脂肪间充质干细胞的临床研究进展(1)
[摘要] 脂肪组织中存在丰富的成体干细胞，脂肪间充质干细胞由于获取简便，扩增速度快、遗传稳定、抗原性低，为疾病治疗尤其是临床中常规治疗方法难以治疗的疾病带来了新希望。本文综述了脂肪间充质干细胞在再生医学领域的研究进展，并就目前研究中一些争议问题进行了探讨。
[关键词] 脂肪；间充质干细胞；多系分化；细胞治疗
[中图分类号] R328.28 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701(2011)22-19-03
Clinical Research Progress of Adipose-derived Mesenchymal Stem Cells
CHEN Ming XIE Liangdi
The First Affiliated Hospital of Fujian Medical University，Fuzhou 350004，China
[Abstract] There are abundant adult stem cells in adipose tissue. Since adipose tissue-derived mesenchymal stem cells can be easily harvested and rapidly expanded with stable genetic property and low antigenicity. They could bring new hope for disease therapy，especially treatment of refractory disease. This paper reviewed the new advances of adipose tissue-derived mesenchymal stem cells in regenerative medicine， and discussed controversial issues in present study.
[Key words] Adipose tissue； Mesenchymal stem cells； Muhipotential differentiation； Cell therapy
基因遗传学研究的深入和分子生物学技术的进步使干细胞移植受到广泛关注，选用合适的干细胞作为种子细胞的来源已成为研究的焦点。脂肪来源的间充质干细胞(adipose tissue-derived mesenchymal stem cells，ADMSC)是从脂肪组织中分离出的具干细胞特性的细胞群。该细胞群具有和骨髓来源的间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells，BM-MSC)相似的生物学特点和多系分化能力，且比BM-MSC更具备一些优势，成为目前研究的新热点，不论在组织工程还是基因治疗方面都具有广阔的应用前景。
1 ADMSC来源及鉴定
间充质干细胞(mesenchymal stem cells，MSC)最早是用于形容成人骨髓中能分化为成骨细胞、软骨细胞和脂肪细胞的未成熟细胞。这些细胞能在培养皿中贴壁生长，迅速扩增。2006年国际细胞治疗协会推出MSC的最低标准：可以贴壁生长，表达基质细胞相关抗原CD73、CD90、CD105，不表达淋巴造血细胞相关抗原CD11b/CD14、CD19/CD79a、CD34、CD45和HLA-DR，且在体外条件可以诱导分化为成骨细胞、脂肪细胞、软骨细胞[1]。20世纪60年代，Rodbell等[2]从脂肪组织中分离出可以分化为脂肪细胞的前脂细胞(preadipocyte)。20世纪80年代Bukowiechi等[3]发现在脂肪基质组织中存在不同成熟阶段的细胞，其中基质血管组分(stromal vascular fraction，SVF)被认为是脂肪祖细胞。随后研究人员发现这种细胞群来源于中胚层，生物学特性与BM-MSC类似，所以将之称为ADMSC、脂肪来源的基质细胞(adipose-derived stromal cells，ADSCs)或脂肪源性干细胞(adipose-derived stem cells，ASCs)。值得一提的是，SVF与ADSCs或称ADMSC并非完全相同，SVF是指白色脂肪经胶原酶消化并去除细胞外基质和成熟脂肪细胞后残留的细胞沉淀物，而ADSCs或ADMSC是SVF经贴壁培养去除造血细胞后残留的具多项分化潜能的细胞群[4，5]。
