脂肪干细胞对皮肤衰老的进展doc

1、脂肪干细胞在皮肤抗衰老作用的研究进展简介：脂肪干细胞（adipose-derived stem cells，adsc）是一种来源于脂肪组织，具有自我更新能力和多向分化潜能的成体间充质干细胞1。脂肪组织来源丰富，自体储备量大，是一种廉价且无限的干细胞库。人类利用脂肪抽吸填充进行整形手术改善面部衰老的历史最早可以追溯到1889年，vander meule2首次进行了人体自体脂肪游离移植，但不幸的术后因发生感染、坏死等情况，治疗效果欠佳。直至20世纪90年代coleman提出了改善脂肪抽吸填充技术，这项技术才得以被全世界广泛应用 3-5。随着脂肪整形手术技术的提高，2001年加利福尼亚大学的zuk6

2、等从应用于整形手术的脂肪组织中发现了大量的成体干细胞，并命名为pla（processed lipoaspirate cells）。随着对再生医学的深入研究，脂肪干细胞(adsc)已经代替了pla成为公认的名称7。由于脂肪干细胞的分化能力强于其他来源干细胞，是目前在美容医学中应用最广泛的一种干细胞。现今已有多项研究证明脂肪干细胞具有促进难治性创面愈合8、改善皮肤皱纹9、治疗烫伤10等作用。随着生态环境的破坏及人们生活水平的提高，人们对于皮肤衰老所带来的困扰越来越在意，利用脂肪干细胞对抗皮肤衰老治疗则是现代皮肤美容整形的研究热点。本文就脂肪干细胞的生物学特性及目前为止利用脂肪干细胞抗皮肤衰老的动物

3、实验、临床转化实验进行综述总结。1.脂肪干细胞的特性 正常成年女性体脂总量高达体重的25%-28%，而人体脂肪约有2/3贮存于真皮层下，所以脂肪组织来源广泛、廉价。300ml的脂肪组织包含了2-3108个脂肪干细胞，比骨髓中的间充质干细胞多100-1000倍11-14。所以脂肪干细胞具有高含量的生物特性。脂肪干细胞分布、形态及表面标志物 脂肪干细胞大多位于血管周围的区域，并且形态与成纤维细胞相似，有一个大的内质网和细胞核组成15。脂肪干细胞没有特异性的细胞表面标志物，但却与骨髓间充质干细胞相似，具有：cd10、cd13、cd29、cd34、cd44、cd54、cd71，cd49b，cd90，c

4、d105和stro-1，cd117。然而，他们不表达造血干细胞标志物，如cd14、cd16、cd56、cd31、cd45、cd61，cd62e、cd104，cd106、cd144，内皮细胞标志物cd31、cd144，和血管性血友病因子 5, 16, 17 。分泌功能众多研究发现，adscs在体内损伤修复、抗衰老等方面均可发挥较为显著的作用；其生物学作用的实现一方面通过多向分化能力，adsc可分化为脂肪、骨、软骨、肌肉、肌腱等多种细胞，补充替代老化、缺损的组织细胞17，但其最重要的功能是通过分泌及旁分泌的作用，刺激周围的细胞分化成特定的细胞18-20。有研究表明，adscs对皮肤中表皮干细胞的活

5、化甚至是必需的 21。脂肪干细胞分泌的细胞因子分为：血管源性因子、造血源性因子、生长因子和炎症因子这4类，其中血管源性因子主要包括：血管内皮生长因子（vegf）、血管生成素（ang）、血小板衍生生长因子（pdgf） 等；造血源性因子主要包括：粒细胞巨噬细胞刺激因子（gm-csf）、粒细胞集落刺激因子（g-csf）；生长因子主要包括：干细胞生长因子（hgf）、成纤维细胞生长因子(fgf)、b成纤维细胞生长因子（bfgf）、转化生长因子（tgf）、胎盘生长因子（pgf）胰岛素样生长因子结合蛋白（igfbp）、胰岛素生长因子（igf）22-23。blaber等24在adscs条件培养基中发现18种炎

