反应。
关于脂肪移植治疗瘢痕的机制，目前研究认为与脂肪组织中的ASC通过旁分泌途径拮抗TGF-β1的促纤维化效应有关。Li等[23]观察到，ASC条件性培养基可以通过拮抗p38/MAPK信号途径的机制显著降低胶原合成，进而抑制增生性瘢痕的形成。而在其他一系列研究中，研究人员也观察到在ASC注射后，TGF-β1的含量显著降低[24,25]。除了直接影响TGF-β1的表达外，ASC还可以对其他TGF-β通路的相关信号分子进行调控。作为TGF-β家族的负性调控分子，TGF-β3可以拮抗TGF-β1的作用从而抑制瘢痕的形成。Yun等[26]在猪的创面愈合及瘢痕模型中观察到，ASC局部注射可上调TGF-β3的表达，瘢痕的色泽和质地得到显著改善，瘢痕面积缩小；同时还观察到，ASC注射后可抑制肥大细胞的活性、拮抗TGF-β1对Fb的促纤维化效应，以及上调基质金属蛋白酶进而促进瘢痕降解代谢。除此之外，还有研究表明，ASC可通过分泌FGF-2、肝细胞生长因子、IL-10等细胞因子，作用于Fb，抑制其凋亡、下调α平滑肌肌动蛋白的表达；或作用于B淋巴细胞/T淋巴细胞，通过调控炎症反应抑制瘢痕的形成[27]。
自从发现脂肪组织中含有大量具有促进再生和修复功能的间充质干细胞以来，自体脂肪移植就逐渐开始被广泛应用。但传统的自体脂肪移植时脂肪颗粒较大，移植后可能会出现中心坏死或钙化等并发症。针对这一问题，Tonnard等[28]首先通过机械力对脂肪进行乳糜化处理，获得纳米脂肪。与传统自体脂肪相比，纳米脂肪颗粒更细，可以用27G细针头进行注射。在此基础上，研究人员又通过对脂肪提取后乳糜过程进行改进，离心去除油脂及肿胀液的方法，获得SVF-GEL[29]。进一步研究显示，SVF-GEL中含有大量的ASC，同时含有多种细胞因子，具有促进创面愈合的作用。
Sun等[30]用裸鼠背部创面模型，研究SVF-GEL对创面愈合的作用。研究观察到，SVF-GEL用于裸鼠创面14 d后，创面完全愈合；而对照组和单纯的SVF细胞处理组的创面均未完全愈合。进一步检测表明，SVF-GEL处理组创面的血管化程度、与血管化密切相关的细胞因子VEGF的表达水平、与炎症反应相关的人单核细胞趋化蛋白1的表达水平，均显著高于对照组和单纯的SVF细胞处理组。这些结果提示，SVF-GEL可能通过促进血管化及创面愈合早期的炎症反应，来促进创面愈合。Deng等[31]则对比了SVF、SVF-GEL、脂肪细胞条件性培养基对创面愈合的作用，结果表明，与SVF和脂肪细胞条件性培养基相比，SVF-GEL条件性培养基可以更加显著促进KC和Fb的迁移，加快创面愈合，而这可能与SVF-GEL条件性培养基内含有更多的FGF-2、TGF-β1、EGF相关。除了在创面愈合中的应用，研究人员还将SVF-GEL局部注射用于增生性瘢痕，获得了良好的治疗效果，巨噬细胞浸润、肌Fb数量及胶原沉积均被显著下调[32,33]。
研究认为，由于SVF-GEL里不但有大量ASC，还保留有较为完整的ECM成分。这些ECM一方面可以为ASC提供天然的生物支架，防止干细胞过早的迁移和其他不必要的生物学行为；另一方面，它还含有丰富的细胞因子作用于创面，在局部基质金属蛋白酶家族作用下逐渐代谢，释放出这些细胞因子，发挥促进创面愈合和血管生成的作用[34]。此外，ECM成分还可能通过其自身的弹性状态、机械张力、蛋白沉积等方面调控ASC的功能，从而为促进其细胞生物学功能的发挥提供更好的微环境[35,36]。
ASC应用于修复重建领域，虽然取得了令人鼓舞的成果，但仍有一些问题亟待我们解决，包括ASC在局部的转归及其调控，是否能够根据修复目标对其进行调控；ASC应用后长期观察其致瘤性等；ASC旁分泌调控的作用方式及其调控机制；外泌体在ASC旁分泌调控不同生理病理过程中发挥的作用及其分子机制；纳米脂肪及SVF-GEL提取和使用的进一步标准化等。这些问题的解决，将有助于我们更好理解ASC的细胞生理功能及其机制，从而解决修复重建领域中所面临的临床难题。
所有作者均声明不存在利益冲突
