李錦 何澤亮 李曉東

多年來,脂肪移植已被廣泛應用于包括乳房重建、放射損傷、創(chuàng)傷后畸形、先天性畸形、瘢痕、燒傷后皮膚移植物下的填充和面部輪廓重建在內的重建手術和整容手術[1,2]。然而有數據顯示,移植后1年內脂肪細胞損失通常超過 50%,重吸收率20%～90%,導致美容效果欠佳[3]。另有研究證明脂肪保留時間為4周至7年,并且取決于包括移植部位等多個因素[4]。脂肪移植有4個階段:脂肪的獲取、加工、植入和移植部位準備。因為有許多因素會影響脂肪移植的成活,因此需要對脂肪移植4個階段均進行優(yōu)化。本文將討論當前常用的技術,并對可能進一步改善移植效果的潛在策略進行綜述。

1 關于自體脂肪移植物的存活概念

已經有多種理論對自體脂肪移植物的存活進行了描述。包括宿主細胞替代理論、移植物存活理論、移植物替代理論和三區(qū)理論。這些理論強調了小份的重要性,以避免滲透脂肪過度擁擠和壞死,并在整個移植過程中最大限度地減少脂肪細胞損傷,從而優(yōu)化移植存活率[5]。

1.1 宿主細胞替代理論 該項理論指出,沒有移植的脂肪細胞能真正存活,實際上是這些脂肪細胞被受體細胞以及受體部位的纖維組織和血管向內生長所取代,而形成了新的細胞。

1.2 移植存活理論 此理論則認為通過血漿吸收,移植細胞接受營養(yǎng),可以在受體部位存活,直到出現(xiàn)新生血管。

1.3 移植物替代理論 大多數移植的脂肪細胞在術后死亡,并將被移植物中包含的脂肪來源的干細胞取代;在該理論中,由于供體基質血管部分(SVF),脂肪生成和新生血管都是可能的。

1.4 三區(qū)理論 當進行脂肪移植時,在三個細胞區(qū)內會發(fā)生不同的過程。(1)存活區(qū)位干離受體毛細血管網最近的周圍,是移植細胞最有可能存活的地方。(2)在這個區(qū)域的深處,離受體血管網更遠是再生區(qū),脂肪來源的干細胞能夠在這里產生新的脂肪細胞,而移植的脂肪細胞無法在這個區(qū)域存活。(3)最里面的區(qū)域是壞死的中心區(qū)域,因為所有細胞都離營養(yǎng)源太遠而無法存活。

2 供體脂肪獲取

自體脂肪移植物用于修復重建和美容領域已有100多年。它的優(yōu)勢是受者使用自體脂肪消除了免疫排斥的風險,是其他合成和異種材料的完全替代品。 然而,脂肪移植具有不可預測的存活率,會導致美學上顯著的容積損失。從供區(qū)取出移植物會不可避免地破壞血供,由此產生的缺氧被認為是移植物損失的主要原因。

有研究表明,取自腹部和大腿內側區(qū)域的脂肪移植物的存活率最高[6],但并未發(fā)現(xiàn)供體部位之間存在顯著差異[1]。有報告還說,腹部和大腿內側區(qū)域的脂肪干細胞(ASC)濃度更高[7]。

脂肪抽吸是利用抽吸技術從身體的特定區(qū)域,例如腹部、臀部、大腿、臀部、手臂或頸部,去除脂肪的一種外科手術過程,脂肪去除可用于重塑這些區(qū)域的輪廓。 從脂肪收集的角度看,抽脂技術在過去25年中取得了顯著進步。從最初的銳性吸管技術到連接真空泵的鈍吸管。 從“干”吸脂技術轉變?yōu)椤皾瘛蔽夹g(干式技術在抽吸前不注射任何液體,失血量為抽吸量的 25%～40%)[8]。

有關抽吸技術對脂肪存活影響:抽吸管尺寸和真空壓力會影響脂肪細胞的存活,破壞率高達90%。 Coleman優(yōu)化了脂肪提取技術。他采用3 mm鈍針以<300 mm Hg的負壓抽吸提高了移植物的存活率,此方法獲得了脂肪細胞和脂肪細胞的小“團塊”,移植后可能經過初始抑制和其后的新血管形成而存活。 較高的負壓盡管可保留細胞結構,但會影響脂肪細胞的功能[9,10]。

細規(guī)格針頭在抽吸時所造成的直接創(chuàng)傷會減少,但需要與脂肪細胞破壞的增加之間權衡。14號的細管在移植少量脂肪時有效,但大口徑的吸脂針可減少細胞破裂、保留組織結構并獲得更好的移植物存活率,尤其是在需要大體積脂肪的情況下,例如在乳房重建手術中。 與使用 2～4 mm吸脂針收集的脂肪相比,5～6 mm尺寸吸脂針可保留更多活組織、減少移植物重吸收[11]。

