皮膚是人體最大的器官,也是人體第一道屏障,時(shí)刻面臨著被損傷的風(fēng)險(xiǎn)。隨著人們生活質(zhì)量的日漸提高,外在的各種皮膚問題也越來越得到重視,尤其對(duì)于醫(yī)療美容的需求也日漸增多。干細(xì)胞因其免疫原性小、取材豐富等優(yōu)勢(shì)也成為了研究者們關(guān)注的焦點(diǎn)。不斷涌現(xiàn)的干細(xì)胞產(chǎn)品已應(yīng)用或?qū)?yīng)用于臨床,其在皮膚創(chuàng)傷愈合以及醫(yī)療整形美容等領(lǐng)域占有重要地位,本文將在以上方面做一介紹。
關(guān)于皮膚里有哪些干細(xì)胞,我們之前做過科普,大家可以點(diǎn)下圖回顧一下:
美麗的小精靈:皮膚里的干細(xì)胞
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干細(xì)胞在皮膚創(chuàng)傷修復(fù)中的作用
這里主要談兩大類干細(xì)胞:上皮干細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞。
上皮干細(xì)胞(epithelial stem cell,EpSCs)屬于成體干細(xì)胞,它可分化增殖產(chǎn)生多種表皮細(xì)胞,用于不同表皮區(qū)間的更新。上皮干細(xì)胞主要存在于皮膚干細(xì)胞壁龕(niche)中,而表皮干細(xì)胞壁龕主要位于毛囊內(nèi)隆突區(qū)、毛囊間基底層以及皮脂腺基底部等處。上皮干細(xì)胞的增殖和分化維持動(dòng)態(tài)的平衡,這種平衡受多種因素的共同調(diào)控,如生長(zhǎng)因子、整合素以及最重要的細(xì)胞外基質(zhì)。毛囊內(nèi)上皮干細(xì)胞主要存在于毛囊隆突區(qū)。生理狀態(tài)下,毛囊隆突區(qū)的細(xì)胞負(fù)責(zé)毛囊的更新,皮膚出現(xiàn)損傷時(shí)也可暫時(shí)輔助修復(fù)??赏ㄟ^標(biāo)記滯留法,以及根據(jù)角蛋白K15、R-脊柱蛋白受體 Lgr5、CD34、轉(zhuǎn)錄因子 Sox9、Lhx2、 Tcf3、Nfatc、Gli1等的表達(dá)來鑒別隆突區(qū)干細(xì)胞和其他來源的細(xì)胞。進(jìn)一步的譜系追蹤實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)皮膚發(fā)生輕微損傷時(shí),K15細(xì)胞可以第一時(shí)間快速且暫時(shí)地正向調(diào)節(jié)Lhx2以重建受損表皮,修復(fù)皮膚屏障。但在較嚴(yán)重的皮膚損傷中,此干細(xì)胞作用不明顯。表皮干細(xì)胞主要存在于毛囊間基底部,生理狀態(tài)下,它們產(chǎn)生快速放大細(xì)胞(定向祖細(xì)胞),并定期更新。當(dāng)皮膚發(fā)生較嚴(yán)重的創(chuàng)傷后,慢周期干細(xì)胞通過1-2周的時(shí)間,參與創(chuàng)傷的修復(fù)。因此,表皮干細(xì)胞與皮膚創(chuàng)傷修復(fù)關(guān)系最為緊密。研究證明,雖然毛囊內(nèi)上皮干細(xì)胞和表皮干細(xì)胞均參與皮膚損傷的修復(fù),然而在長(zhǎng)期的皮膚組織愈合和修復(fù)過程中,毛囊內(nèi)上皮干細(xì)胞終將被表皮干細(xì)胞取代。可以這樣認(rèn)為,在皮膚組織修復(fù)過程中,毛囊內(nèi)上皮干細(xì)胞的作用是快速而暫時(shí)的,而表皮干細(xì)胞的作用卻是緩慢而持久的。當(dāng)皮膚全層發(fā)生損傷的情況下,毛囊內(nèi)上皮干細(xì)胞將不再起主要作用。