6、性相关因子，包括8种促炎性因子：干扰素、白细胞介素1、白细胞介素8、白细胞介素9、白细胞介素12、白细胞介素15、白细胞介素17和肿瘤坏死因子；4种抗炎性因子，白细胞介素1ra、白细胞介素4、白细胞介素10和白细胞介素13；和6种趋化因子，嗜酸性粒细胞趋化因子、干扰素诱导蛋白10、单核细胞趋化蛋白1、巨噬细胞炎性蛋白和调节活化正常t细胞表达与分泌趋化因子。 除此之外，脂肪干细胞还可以分泌一种微囊泡（microvesicles，mvs），mvs一种脂质双层膜结构的亚细胞颗粒，其直径为 501000 nm 25, 26。mvs 富含与其来源的母细胞相似似的活性物质，包括：rna、dna、蛋白质、脂

7、质以及完整的线粒体等27。mvs 被认为是细胞之间物质和信息传递的重要载体，具有促进细胞生长、组织再生和创伤修复的功能，已成为当前组织再生修复研究的新热点28。国内就曾有实验证明了单一供体来源的mvs与多个供体来源的混合mvs对成纤维细胞抗衰老效果没有显著差异，为实践应用多个供体来源的混合mvs进行抗衰老提供了一定的实验依据29。脂肪干细胞具有抗氧化作用。它们能捕捉缺血状态下的自由基和热休克蛋白11。维生素c促进adsc增殖 维生素可影响脂肪干细胞的增殖。维生素c则以剂量依赖的方式刺激adscs 30。实验证明，维生素c通过erk/mapk信号通路促进高糖环境下人脂肪干细胞增殖，并且维生素c在

8、 200 mol/l时，对高糖环境下人脂肪干细胞有最强的促进增殖作用31。缺氧条件促进adsc增殖 此外，缺氧可增加ascs的增殖，在缺氧条件下启动，增强ascs的再生潜力。hif-1（缺氧诱导因子1）可以增加生长因子的生成，尤其是vegf、bfgf和hgf 30，32 。尤其是在缺氧的环境下，脂肪干细胞仍然可以保持细胞活性33。 相关实验证明脂肪干细胞会随人体衰老而衰老，出现端粒变短，端粒酶活性减弱的特性，其增殖分化及合成分泌的活性降低，血管生成因子分泌减少34。2.皮肤衰老的发生机制 人体皮肤衰老是指因时间因素或受外源刺激影响而导致的皱纹加深增粗、色素沉着、弹性下降、角化不良等等一系列的改

9、变。其中紫外线的辐射是影响皮肤衰老的最重要的外源性因素35。所以人们常常研究的皮肤衰老是光老化。目前，皮肤光老化已经作为一个独立的疾病或者综合征成为国内外的研究热点36。 外观上皮肤光老化表现为皱纹加深增粗、色素沉着、弹性下降、角化不良等，这是由于真皮层变薄、且成分变化所导致。真皮层中富含胶原纤维、网状纤维、弹性纤维等，其中以i型胶原纤维的含量最丰富 37-39。光老化后真皮层内含的i型胶原蛋白的含量降低；弹性纤维变性、减少、失去弹性所以导致了皮肤皱纹加深和弹性下降。 真皮层最主要的成分的胶原纤维和弹性纤维是由成纤维细胞合成的，所以当成纤维细胞受到细胞因子的调节或外源性刺激的影响下，便可发生衰

10、老、凋亡、受损及数量减少，从而导致胶原蛋白合成减少40-42。 分子层面，uv照射到皮肤时，可以产生活性氧自由基(ros)，ros的产生一方面会缩短端粒导致细胞衰老，另一方面导致线粒体dna损伤，而线粒体的功能下降又进一步促使ros的积累。与此同时ros可以活化egf、il-1、tnf-等细胞表面受体，从而诱导了核转录复合物活性蛋白(active protein,ap-1)的活化。ap-1一方面ap-1通过阻止转化生长因子（tgf-）转录和降低tgf-受体水平，抑制成纤维细胞i型前胶原基因表达，另一方面ap-1又参与免疫调节促进基质金属蛋白酶（mmp）家族的基因转录从而降解胶原。此外，胶原降解

