基于干細胞治療非瘢痕性禿發(fā)的研究進展

李炳旻，蹇奕蘋，楊宇光

1 解放軍總醫(yī)院第四醫(yī)學中心 皮膚科，北京 100048；2 重慶市衛(wèi)生健康統(tǒng)計信息中心，重慶 401120

非瘢痕性禿發(fā)指由于遺傳、情緒、內分泌失調等因素導致頭發(fā)進行性減少的禿發(fā)類型。該疾病患病率較高，我國男性非瘢痕性禿發(fā)的患病率為21.3%，女性患病率為6%，且患病率隨著年齡的增長逐漸增加[1]。其中，雄激素禿發(fā)占該型禿發(fā)的絕大多數(shù)。雄激素性禿發(fā)發(fā)生在青春期或青春后期，遺傳易感的毛囊在雄激素的作用下發(fā)生毛發(fā)進行性減少和變細。由于毛囊干細胞未遭到破壞，因此采用非手術治療方式有望使頭發(fā)再生[2]。該疾病給患者造成較大的心理負擔，因此探索有效的治療方式是臨床上亟待解決的難題。

1 毛發(fā)生長周期

毛囊是具有自我更新能力的器官，生理條件下，毛發(fā)生長周期經(jīng)歷三個階段——生長期、凋亡期和休止期[3-4]。毛囊位于真皮和皮下組織中，可分為毛囊漏斗部、毛囊峽部和毛囊下部三個部分，最下端為毛囊真皮乳突，該結構與毛發(fā)的生發(fā)關系密切[5]。真皮乳突上方為毛囊球部，在生長期，毛囊球部快速分裂的基質細胞生成毛發(fā)，其中的黑色素細胞合成色素并傳遞到組成毛發(fā)的角質細胞中。基質細胞的不斷分化形成決定毛發(fā)最終形態(tài)的內毛根鞘和包裹在外層的外毛根鞘。外毛根鞘的頂端形成囊突，該區(qū)域內存在著具有多向分化潛能的毛囊干細胞[6-7]。毛囊干細胞在毛發(fā)生長、皮膚組織修復和再生等方面的應用是近年來研究的熱點[8]。

毛囊再生的過程受到多種信號通路的調控。其中，Wnt/β-catenin信號通路在毛發(fā)生長周期的調控中發(fā)揮著關鍵作用。Wnt/β-catenin通路的激活是毛發(fā)進入生長期的重要標志，其持續(xù)高表達可促進毛發(fā)的生長[9]。在病理狀態(tài)下，毛發(fā)生長周期出現(xiàn)異常，表現(xiàn)為毛囊處于生長期的時間縮短、凋亡期和休止期延長以及從休止期向生長期過渡更加困難[10]。

2 非瘢痕性禿發(fā)的治療現(xiàn)狀

目前，臨床上常用的非手術治療方法為外用米諾地爾搽劑及口服非那雄胺。米諾地爾是一種前體藥物，可在磺基轉移酶的作用下轉化為硫酸米諾地爾，該物質是一種鉀離子通道開放劑，其治療脫發(fā)的確切機制尚未闡明，目前認為可能與其血管舒張作用和促進血管生成作用相關[11]。據(jù)報道，僅有約38.3%的患者在使用米諾地爾后可獲得滿意的療效[2]。而藥物的不良反應主要包括接觸性皮炎、停藥后脫發(fā)加重等。口服1 mg非那雄胺治療男性雄激素性禿發(fā)可顯著降低血清、前列腺和頭皮組織中二氫睪酮的水平，研究表明在接受非那雄胺治療后約95%的患者可達到脫發(fā)面積不再擴展的效果，66%的患者可實現(xiàn)部分區(qū)域頭發(fā)再生，僅5%的患者能夠實現(xiàn)明顯的頭發(fā)再生效果[2,12]。然而，該治療方式的不良反應包括：1)起效慢，通常在連續(xù)服藥12個月后方可取得療效；2)需持續(xù)服藥，一旦停藥，其療效無法維持；3)其他不良反應包括性欲降低(2.4% ～ 13%)、勃起功能障礙(3.4% ～ 15.8%)、前列腺癌發(fā)病率增加、可能導致胰島素抵抗和糖尿病的發(fā)生。