間充質(zhì)干細(xì)胞易培養(yǎng)、增殖能力強(qiáng)、可以自我更新、具有多向分化潛能。在適當(dāng)條件下,間充質(zhì)干細(xì)胞可定向分化為中胚層、外胚層、內(nèi)胚層細(xì)胞,如骨細(xì)胞、肌細(xì)胞、脂肪細(xì)胞等,參與組織損傷修復(fù)過程。值得一提的是,間充質(zhì)干細(xì)胞還具有免疫調(diào)節(jié)作用,能夠降低 T 細(xì)胞對(duì)抗原的識(shí)別力,其分泌的免疫調(diào)控因子還可對(duì)其他干細(xì)胞進(jìn)行免疫調(diào)節(jié),從而提高干細(xì)胞移植治療的成功率。人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞(UC-MSCs)分離自臍帶華爾通氏膠,能自我更新,并具有多向分化潛能。UC-MSCs易于獲取、來源豐富,因此被廣泛應(yīng)用,例如在小鼠燒傷模型中不但顯示出優(yōu)秀的修復(fù)功能,同時(shí)外泌體(MSC-Ex)能促進(jìn)損傷皮膚中上皮細(xì)胞的再生,增加CK19(細(xì)胞角蛋白19)、增殖細(xì)胞核抗原(PCNA)、膠原蛋白Ⅰ等的表達(dá)。體外實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)皮膚受熱受壓,它可以促進(jìn)細(xì)胞增殖,抑制凋亡。這提示我們,UC-MSCs可廣泛應(yīng)用于燒傷患者的損傷修復(fù)中。除此之外,UCMSCs還能夠抑制炎性因子分泌,促進(jìn)抗炎介質(zhì)釋放,以及側(cè)支血管的形成,從而改善損傷局部微環(huán)境。脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞(ADSCs)主要通過刺激上皮和血管再生促進(jìn)皮膚愈合,可用于治療難愈合型皮膚潰瘍、放射性皮膚損傷等。相比于其他間充質(zhì)干細(xì)胞,ADSCs具有以下優(yōu)勢(shì):- 取材方便,最常用的取材部位為腹股溝皮下脂肪,取材過程創(chuàng)傷小,易于被患者接受;
- 免疫原性弱,移植排斥反應(yīng)發(fā)生率低,相對(duì)更安全;
- 來源于(自體)脂肪,更具有倫理學(xué)優(yōu)勢(shì);
- ADSCs在創(chuàng)傷修復(fù)治療中可提高愈合速度、減少紅斑和色素沉著,也可以減少纖維化及瘢痕形成。
研究還發(fā)現(xiàn),ADSCs有向施旺細(xì)胞分化的潛能,而施旺細(xì)胞通過分泌層粘連蛋白,可促進(jìn)神經(jīng)再生,有望在促進(jìn)皮膚損傷修復(fù)之余,用于神經(jīng)的再生修復(fù)。因此,ADSCs是干細(xì)胞治療較理想的細(xì)胞來源。骨髓干細(xì)胞包括骨髓造血干細(xì)胞、骨髓基質(zhì)細(xì)胞(BMSCs)、內(nèi)皮細(xì)胞等,可以促進(jìn)組織的修復(fù)與再生,但是骨髓干細(xì)胞取材過程相對(duì)復(fù)雜,取材量有限,因此臨床應(yīng)用具有一定的局限性。
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干細(xì)胞在皮膚醫(yī)療美容中的作用
隨著生活質(zhì)量的提高,人們?cè)絹碓疥P(guān)注如何“抗衰”的話題,因?yàn)樗ダ喜粌H帶來容貌的改變和對(duì)心理的影響,還將影響人體器官和組織的功能。造成衰老的原因有多方面因素,包括氧化代謝、應(yīng)激、長(zhǎng)期抑郁、端粒的縮短、基因的改變及長(zhǎng)期的紫外線照射等。科學(xué)家們一直在探索抗衰老的新方法,近年來,干細(xì)胞技術(shù)的發(fā)展給延緩衰老的研究帶來了新的希望。ADSCs可有效促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖、遷移及刺激膠原蛋白生成;