2 ADMSC在临床上的应用
2.1 骨和软骨组织修复
与BM-MSC相似，ADMSC具有成骨细胞和软骨细胞分化潜能，临床上ADMSC最先用于骨组织的修复。2004年Lendeckel[6]首次报道7岁女童自体SVF与纤维蛋白胶结合用于治疗外伤性颅骨缺损，术后3个月CT扫描显示新骨形成，颅骨的连续性接近完整。之后有学者将与富血小板血浆混合培养的ADSCs回植到 Wistar大鼠的牙周组织缺损处，观察到细胞植入后8周在牙槽骨有类似骨组织生成。2009年Mesimki等[7]报道，体外培养的自体ASCs重建上颌骨半切除术患者的上颌骨，随访36个月，上颌骨顺利愈合并恢复功能。在软骨再生方面，采用ADSCs结合纤维蛋白支架可以成功修复兔软骨缺损。虽然多数学者将BM-MSC与ADMSC统称为MSC，但这两种细胞在基因组、蛋白质组与功能方面存在差异，BM-MSC的骨和软骨再生能力较ADMSC强[8]。
2.2 心血管疾病的治疗
尽管ADMSC用途很广，其在心血管疾病领域的应用最受关注。无论在下肢缺血、心肌梗死、肺动脉高压的治疗还是创伤愈合过程中，ADMSC都表现出很强的血管再生能力。下肢缺血大鼠移植ASCs 2周后，毛细血管/肌纤维比例较未移植组增加了1.25倍，若移植前ASCs用含成纤维细胞生长因子-2的低浓度血清培养，毛细血管/肌纤维比例进一步增高。无论刚分离的SVF还是培养后的ASCs都能在缺血区与宿主心肌细胞融合或分化为内皮细胞形成新的血管，改善心肌梗死后心功能。经颈外静脉移植ADSC能改善肺动脉高压大鼠的血流动力学异常和右心室肥厚。对于缺血性疾病的治疗，ADMSC效果优于BM-MSC，并且采用BM-MSC治疗心肌梗死大鼠时会出现不良钙化现象[9]，而ADMSC治疗未见钙化现象报道。SVF或ADSC治疗缺血性疾病的机制为，一方面SVF或ADSC可以分化为心肌样细胞和血管内皮样细胞，另一方面SVF或ADSC可以分泌具有生物活性的VEGF、HGF、TGF-β等促进血管再生的因子[10]。ADMSC的血管再生能力使其在疾病治疗中存在形成肿瘤或促肿瘤生长的风险，这点将在后面详细讨论。
2.3 脂肪组织的再生
早在1964年ADMSC的脂肪细胞分化潜能就得到证实。2006年Hong L等[11]成功地采用ADSCs和三维明胶海绵重建重症联合免疫缺陷病小鼠软组织缺损。移植接种有未分化ADSC的胶原海绵，形成的脂肪组织比未接种细胞的胶原海绵多，若移植接种成脂分化后的ADSC则形成更多的脂肪。临床上有学者采用自体ADSC治疗凹陷性瘢痕，此项有36例患者参与的试验于2007年结束，但结果未见报道。2008年日本东京大学医学院报道了自体SVF重建乳房的结果，70例患者随访6~42个月，检出4例囊肿或微钙化，余患者乳房生长良好[12]。, 百拇医药(陈明 谢良地)
[关键词] 脂肪；间充质干细胞；多系分化；细胞治疗
[中图分类号] R328.28 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701(2011)22-19-03
Clinical Research Progress of Adipose-derived Mesenchymal Stem Cells
CHEN Ming XIE Liangdi
The First Affiliated Hospital of Fujian Medical University，Fuzhou 350004，China
[Abstract] There are abundant adult stem cells in adipose tissue. Since adipose tissue-derived mesenchymal stem cells can be easily harvested and rapidly expanded with stable genetic property and low antigenicity. They could bring new hope for disease therapy，especially treatment of refractory disease. This paper reviewed the new advances of adipose tissue-derived mesenchymal stem cells in regenerative medicine， and discussed controversial issues in present study.