11、片段的积蓄又抑制了成纤维细胞合成前胶原蛋白，使胶原含量又进一步下降43-45。3. 利用脂肪干细胞抗皮肤衰老的作用改善真皮成纤维细胞功能从皮肤衰老的机制中可以看出，真皮成纤维细胞（hdfs）的衰老与损伤对皮肤光老至关重要，hdfs 功能的改变，如胶原产量的减少，透明质酸和基质金属蛋白酶（mmp）活性的增加，增殖能力的降低和细胞数目的减少都是人类皮肤老化的重要表现46。 son47通过悬挂式细胞培养皿（transwell）进行了脂肪干细胞与成纤维细胞共培养，证明了脂肪干细胞对照射过uv的成纤维细胞具有促进胶原表达，降低mmp-1含量的作用，认为脂肪干细胞有助于抗皱作用。wang48通过实验验证了

12、adsc对无论是否经过uv照射的hdfs都具有降低其凋亡及衰老的作用，但对于内源性衰老的多次传代的成纤维细胞（p28）却没有影响。郭吉安29将adscs及脂肪干细胞微囊泡（mvs）分别与老年人的成纤维细胞进行transwell共培养，证明了无论是微囊泡还是脂肪干细胞都具有抗成纤维细胞衰老、促进一型前胶原蛋白能力，且脂肪干细胞具有抗成纤维细胞衰老能力更强。申霄49同样利用transwell建立非接触性的脂肪干细胞与成纤维细胞间接共培养体系，并证明了脂肪干细胞微环境可促进共培养的成纤维细胞的增殖，减少 mmp-1 的产生，增加 i 型胶原的表达，但值得注意的是，adsc不能真正让hdfs年轻，反而

13、通过p53/21通路促进了成纤维细胞的衰老，以保护细胞不会过度增殖。kim50b16黑色素瘤细胞的体外实验，验证了adsc的分泌因子通过下调tgf-1介导的酪氨酸酶和trp1的表达来抑制黑色素合成。改善实验动物皮肤 脂肪干细胞及其微环境经上述实验研究证明确实可以改善真皮成纤维细胞的功能及活性，为脂肪干细胞可以对抗皮肤衰老提供了细胞层面的依据，但由于细胞在体外常常表现出不同的生物学特性，为了确认这些假设，还需要进一步的体内的进一步研究50。但由于脂肪干细胞在体外扩增培养后的临床应用目前仍然受到禁止，所以大多数的研究通则过在实验动物内注射脂肪干细胞进行验证。park51等人通过将adsc悬液（1m

14、lhbss平衡盐溶液配1106个细胞）和adsc条件培养基（adsc-cm）注射到小型猪的背部皮肤，发现两者均可以使胶原表达增加。kim52用adsc悬液注射到经uv照射8周后的无毛小鼠皮下，发现皱纹得到改善、真皮层增厚，他认为是脂肪干细胞通过旁分泌的作用增加了i型蛋白含量，降低了基质金属蛋白酶1（mmp-1），从而达到抗衰老。jeong53分别使用了adsc悬液和hdf悬液来治疗经过uvb照射的裸鼠，发现adsc的治疗皱纹效果更好，其原理是通过减少uvb诱导的细胞凋亡和刺激hdf合成胶原。隋冰54通过将adsc悬液注射到经过uvb照射的裸鼠皮下，并做fontana-masson染色，发现ad

15、sc具有降低因光老化导致的皮肤黑色素的含量。从上述研究中可以发现，脂肪干细胞确实具有改善成纤维细胞功能、减少细胞凋亡、促进胶原合成、降低基质金属蛋白酶（mmp）、降低皮肤黑色素含量等治疗皮肤衰老作用。但由于脂肪干细胞不同于药物，因其机制不清、性质不稳定及致瘤性等原因，目前经过体外扩增和培养的adsc尚不可以进入临床试验。但adsc分泌的细胞因子以及微囊泡等可以避免伦理问题，成为现在临床转化试验的对象。 2008年park51将自体纯化脂肪细胞（purified autologous processed lipoaspirate，pla）以1mlhbss平衡盐溶液配1106个细胞，注射到一位光老

