脂肪間充質干細胞在顱頜面修復重建中的應用

束明陽　劉磊

[摘要] 顱頜面軟硬組織缺損是臨床常見病和多發病，對患者容貌和功能均有嚴重妨礙。其修復重建是涉及多學科的綜合性臨床難題，目前仍有不少問題亟待解決。組織工程的發展為顱頜面修復重建帶來了新的思路，而種子細胞來源是組織工程研究的首要問題。近年來，脂肪間充質干細胞因其具有來源廣泛、取材方便、誘導條件下多向分化、擴增能力強等優點而成為較為理想的種子細胞。本文就脂肪間充質干細胞在顱頜面修復重建中的應用進展作一綜述。

[關鍵詞] 脂肪間充質干細胞； 顱頜面； 組織工程； 分化

[中圖分類號] R 782.2 [文獻標志碼] A [doi] 10.7518/hxkq.2013.06.024

顱頜面軟硬組織缺損是臨床常見病和多發病，對患者容貌和功能均有嚴重妨礙[1]。其修復重建是涉及多學科的綜合性臨床難題，目前仍有不少問題亟待解決。近年來，組織工程技術的發展為顱頜面修復重建帶來了新的思路。在組織工程研究諸多問題中，種子細胞來源無疑是需要首先解決的關鍵問題。2001年，Zuk等[2]首次分離到脂肪間充質干細胞（adipose-derived mesenchymal stem cells，ADSCs），后續研究發現ADSCs在不同的誘導條件下可以向脂肪、骨、軟骨、神經、骨骼肌、心肌、胰島等多個方向分化[3]。不僅如此，ADSCs還能夠分泌多種生長因子，促進血管新生[4]；此外，ADSCs還具有獲得率高、分離純化簡便、擴增能力強、手術供區并發癥少等優勢，使其成為顱頜面修復重建較為理想的種子細胞來源[5]。

1 ADSCs在顱頜面部脂肪組織工程中的應用

作為脂肪組織來源的間充質干細胞，ADSCs脂向分化是其天然分化方向，其成脂能力顯著高于其他干細胞[6]。脂肪組織工程在顱頜面應用前景廣泛，不僅可用于修復各種軟組織缺損造成的畸形，也可用于頜面部美容外科中的軟組織凹陷充填以美化患者容貌。對于這些問題，臨床上曾采用脂肪組織移植來進行修復，獲得了一定效果。臨床實踐也發現單純的脂肪組織移植常發生嚴重的液化吸收，導致遠期療效不佳[7]。隨著ADSCs被發現，學者們開始嘗試用ADSCs作為種子細胞，用脂肪組織工程來修復缺損或充填凹陷。其中效果最佳的方法是細胞輔助的脂肪移植（cell-assisted lipotransfer，CAL），該方法系在移植的脂肪組織中加入自體來源的ADSCs，從而提高移植物的干細胞比例，在動物實驗及臨床上均獲得了良好的效果。Moseley等[8]分離小鼠自體ADSCs并將其加入到移植脂肪組織中，然后將富含ADSCs的脂肪注射至小鼠的顱骨處，6個月后觀察發現使用富含ADSCs脂肪移植的小鼠術區脂肪量是傳統脂肪移植小鼠的2.5倍。Yoshimura等[9]對6例因紅斑狼瘡及帕羅綜合征而導致面部凹陷畸形的患者進行研究，其中3例患者使用傳統的脂肪移植技術，另外3例患者采用CAL技術，結果發現所有患者都獲得了良好的面部外形改善，但是采用CAL技術的患者臨床改善的評分更高。Karaaltin等[10]對1例患有線狀硬皮病的19歲女性患者進行研究，他們采用CAL技術修復其前額部的2道凹陷，并隨訪1年，獲得了滿意的手術效果。此外，進一步的研究發現在脂肪組織工程中加入富含血小板血漿（platelet rich plas-ma，PRP）能夠提高移植脂肪中生長因子的比例，改善ADSCs生長的微環境，從而增加移植脂肪的存活率[11]。但有關其在顱頜面部脂肪組織工程應用的報道尚少，仍需進一步的臨床研究來驗證。

