脂肪间充质干细胞在颅颌面修复重建中的应用

束明阳　刘磊

[摘要] 颅颌面软硬组织缺损是临床常见病和多发病，对患者容貌和功能均有严重妨碍。其修复重建是涉及多学科的综合性临床难题，目前仍有不少问题亟待解决。组织工程的发展为颅颌面修复重建带来了新的思路，而种子细胞来源是组织工程研究的首要问题。近年来，脂肪间充质干细胞因其具有来源广泛、取材方便、诱导条件下多向分化、扩增能力强等优点而成为较为理想的种子细胞。本文就脂肪间充质干细胞在颅颌面修复重建中的应用进展作一综述。

[关键词] 脂肪间充质干细胞；

颅颌面；

组织工程；

分化

[中图分类号] R 782.2 [文献标志码] A [doi] 10.7518/hxkq.2013.06.024

颅颌面软硬组织缺损是临床常见病和多发病，对患者容貌和功能均有严重妨碍[1]。其修复重建是涉及多学科的综合性临床难题，目前仍有不少问题亟待解决。近年来，组织工程技术的发展为颅颌面修复重建带来了新的思路。在组织工程研究诸多问题中，种子细胞来源无疑是需要首先解决的关键问题。2001年，Zuk等[2]首次分离到脂肪间充质干细胞（adipose-derived mesenchymal stem cells，ADSCs），后续研究发现ADSCs在不同的诱导条件下可以向脂肪、骨、软骨、神经、骨骼肌、心肌、胰岛等多个方向分化[3]。不仅如此，ADSCs还能够分泌多种生长因子，促进血管新生[4]；
此外，ADSCs还具有获得率高、分离纯化简便、扩增能力强、手术供区并发症少等优势，使其成为颅颌面修复重建较为理想的种子细胞来源[5]。

1 ADSCs在颅颌面部脂肪组织工程中的应用

作为脂肪组织来源的间充质干细胞，ADSCs脂向分化是其天然分化方向，其成脂能力显著高于其他干细胞[6]。脂肪组织工程在颅颌面应用前景广泛，不仅可用于修复各种软组织缺损造成的畸形，也可用于颌面部美容外科中的软组织凹陷充填以美化患者容貌。对于这些问题，临床上曾采用脂肪组织移植来进行修复，获得了一定效果。临床实践也发现单纯的脂肪组织移植常发生严重的液化吸收，导致远期疗效不佳[7]。随着ADSCs被发现，学者们开始尝试用ADSCs作为种子细胞，用脂肪组织工程来修复缺损或充填凹陷。其中效果最佳的方法是细胞辅助的脂肪移植（cell-assisted lipotransfer，CAL），该方法系在移植的脂肪组织中加入自体来源的ADSCs，从而提高移植物的干细胞比例，在动物实验及临床上均获得了良好的效果。Moseley等[8]分离小鼠自体ADSCs并将其加入到移植脂肪组织中，然后将富含ADSCs的脂肪注射至小鼠的颅骨处，6个月后观察发现使用富含ADSCs脂肪移植的小鼠术区脂肪量是传统脂肪移植小鼠的2.5倍。Yoshimura等[9]对6例因红斑狼疮及帕罗综合征而导致面部凹陷畸形的患者进行研究，其中3例患者使用传统的脂肪移植技术，另外3例患者采用CAL技术，结果发现所有患者都获得了良好的面部外形改善，但是采用CAL技术的患者临床改善的评分更高。Karaaltin等[10]对1例患有线状硬皮病的19岁女性患者进行研究，他们采用CAL技术修复其前额部的2道凹陷，并随访1年，获得了满意的手术效果。此外，进一步的研究发现在脂肪组织工程中加入富含血小板血浆（platelet rich plas-ma，PRP）能够提高移植脂肪中生长因子的比例，改善ADSCs生长的微环境，从而增加移植脂肪的存活率[11]。但有关其在颅颌面部脂肪组织工程应用的报道尚少，仍需进一步的临床研究来验证。

2 ADSCs在颅颌面部骨组织修复中的应用

研究表明ADSCs能被成功诱导向成骨细胞分化。Cui等[12]在犬的顶骨上制造出20 mm×20 mm大小的全层缺损后，使用自体ADSCs和珊瑚支架构建组织工程复合物植入缺损区，并设置了只植入珊瑚支架的对照组，植入后24周CT及组织学检查都观察到实验组典型的骨形成并修复了大部分原缺损区，而对照组没有骨形成，仅生成了一些纤维组织。Ha-ghighat等[13]分离并体外扩增犬自体ADSCs，然后与生物材料Collatamp支架形成组织工程复合物植入狗的下颌骨缺损区，并设置了仅使用Collatamp的无细胞对照组，培育6周后组织学结果显示，实验组形成了更多的骨组织。

关于ADSCs在颅颌面骨缺损重建修复中的应用，不仅在动物实验中取得了较多的成果，还在临床个案中获得了一定的成绩。2004年Lendeckel等[14]用ADSCs与纤维蛋白胶组成组织工程复合物，并将其用来重建一例7岁小女孩因外伤导致的颅骨缺损，3个月后CT扫描显示颅骨缺损处有新骨形成，颅骨的连续性基本完全恢复。Thesleff等[15]对4例因为各种原因导致的颅骨大范围缺损进行修复重建，将体外扩增的自体ADSCs与β-磷酸三钙颗粒组成组织工程复合物置入缺损区，CT结果显示缺损区成骨情况良好。Kulakov等[16]对8例因为牙槽骨严重不足而不能进行种植治疗的患者进行研究，从患者身上分离并体外扩增ADSCs，将其与PRP以及Biomatrix组成组织工程复合物置于患者牙槽骨量严重不足的区域，分别于1、3、6个月后进行评估，结果发现牙槽骨高度和宽度均明显增加，并且在相应的区域顺利完成了牙种植体的植入。