16、化患者面部皮肤中，并在注射后2个月发现皮肤纹理和皱纹得到改善，真皮厚度增加。2012年田雅光9利用患者自体脂肪颗粒及经传代培养的p3代adsc进行复合，注射于患者凹陷性皱纹处，与进行单纯除皱术患者做对比，通过visa测量仪检测发现adsc治疗后皱纹得到了明显改善。2017年wang55使用微针将脂肪干细胞蛋白提取物(aape)注射到受试者皮肤中，利用随机、分面、双盲的实验方法，并通过visa测量仪、黑色素测量仪、光泽计、三维光学测量装置、皮肤弹力检测仪及调查问卷的方式，得出结论：用微针经皮注射adsc培养基分泌蛋白（aape）可以改善皮肤粗糙度、降低黑色素含量、增加皮肤亮度、光泽、弹性和抗皱等

17、。当今世界，干细胞和再生医学有望成为继药物治疗和手术治疗后的第三种疾病治疗途径56，干细胞无疑已经成为当今的医学热点。从2001年zuk6发现脂肪内的成体干细胞到现在，脂肪干细胞的研究已经开始向临床实验转化。而脂肪干细胞更是被誉为未来抗衰老的希望。我们希望在未来抗皮肤衰老时，脂肪干细胞可以像玻尿酸一样，通过简单的几次微创注射，即可以达到一种长效的、安全的、既可以美白又可以改善皱纹的疗效，甚至于改善全身体质，从而达到由内而外的年轻的效果。但是脂肪干细胞其实还需要面临的问题有很多。第一，虽然脂肪干细胞来源丰富，但是对于需要改善衰老的求美者来说，年龄对脂肪干细胞的活性影响很大34，这意味着年龄较大的

18、求美者需要使用青年人的优质脂肪干细胞，然而目前无论是脂肪移植还是带有高密度脂肪干细胞脂肪移植，异体移植都是不被允许的。 但是脂肪干细胞分泌的因子或脂肪干细胞微囊泡(mvs)却可以避免伦理问题，或许可以成为未来的发展方向。曾有实验证明：单一供体来源的mvs与多个供体来源的混合mvs对成纤维细胞抗衰老效果没有显著差异，这为实践中应用多个供体来源的混合mvs进行抗衰老提供了一定的实验依据29。 第二，虽然脂肪干细胞取材容易培养方便，但不同研究单位其制备方法和质量控制有差异，因此需要建立 adscs 标准化的培养体系、特异性分子标记物、标准化的质量控制体系57。第三，脂肪干细胞的抗衰老作用机制有待进一

19、步确认，现在大多认为脂肪干细胞对抗皮肤衰老与其旁分泌和微环境的作用相关，但其分泌的细胞因子及培养液十分复杂，可能还具有人类尚且未知的蛋白，难以确保其安全及稳定性。第三，虽然目前尚无adsc移植后成瘤报道，但目前对于影响脂肪干细胞分化和调控的因子尚不清楚57，且关于脂肪干细胞的临床研究例数不多，长期随访较少，观察时间较短，所以仍需要继续的基础研究和临床随访观察。第四，脂肪干细胞的局部应用可引起全身反应，引起血清中信号分子水平的升高58。那么，对于局部应用脂肪干细胞否可以引起全身的不良反应，或其他器官的病变，尚有待进一步研究。总之，脂肪干细胞确实具有增加皮肤胶原含量、改善真皮成纤维细胞功能、改善皮

20、肤光衰老和光损伤的疗效。虽然还有许多问题有待进一步解决，但随着科学发展的进步，脂肪干细胞治疗必将作为未来医学的一种抗衰老治疗重要手段，为抵抗人类衰老带来福音。参考文献：1zuk pa，zhu m，ashjian p，et al. human adipose tissue is a source of multipotent stem cellsj. molecular biology of the cell，2002，13(12):4279-42952bilings e，may jw. historical review and present status of free fat autot

21、ransplantation in plastic and reconstructive surgeryj. plast reconstr surg，1989,83（2）：368-381.3coleman sr. facial recontouring with liposturejclin plast surg，1997，24（2）：347-367.4coleman sr. structural fat graftingj. aesthet j，1998，18（5）：386-388.5coleman sr. structural fat grafting:the ideal filler?j