2 ADSCs在顱頜面部骨組織修復中的應用

研究表明ADSCs能被成功誘導向成骨細胞分化。Cui等[12]在犬的頂骨上制造出20 mm×20 mm大小的全層缺損后，使用自體ADSCs和珊瑚支架構建組織工程復合物植入缺損區，并設置了只植入珊瑚支架的對照組，植入后24周CT及組織學檢查都觀察到實驗組典型的骨形成并修復了大部分原缺損區，而對照組沒有骨形成，僅生成了一些纖維組織。Ha-ghighat等[13]分離并體外擴增犬自體ADSCs，然后與生物材料Collatamp支架形成組織工程復合物植入狗的下頜骨缺損區，并設置了僅使用Collatamp的無細胞對照組，培育6周后組織學結果顯示，實驗組形成了更多的骨組織。

關于ADSCs在顱頜面骨缺損重建修復中的應用，不僅在動物實驗中取得了較多的成果，還在臨床個案中獲得了一定的成績。2004年Lendeckel等[14]用ADSCs與纖維蛋白膠組成組織工程復合物，并將其用來重建一例7歲小女孩因外傷導致的顱骨缺損，3個月后CT掃描顯示顱骨缺損處有新骨形成，顱骨的連續性基本完全恢復。Thesleff等[15]對4例因為各種原因導致的顱骨大范圍缺損進行修復重建，將體外擴增的自體ADSCs與β-磷酸三鈣顆粒組成組織工程復合物置入缺損區，CT結果顯示缺損區成骨情況良好。Kulakov等[16]對8例因為牙槽骨嚴重不足而不能進行種植治療的患者進行研究，從患者身上分離并體外擴增ADSCs，將其與PRP以及Biomatrix組成組織工程復合物置于患者牙槽骨量嚴重不足的區域，分別于1、3、6個月后進行評估，結果發現牙槽骨高度和寬度均明顯增加，并且在相應的區域順利完成了牙種植體的植入。

3 ADSCs在顱頜面部軟骨修復中的應用

顱頜面部軟骨主要位于顳下頜關節（temporo-mandibular joint，TMJ）、耳廓及鼻部。顳下頜關節中的軟骨主要位于關節盤及髁突和關節窩的表面。ADSCs能夠向軟骨方向分化，為其用于顳下頜關節中軟骨的修復重建提供了可能。M?enp??等[17]體外培養并擴增ADSCs，將其與聚乳酸復合，結果發現在TMJ細胞外基質中存在的蛋白聚糖、Ⅰ型膠原及Ⅱ型膠原等均在培養基內出現，該結果為TMJ中軟骨重建提供了一種可能性，但仍需要進一步的研究。郭延偉等[18]建立兔顳下頜關節病模型，用人參皂苷Rg1/ADSCs輔以透明質酸對該模型進行關節腔內注射，通過掃描電鏡及組織學觀察，發現實驗組關節內軟骨情況優于對照組。學者們對采用ADSCs修復耳廓軟骨缺損也開展了一些研究，Bahrani等[19]在兔子的耳廓上制造了軟骨缺損，于缺損區注射自體ADSCs并設置對照組，結果顯示6個月后，實驗組兔子的耳廓軟骨已經生長成熟并且連續完整，而對照組無明顯的軟骨生成，提示單純ADSCs植入對耳廓軟骨缺損修復有一定作用。