[Key words] Adipose tissue； Mesenchymal stem cells； Muhipotential differentiation； Cell therapy
基因遗传学研究的深入和分子生物学技术的进步使干细胞移植受到广泛关注，选用合适的干细胞作为种子细胞的来源已成为研究的焦点。脂肪来源的间充质干细胞(adipose tissue-derived mesenchymal stem cells，ADMSC)是从脂肪组织中分离出的具干细胞特性的细胞群。该细胞群具有和骨髓来源的间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells，BM-MSC)相似的生物学特点和多系分化能力，且比BM-MSC更具备一些优势，成为目前研究的新热点，不论在组织工程还是基因治疗方面都具有广阔的应用前景。
1 ADMSC来源及鉴定
间充质干细胞(mesenchymal stem cells，MSC)最早是用于形容成人骨髓中能分化为成骨细胞、软骨细胞和脂肪细胞的未成熟细胞。这些细胞能在培养皿中贴壁生长，迅速扩增。2006年国际细胞治疗协会推出MSC的最低标准：可以贴壁生长，表达基质细胞相关抗原CD73、CD90、CD105，不表达淋巴造血细胞相关抗原CD11b/CD14、CD19/CD79a、CD34、CD45和HLA-DR，且在体外条件可以诱导分化为成骨细胞、脂肪细胞、软骨细胞[1]。20世纪60年代，Rodbell等[2]从脂肪组织中分离出可以分化为脂肪细胞的前脂细胞(preadipocyte)。20世纪80年代Bukowiechi等[3]发现在脂肪基质组织中存在不同成熟阶段的细胞，其中基质血管组分(stromal vascular fraction，SVF)被认为是脂肪祖细胞。随后研究人员发现这种细胞群来源于中胚层，生物学特性与BM-MSC类似，所以将之称为ADMSC、脂肪来源的基质细胞(adipose-derived stromal cells，ADSCs)或脂肪源性干细胞(adipose-derived stem cells，ASCs)。值得一提的是，SVF与ADSCs或称ADMSC并非完全相同，SVF是指白色脂肪经胶原酶消化并去除细胞外基质和成熟脂肪细胞后残留的细胞沉淀物，而ADSCs或ADMSC是SVF经贴壁培养去除造血细胞后残留的具多项分化潜能的细胞群[4，5]。
2 ADMSC在临床上的应用
2.1 骨和软骨组织修复
与BM-MSC相似，ADMSC具有成骨细胞和软骨细胞分化潜能，临床上ADMSC最先用于骨组织的修复。2004年Lendeckel[6]首次报道7岁女童自体SVF与纤维蛋白胶结合用于治疗外伤性颅骨缺损，术后3个月CT扫描显示新骨形成，颅骨的连续性接近完整。之后有学者将与富血小板血浆混合培养的ADSCs回植到 Wistar大鼠的牙周组织缺损处，观察到细胞植入后8周在牙槽骨有类似骨组织生成。2009年Mesimki等[7]报道，体外培养的自体ASCs重建上颌骨半切除术患者的上颌骨，随访36个月，上颌骨顺利愈合并恢复功能。在软骨再生方面，采用ADSCs结合纤维蛋白支架可以成功修复兔软骨缺损。虽然多数学者将BM-MSC与ADMSC统称为MSC，但这两种细胞在基因组、蛋白质组与功能方面存在差异，BM-MSC的骨和软骨再生能力较ADMSC强[8]。
2.2 心血管疾病的治疗
尽管ADMSC用途很广，其在心血管疾病领域的应用最受关注。无论在下肢缺血、心肌梗死、肺动脉高压的治疗还是创伤愈合过程中，ADMSC都表现出很强的血管再生能力。下肢缺血大鼠移植ASCs 2周后，毛细血管/肌纤维比例较未移植组增加了1.25倍，若移植前ASCs用含成纤维细胞生长因子-2的低浓度血清培养，毛细血管/肌纤维比例进一步增高。无论刚分离的SVF还是培养后的ASCs都能在缺血区与宿主心肌细胞融合或分化为内皮细胞形成新的血管，改善心肌梗死后心功能。经颈外静脉移植ADSC能改善肺动脉高压大鼠的血流动力学异常和右心室肥厚。对于缺血性疾病的治疗，ADMSC效果优于BM-MSC，并且采用BM-MSC治疗心肌梗死大鼠时会出现不良钙化现象[9]，而ADMSC治疗未见钙化现象报道。SVF或ADSC治疗缺血性疾病的机制为，一方面SVF或ADSC可以分化为心肌样细胞和血管内皮样细胞，另一方面SVF或ADSC可以分泌具有生物活性的VEGF、HGF、TGF-β等促进血管再生的因子[10]。ADMSC的血管再生能力使其在疾病治疗中存在形成肿瘤或促肿瘤生长的风险，这点将在后面详细讨论。
2.3 脂肪组织的再生
早在1964年ADMSC的脂肪细胞分化潜能就得到证实。2006年Hong L等[11]成功地采用ADSCs和三维明胶海绵重建重症联合免疫缺陷病小鼠软组织缺损。移植接种有未分化ADSC的胶原海绵，形成的脂肪组织比未接种细胞的胶原海绵多，若移植接种成脂分化后的ADSC则形成更多的脂肪。临床上有学者采用自体ADSC治疗凹陷性瘢痕，此项有36例患者参与的试验于2007年结束，但结果未见报道。2008年日本东京大学医学院报道了自体SVF重建乳房的结果，70例患者随访6~42个月，检出4例囊肿或微钙化，余患者乳房生长良好[12]。, 百拇医药(陈明 谢良地)