22、 clin plast surg，2001，28（1）：111-119.6zuk pa，zhu m，mizuno h，et al. multilineage cells from human adipose tissue: implications for cell-based therapiesj. tissue engineering，2001，7(2): 211-228.78 赵月强,朱占永,李爱林,王晓莉,童怡兰,余墨声.自体脂肪干细胞在糖尿病足创面治疗中的应用j.临床外科杂志,2018,26(01):63-66.9 田雅光, 刘晓燕, 陶凯, 等. 脂肪来源干细胞辅助下的面部年轻化治

23、疗j. 中国组织工程研究, 2012(49):257-264. 2008,34(10):1323-1326. 10 刘培,胡振生,马玲,王换换,李栋.脂肪间充质干细胞条件培养基制备温敏凝胶外用治疗皮肤烫伤j.中国组织工程究,2017,21(30):4852-4859.11 a. owczarczyk-saczonek, w. placek, and w. maksymowicz, “the importance and use of stem cells in dermatology,” przegld dermatologiczny, vol. 103, no. 4, pp. 309315,

24、 2016.12 w. beeson, e. woods, and r. agha, “tissue engineering, regenerative medicine, and rejuvenation in 2010: the role of adipose-derived stem cells,” facial plastic surgery, vol. 27, no. 4, pp. 378387, 2011.13 m. kolik and p. wjcicki, “the use of stem cells in plastic and reconstructive surgery,

25、” advances in clinical and experimental medicine, vol. 23, no. 6, pp. 10111017, 2014.14 k. s. ogliari, d. marinowic, d. e. brum, and f. loth, “stem cells in dermatology,” anais brasileiros de dermatologia, vol. 89, no. 2, pp. 286292, 201415 w. u. hassan, u. greiser, and w. wang, “role of adiposederi

26、ved stem cells in wound healing,” wound repair regeneration journal, vol. 22, no. 3, pp. 313325, 2014.16a. bajek, n. gurtowska, j. olkowska, l. kazmierski, m. maj, and t. drewa, “adipose-derived stem cells as a tool in cellbased therapies,” archivum immunologiae et therapiae experimentalis (warsz),

27、vol. 64, no. 6, pp. 443454, 2016.17 r. musina, e. bekchanova, and g. sukhikh, “comparison of mesenchymal stem cells obtained from different human tissues,” bulletin of experimental biology and medicine, vol. 139, no. 4, pp. 504509, 2005.17 郭吉安,余丕军,王露萍,石莹莹,柳逸,陈炜.脂肪干细胞旁分泌功能在面部抗衰老领域的研究应用与进展j.中国组织工程研究,2

28、017,21(05):789-794.18w. s. kim, j. han, s. j. hwang, and j. h. sung, “an update on niche composition, signaling and functional regulation of the adipose-derived stem cells,” expert opinion on biological therapy, vol. 14, no. 8, pp. 10911102, 2014.19 w. s. kim, b. s. park, and j. h. sung, “the wound-

29、healing and antioxidant effects of adipose-derived stem cells,” expert opinion on biological therapy, vol. 9, no. 7, pp. 879887, 2009.20 b. s. park, w. s. kim, j. s. choi et al., “hair growth stimulated by conditioned medium of adipose-derived stem cells is enhanced by hypoxia: evidence of increased

30、 growth factor secretion,” biomed research international, vol. 31, no. 1, pp. 2734, 201021 p. zhang, r. e. kling, s. k. ravuri et al., “a review of adipocyte lineage cells and dermal papilla cells in hair follicle regeneration,” journal of tissue engineering, vol. 27, no. 5, article 21 kim ws,park b

31、s,sung jh,et healing effect of adipose-derived stem cells: a critical role of secretory factors on human dermal dermatol sci. 2007; 48(1):15-24. 22 rehman j, traktuev d, li j, merfeld-clauss s, temm-grove cj, bovenkerk je, et al:. secretion of angiogenic and antiapoptotic factors by human adipose st

32、romal cells j. circulation. 2004 mar 16;109 (10):1292-8 23 kondo k, shintani s, shibata r, murakami h, murakami r, imaizumi m, et al:. implantation of adipose-derived regenerative cells enhances ischemia-induced angiogenesis j. arterioscler thromb vasc biol 2009; 29:6166. 24 blaber sp,webster ra,hil