4 ADSCs在顱頜面部神經修復中的應用

ADSCs可以向外胚層來源的神經細胞方向分化，利用這一特點，學者們在采用ADSCs修復顱神經和周圍神經損傷方面取得了一些進展。Ghorei-shian等[20]將犬面神經額支截斷7 mm，并將藻酸鹽凝膠包繞的自體ADSCs置入聚四氟乙烯導管中作為實驗組用來重建面神經，采用僅有藻酸鹽凝膠及聚四氟乙烯的導管植入作為對照組，結果顯示實驗組神經組織團塊形成，且直徑大于對照組，神經傳導功能也顯著強于對照組。Sun等[21]將小鼠的面神經切斷8 mm后分為3組，用脫細胞的異體動脈與自體ADSCs結合作為實驗組，其他2組分別為自體神經移植和不含ADSCs的異體動脈的對照組，然后分別用來修復小鼠面神經缺損區，結果顯示實驗組的功能提升及神經軸突生長明顯優于對照組，雖然神經修復情況不如自體神經移植，但也為顱頜面部神經修復提供了新的思路，隨著ADSCs神經分化誘導技術和支架材料的進一步發展，組織工程修復神經損傷將會有更廣闊的前景。

5 ADSCs在顱頜面部皮膚修復中的應用

ADSCs可以通過旁分泌作用促進成纖維細胞分泌膠原纖維以及纖維粘連蛋白，促進皮膚表皮細胞的成熟[22]。He等[23]認為基質血管組分（stromal vas-cular fraction，SVF）中CD34陽性的細胞為ADSCs，他們將小鼠自體CD34陽性的ADSCs分離并將其與小鼠角質細胞以及成纖維細胞混合后注入無毛小鼠頭皮下，發現與SVF及SVF中分離的CD34陰性的細胞兩組對照組相比，其形成了更多的組織塊和較多的毛囊，表明ADSCs對頭皮及毛發的重建起重要作用，但CD34是否為ADSCs特異性表面標志物，仍然有待進一步的研究。Sung等[24]報道了2例頜面部注射玻尿酸后發生急性并發癥的患者，其中1例注射后1 d出現前額及鼻部皮膚壞死，術者使用自體ADSCs注射至壞死區皮膚及皮下，損傷皮膚自行愈合，并只留下微小疤痕。

6 ADSCs在牙及牙周組織再生中的應用

Jing等[25]在2007年就提出了ADSCs牙向分化的假設并提出了牙再生的可能性、必要性以及策略。學者們對ADSCs牙向分化開展了一些研究。陳小紅等[26]采用細胞體外共培養的方法，在牙胚細胞條件培養液的誘導下發現，ADSCs在培養后7 d抗牙本質涎蛋白呈陽性反應，逆轉錄聚合酶鏈反應顯示mRNA水平表達成牙本質細胞特異的牙本質涎磷蛋白和牙本質基質蛋白，證實了ADSCs在誘導條件下可以牙向分化。Hung等[27]將自體ADSCs與骨形成蛋白2結合置于兔的拔牙窩內，成功地誘導出牙樣組織，并且獲得了較高的成功率，而不含ADSCs的對照組無牙樣組織出現。Tobita等[28]將ADSCs與富含血小板的血漿組成混合物注入大鼠牙周缺損區，結果顯示2周時牙周已經有骨質形成，8周時還觀察到牙周韌帶樣的結構。

7 ADSCs在顱頜面部修復中的其他應用

ADSCs還被學者們用于顱頜面修復重建的其他方面。Kasamatsu等[29]研究發現，ADSCs與赤霉酸結合可以增加α-淀粉酶的分泌，提示ADSCs可能促進唾液腺再生。研究[30]證實ADSCs在一定誘導條件下可以向骨骼肌細胞分化，提示ADSCs有望用于頜面部骨骼肌再生。

近年來，ADSCs在顱頜面重建修復方面的應用無論在動物模型還是人體都獲得了一定的成績，但仍有許多問題需要進一步地研究和解決，如ADSCs在修復重建過程中的具體作用機制尚不完全清楚；現今報道的臨床病例數也有限，仍需要更多的臨床驗證。隨著進一步的研究，這些問題將逐步被解決，ADSCs在顱頜面修復重建方面的應用將日漸成熟，最終成為顱頜面修復重建的重要手段之一。

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（本文編輯 李彩）