3 干細胞治療非瘢痕性禿發(fā)的研究現(xiàn)狀

干細胞是具有增殖和分化潛能的細胞，具有自我更新復制的能力。近年來，以干細胞治療為代表的再生醫(yī)學研究不斷發(fā)展。隨著各種成體干細胞生物學特性、臨床前動物創(chuàng)面模型和臨床研究的不斷深入，基于干細胞的治療手段已成為繼藥物和手術治療以外極具臨床應用前景的治療非瘢痕性禿發(fā)的新方法。目前，采用干細胞促進毛囊再生治療非瘢痕性禿發(fā)主要基于如下三種途徑：1)拮抗非瘢痕性禿發(fā)的病因；2)誘導囊突區(qū)的毛囊干細胞分化從而促進毛囊再生；3)通過干細胞培養(yǎng)實現(xiàn)毛囊再生。然而，直接采用干細胞進行治療目前仍存在一定局限性：1)細胞來源困難，且分離、純化、保存過程復雜；2)干細胞長期體外培養(yǎng)有腫瘤轉化的風險。

細胞在生理和病理條件下可向細胞外空間釋放膜結合小囊泡，稱為細胞外囊泡(extracellular vesicles，EVs)。EVs可以攜帶蛋白質、miRNA、mRNA和脂質成分等。由于囊泡的保護，這些小分子物質在細胞外環(huán)境中免于被降解，從而被受體細胞攝取并以此調節(jié)受體細胞基因表達和蛋白質合成，在細胞間通訊、表面修飾等方面發(fā)揮重要作用。與直接采用干細胞分化進行臨床治療相比，EVs具有獨特的優(yōu)勢：1)穩(wěn)定性高，在-80℃可長期保存，便于儲存、運輸和使用；2)免疫原性低，不會引起排異反應；3)可直接作用于靶細胞，且使用劑量可控；4)安全性高，避免了干細胞直接作用潛在的致瘤性[13]。干細胞的細胞上清液(conditioned medium，CM)中富含EVs，采用CM進行治療，既可將干細胞遺傳信息作用于受體細胞，發(fā)揮類似干細胞的治療效果，又能克服干細胞直接治療的局限性，因而引發(fā)廣泛關注并開啟了“非細胞治療”的新時代[14-15]。目前，CM促進毛囊再生的作用已得到證實。干細胞可生成并釋放包含生物學信息的EVs，通過旁分泌的方式作用于相鄰的細胞，調節(jié)其生物學功能。既往文獻表明，CM中含有血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、類胰島素生長因子(insulin-like growth factor，IGF)和血小板源性生長因子(platelet-derived growth factor，PDGF)等生物活性因子，這些物質作用于毛囊后，可調節(jié)毛發(fā)生長周期，促進毛發(fā)的生長[2]。Won等[16]報道，脂肪干細胞(adipose-derived stem cells，ADSCs)的CM中富含VEGF、PDGF等細胞因子，可通過激活Akt和Erk通路促進真皮乳頭細胞(human dermal papilla cells，hDPCs)的生長和毛干的延長。ADSCs是目前促進毛發(fā)生長研究最多的干細胞。Fukuoka等[15]報道從健康女性脂肪組織中分離出ADSCs，收集ADSCs分泌的CM并制成凍干粉，將凍干粉皮內注射于雄激素性禿發(fā)患者的頭皮中，每3 ～ 5周注射1次，共4 ～ 6個療程。毛發(fā)鏡結果顯示，與治療前相比，患者在治療后1 ～ 3個月毛發(fā)數(shù)量顯著增多。患者自覺禿發(fā)癥狀改善明顯，滿意度高。在另一項自身對照實驗中，患者一半頭皮注射ADSCs分泌的CM，另一半頭皮注射0.9%氯化鈉注射液，通過毛發(fā)鏡計數(shù)新生毛發(fā)數(shù)量。結果顯示CM能夠有效促進毛發(fā)數(shù)量增多[17]。Shin等[18]采用ADSCs-CM聯(lián)合滾輪微針進行給藥，每周1次，共12個療程，結果顯示與治療前相比，頭發(fā)的數(shù)量和粗細都得到了顯著改善。