33、l cj,et of in vitro secretion profiles from adipose-derived cell transl med.2012;10:172. 25 pap e, pallinger e, pasztoi m, et al. highlights of a new type of intercellular communication: microvesicle-based information transferj. inflamm res, 2009,58(1):1-8. 26 kalra h, simpson r j, ji h, et al. vesi

34、clepedia: a compendium for extracellular vesicles with continuous community annotationj. plos biol, 2012,10(12):e1001450. 27 gyorgy b, szabo t g, pasztoi m, et al. membrane vesicles, current state-of-the-art: emerging role of extracellular vesiclesj. cell mol life sci, 2011,68(16):2667-2688. 28 camu

35、ssi g, deregibus m c, bruno s, et al. exosomes/microvesicles as a mechanism of cell-to-cell communicationj. kidney int, 2010,78(9):838-848. 29郭吉安. 脂肪干细胞微囊泡抗皮肤成纤维细胞衰老作用的研究d.江苏大学,2017.30 w. s. kim, j. han, s. j. hwang, and j. h. sung, “an update on niche composition, signaling and functional regulatio

36、n of the adipose-derived stem cells,” expert opinion on biological therapy, vol. 14, no. 8, pp. 10911102, 2014.31 李江锋,丁世超,戚亚伟,李瑾,曾国芳,赖巧,刘莉,张培华.维生素c促进高糖环境下人脂肪干细胞的增殖及相关机制j.中国组织工程研究,2017,21(13):1992-1997.32 w. s. kim, b. s. park, and j. h. sung, “the wound-healing and antioxidant effects of adipose-der

37、ived stem cells,” expert opinion on biological therapy, vol. 9, no. 7, pp. 879887, 2009.33 m gnecchi, h he, n noiseux, od liang, evidence supporting paracrine hypothesis for akt-modified mesenchymal stem cell-mediated cardiac protection and functional improvement j. the faseb journalvol. 20 no. 6 66

38、1-669. 34 efimenko a, dzhoyashvili n, kalinina n, et al. adipose-derived mesenchymal stromal cells from aged patients with coronary artery disease keep mesenchymal stromal cell properties but exhibit characteristics of aging and have impaired angiogenic potentialj. stem cells transl med, 2014,3(1):3

39、2-41.35 fisher gj, kang s, varani j, et al. mechanisms of photoaging and chronological skin aging. arch dermatol 2002;138:1462-70.36 郭鲁义 .实用光老化动物模型建立方法的探讨j中国美容医学,2008;2(17):235-737 邹仲之, 李继承. 组织学与胚胎学m. 第8版. 北京: 人民卫生出版社, 2013. 38 张学军. 皮肤性病学m. 第8版. 北京: 人民卫生出版社, 2013. 39 ferraro v, gaillard-martinie b,

40、sayd t, et al. collagen type i from bovine bone. effect of animal age, bone anatomy and drying methodology on extraction yield, self-assembly, thermal behaviour and electrokinetic potentialj. int j biol macromol, 2017,97:55-66. 40 robert l, labat-robert j, robert a m. physiology of skin agingj. path

41、ologie biologie, 2009,57(4):336-341. 41 ganceviciene r, liakou a i, theodoridis a, et al. skin anti-aging strategiesj. dermatoendocrinol, 2012,4(3):308-319. 42 farage m a, miller k w, elsner p, et al. structural characteristics of the aging skin: a reviewj. cutan ocul toxicol, 2007,26(4):343-357. 43

42、刘媛,李福民,廖金凤,段西凌.皮肤光老化机制研究进展j.临床皮肤科杂志,2016,45(06):479-481.44waster p，rosdahl i，ollinger k. cell fate regulated by muclear factor-jb-and activator protein-1-dependent signaling in human melanocytes exposed to ultraviolet a and ultraviolet b j. br j dermatol，2014，171(6):1336-1346.45he t，quan t，shao y，et al. oxidative exposure impairs tgf- pathway via reduction of type ii receptor and smad3 in human s