3 ADSCs在颅颌面部软骨修复中的应用

颅颌面部软骨主要位于颞下颌关节（temporo-mandibular joint，TMJ）、耳廓及鼻部。颞下颌关节中的软骨主要位于关节盘及髁突和关节窝的表面。ADSCs能够向软骨方向分化，为其用于颞下颌关节中软骨的修复重建提供了可能。M?enp??等[17]体外培养并扩增ADSCs，将其与聚乳酸复合，结果发现在TMJ细胞外基质中存在的蛋白聚糖、Ⅰ型胶原及Ⅱ型胶原等均在培养基内出现，该结果为TMJ中软骨重建提供了一种可能性，但仍需要进一步的研究。郭延伟等[18]建立兔颞下颌关节病模型，用人参皂苷Rg1/ADSCs辅以透明质酸对该模型进行关节腔内注射，通过扫描电镜及组织学观察，发现实验组关节内软骨情况优于对照组。学者们对采用ADSCs修复耳廓软骨缺损也开展了一些研究，Bahrani等[19]在兔子的耳廓上制造了软骨缺损，于缺损区注射自体ADSCs并设置对照组，结果显示6个月后，实验组兔子的耳廓软骨已经生长成熟并且连续完整，而对照组无明显的软骨生成，提示单纯ADSCs植入对耳廓软骨缺损修复有一定作用。

4 ADSCs在颅颌面部神经修复中的应用

ADSCs可以向外胚层来源的神经细胞方向分化，利用这一特点，学者们在采用ADSCs修复颅神经和周围神经损伤方面取得了一些进展。Ghorei-shian等[20]将犬面神经额支截断7 mm，并将藻酸盐凝胶包绕的自体ADSCs置入聚四氟乙烯导管中作为实验组用来重建面神经，采用仅有藻酸盐凝胶及聚四氟乙烯的导管植入作为对照组，结果显示实验组神经组织团块形成，且直径大于对照组，神经传导功能也显著强于对照组。Sun等[21]将小鼠的面神经切断8 mm后分为3组，用脱细胞的异体动脉与自体ADSCs结合作为实验组，其他2组分别为自体神经移植和不含ADSCs的异体动脉的对照组，然后分别用来修复小鼠面神经缺损区，结果显示实验组的功能提升及神经轴突生长明显优于对照组，虽然神经修复情况不如自体神经移植，但也为颅颌面部神经修复提供了新的思路，随着ADSCs神经分化诱导技术和支架材料的进一步发展，组织工程修复神经损伤将会有更广阔的前景。

5 ADSCs在颅颌面部皮肤修复中的应用

ADSCs可以通过旁分泌作用促进成纤维细胞分泌胶原纤维以及纤维粘连蛋白，促进皮肤表皮细胞的成熟[22]。He等[23]认为基质血管组分（stromal vas-cular fraction，SVF）中CD34阳性的细胞为ADSCs，他们将小鼠自体CD34阳性的ADSCs分离并将其与小鼠角质细胞以及成纤维细胞混合后注入无毛小鼠头皮下，发现与SVF及SVF中分离的CD34阴性的细胞两组对照组相比，其形成了更多的组织块和较多的毛囊，表明ADSCs对头皮及毛发的重建起重要作用，但CD34是否为ADSCs特异性表面标志物，仍然有待进一步的研究。Sung等[24]报道了2例颌面部注射玻尿酸后发生急性并发症的患者，其中1例注射后1 d出现前额及鼻部皮肤坏死，术者使用自体ADSCs注射至坏死区皮肤及皮下，损伤皮肤自行愈合，并只留下微小疤痕。

6 ADSCs在牙及牙周组织再生中的应用

Jing等[25]在2007年就提出了ADSCs牙向分化的假设并提出了牙再生的可能性、必要性以及策略。学者们对ADSCs牙向分化开展了一些研究。陈小红等[26]采用细胞体外共培养的方法，在牙胚细胞条件培养液的诱导下发现，ADSCs在培养后7 d抗牙本质涎蛋白呈阳性反应，逆转录聚合酶链反应显示mRNA水平表达成牙本质细胞特异的牙本质涎磷蛋白和牙本质基质蛋白，证实了ADSCs在诱导条件下可以牙向分化。Hung等[27]将自体ADSCs与骨形成蛋白2结合置于兔的拔牙窝内，成功地诱导出牙样组织，并且获得了较高的成功率，而不含ADSCs的对照组无牙样组织出现。Tobita等[28]将ADSCs与富含血小板的血浆组成混合物注入大鼠牙周缺损区，结果显示2周时牙周已经有骨质形成，8周时还观察到牙周韧带样的结构。

7 ADSCs在颅颌面部修复中的其他应用

ADSCs还被学者们用于颅颌面修复重建的其他方面。Kasamatsu等[29]研究发现，ADSCs与赤霉酸结合可以增加α-淀粉酶的分泌，提示ADSCs可能促进唾液腺再生。研究[30]证实ADSCs在一定诱导条件下可以向骨骼肌细胞分化，提示ADSCs有望用于颌面部骨骼肌再生。

近年来，ADSCs在颅颌面重建修复方面的应用无论在动物模型还是人体都获得了一定的成绩，但仍有许多问题需要进一步地研究和解决，如ADSCs在修复重建过程中的具体作用机制尚不完全清楚；
现今报道的临床病例数也有限，仍需要更多的临床验证。随着进一步的研究，这些问题将逐步被解决，ADSCs在颅颌面修复重建方面的应用将日渐成熟，最终成为颅颌面修复重建的重要手段之一。

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（本文编辑 李彩）