ADSCs可生成SOD、PEDF等抗氧化蛋白,保護(hù)真皮成纖維細(xì)胞;
通過提高機(jī)體免疫功能,延緩 D-半乳糖誘發(fā)的皮膚衰老;
抑制黑色素細(xì)胞的增殖、降低酪氨酸酶活性和黑色素生成,達(dá)到美白效果。
BMSCs能增加血管生長(zhǎng)因子等的表達(dá),有助于提高內(nèi)生細(xì)胞的再生能力以及細(xì)胞修復(fù)損傷及病變組織的能力。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明,對(duì)于因D-半乳糖誘發(fā)的皮膚衰老的模型小鼠,給予BMSCs處理的小鼠與對(duì)照組相比表現(xiàn)出情緒振奮,毛發(fā)更茂密,皮膚更具有彈性。此外,在皮下注射BMSCs后,可以廣泛分布于真皮層并保留7天。干細(xì)胞分泌的生長(zhǎng)因子在體內(nèi)表達(dá)量極低,但卻有極高的生物活性,可促進(jìn)細(xì)胞分化增殖,誘導(dǎo)趨化炎癥細(xì)胞,并影響細(xì)胞的分裂、遷移。因此,干細(xì)胞分泌的生長(zhǎng)因子在皮膚整形、美容、修復(fù)中都起著重要作用:
表皮生長(zhǎng)因子(EGF),可促進(jìn)皮膚細(xì)胞的新陳代謝,達(dá)到美白、抗皺等效果,同時(shí)還可間接促進(jìn)膠原蛋白和透明質(zhì)酸的分泌,增加皮膚彈性、減緩皺紋形成,延緩衰老;
成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(FGF),可促進(jìn)成纖維細(xì)胞、上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等的增殖,刺激血管新生、增加纖溶酶原激活物生成以及膠原蛋白的合成,從而減少瘢痕形成、增加皮膚彈性、延緩衰老;
血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF),可誘導(dǎo)皮膚微血管的生成,改善皮膚新陳代謝,同時(shí)也可提高微血管通透性,為皮膚細(xì)胞增殖和膠原蛋白的合成提供豐富的營(yíng)養(yǎng),有助于改善皮膚暗沉。
雖然,干細(xì)胞在醫(yī)療美容以及皮膚創(chuàng)傷修復(fù)中顯示出不可忽視的作用,但目前對(duì)其臨床應(yīng)用仍然存在一些爭(zhēng)議,包括干細(xì)胞促瘤性、誘發(fā)突變的風(fēng)險(xiǎn)、干細(xì)胞及其細(xì)胞因子產(chǎn)品的穩(wěn)定性、干細(xì)胞倫理學(xué)等,這些問題給干細(xì)胞及相關(guān)產(chǎn)品的臨床應(yīng)用和市場(chǎng)推廣帶來了一定的阻力。作為一個(gè)全新的治療手段,讓民眾逐漸了解、增加社會(huì)對(duì)其的包容度,也需要一定的時(shí)間來驗(yàn)證。如何降低干細(xì)胞制備成本、增加療效也是目前亟需解決的問題。但不管怎樣,干細(xì)胞應(yīng)用的時(shí)代已經(jīng)來臨,相信不久的將來,干細(xì)胞將為人類解決更多的實(shí)際問題。本文來源于《醫(yī)學(xué)參考報(bào)》干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)頻道,公眾號(hào):干就有未來