其他類型的干細胞亦可發(fā)揮促進毛發(fā)生長的作用。Gentile等[19]通過環(huán)鉆獲得頭皮組織并分離提取來自真皮乳頭部位CD44陽性的干細胞和囊突區(qū)CD200陽性的干細胞。將干細胞懸液皮內注射于雄激素性禿發(fā)患者頭皮中，共注射2次，結果顯示實驗組患者頭發(fā)密度顯著升高。另一項隨機對照研究納入20例雄激素性禿發(fā)的患者，分別給予自體骨髓間充質干細胞皮內注射、自體頭皮毛囊干細胞皮內注射和安慰劑注射，結果顯示兩組注射干細胞的患者在6個月后均取得良好的療效，但兩干細胞注射組的組間差異無統(tǒng)計學意義[20]。

4 提高CM促進毛囊再生能力的方式

現(xiàn)有研究證據(jù)表明，干細胞CM對于毛囊再生具有一定的效果，但由于CM中成分復雜，各種細胞因子之間可能存在拮抗作用，使得CM的療效難以穩(wěn)定發(fā)揮[21]。因此，如何提高CM促進毛發(fā)再生的功能是目前需要研究的問題。

4.1 低氧環(huán)境 在體內，干細胞通常定植在組織中深在且安全的部位，因此成體干細胞常處于低氧的環(huán)境。如間充質干細胞在體內定植部位的平均氧分壓為1% ～ 5%，遠低于體外培養(yǎng)時20%的氧分壓[22]。研究表明，給予間充質干細胞先低氧后恢復氧分壓的體外培養(yǎng)，可促進間充質干細胞的增殖能力并提高細胞的干性，而干性更強的間充質干細胞產生的CM具有更好的組織修復和促進再生作用[22-23]。Pawitan[24]研究表明，低氧環(huán)境能夠促進脂肪干細胞維持細胞處于低分化狀態(tài)，并促進細胞分泌多種生長因子，從而更好地促進毛發(fā)生長。

4.2 基因工程 對干細胞進行基因修飾可改變細胞的生物學活性，增強特定功能。該途徑有望成為精準解決特定臨床問題的新途徑[25-26]。Wei等[27]報道，轉染MiR-17-5p的MSC-CM能上調Akt/HIF-1α/VEGF通路并更好地促進組織再生。Dong等[28]報道，與普通MSC-CM相比，富含Wnt7a的MSC-CM能夠促進毛囊再生。Park等[29]報道，過表達Nanog基因的間充質干細胞CM可激活真皮乳頭細胞，促使毛發(fā)生長周期由休止期向生長期過渡，并促進毛囊的再生。

5 結語

隨著再生醫(yī)學的發(fā)展，干細胞在毛囊再生方面具有廣闊的應用前景。目前，相關研究日益深入，部分產品也已投入臨床使用。如韓國干細胞研究機構Prostemics研發(fā)的AAPE?(advanced adipose-derived stem cell protein extract)是一種脂肪干細胞上清液中提取的蛋白，皮下注射能夠顯著改善非瘢痕性禿發(fā)癥狀[15]。未來治療非瘢痕性禿發(fā)的研究中，如何增強干細胞及其產物的作用效果是研究的重點[30]，合理的給藥方式也是研究的重要領域[31]，通過創(chuàng)新給藥方式，將干細胞相關產物安全、高效、精準地應用于臨床，從而為非瘢痕性禿發(fā)提供更多治療方式。