事實上,生物力學在結果中也起著至關重要的作用:在脂肪獲取過程中施加的負壓會對脂肪的長期存活產生影響。較低的負壓導致較少的脂肪細胞破壞和更高的ASC產出,700 mm Hg的負壓會破壞許多成熟的脂肪細胞。200～250 mm Hg的負壓即可對脂肪細胞產生破壞。根據文獻,250～700 mm Hg抽吸會收獲最有活力的脂肪細胞,而 250 mm Hg 負壓是有利于基質血管成分(SVF)的最佳壓力[3]。而注射器吸脂還是泵輔助吸脂在細胞活力、細胞代謝活性或脂肪生成方面沒有區(qū)別[6]。

3 腫脹液

濕性抽吸溶液和添加劑會影響移植結果。 添加利多卡因利于改善疼痛[12],并減少全身麻醉的使用,但需要謹慎的避免毒性。利多卡因的最大劑量為50 mg/kg,因為超過該劑量會增加心律失常的風險[13]。 避免全身麻醉會使手術更安全,腎上腺素的使用會使血管收縮而減少失血[12,14]。 如果獲取脂肪后及時清洗,腎上腺素對脂肪活力的影響似乎非常小。雖然對鎮(zhèn)痛很重要,但利多卡因會降低葡萄糖的代謝和脂肪細胞的脂肪分解[15], 并且對ASC有毒性作用[16],因此,脂肪移植物的存活需要多次洗滌和利用離心機去除利多卡因。 在動物模型中,對采用利多卡因加腎上腺素和丙胺卡因的方法吸出的脂肪進行洗滌對脂肪移植物的存活率沒有顯著影響,而未洗滌的脂肪移植物纖維化和壞死增加[17]。 這些研究表明,脂肪獲取的最佳解決方案雖可以提高產量,但移植前的處理仍然很重要。但是,也有研究結果與之相反,作者通過對移植前后脂肪細胞分布、生存數及活力的測定,認為利多卡因不會對脂肪移植產生不良影響[18]。

移植物損失的主要原因是由于缺乏再血管化,另有學者對不同的脂肪制備技術研究結果表明,向腫脹液中添加抗壞血酸可將脂肪細胞存活率提高14.9%,這可能會提高移植物總體存活率[19]。作者認為SVF的產出數量和質量在不同的供體會有很大的變異,而很少有人注意到腫脹液對于改善移植物成活的影響。而且,對于移植物的最終保留體積究竟是移植的脂肪細胞還是轉移的SVF最終分化程脂肪細胞尚有爭議。盡管脂肪細胞的存活可能決定脂肪移植時的移植物體積,SVF細胞的數量和質量已被證明能強烈影響脂肪移植的長期結果。然而,因移植后脂肪細胞旁分泌作用,其成活能夠促進SVF細胞更好地分化從而維持更好的組織容量。

移植物損失的主要原因是由于缺乏再血管化,已有研究對脂肪抽吸物在體外補充已知可促進血管生成和成脂分化的試劑。 此類藥劑包括細胞增殖細胞因子,如白細胞介素-8[20]。吲哚美辛和褪黑激素已被證明可以改善移植物體積,促進血管生成并抑制炎性反應[21]。而外泌體應用后也可促進脂肪組織的成活及容量的保留,被認為與其促進M2型巨噬細胞極化有關[22]。

由于再空泡化是脂肪移植物長期存活的關鍵,因此假設添加各種細胞因子可以提高移植物的成功率。一些已知具有血管生成活性的成分已進行了研究,包括瘦素、脂聯(lián)素、肝細胞生長因子、成纖維細胞生長因子、血小板衍生生長因子、轉化生長因子-β和血管內皮生長因子(VEGF)[23]。VEGF-A 是脂肪細胞中非常重要的生長因子,脂肪細胞組織中 VEGF-A 的過度表達會迅速觸發(fā)血管生成,因此具有作為促進脂肪移植物存活的添加劑的潛力[4]。

添加到脂肪抽吸物中的富含血小板的血漿提高了移植物的存活率(其血小板數量是血液的 3～4 倍)。 富含血小板的血漿被認為通過一系列生長因子(TGF-β、PDGF-BB、VEGF、EGF、IGF1)促進血管生成;激活成纖維細胞;并通過聚合提供支架[25]。

4 脂肪處理

多種復雜的因素造成難以確定最佳的脂肪處理和加工技術。脂肪組織由成熟的脂肪細胞、基質血管細胞、血管、淋巴結組成,并受神經支配。吸脂物不僅含有脂肪細胞,還含有膠原纖維、血液和碎片。而且還包含添加入腫脹液中的成分。因此脂肪加工很重要,有害的因素會導致移植部位炎癥。

脂肪細胞被收集后,需要通過各種方法將脂肪抽吸物與腫脹溶液和脂質層分離。該油層還包含成熟的脂肪細胞和一些其他細胞類型。目前位于離心樣品的SVF包含能夠分化為脂肪細胞的干細胞等一系列細胞類型。已經嘗試了各種分離技術,包括沉降、傾析、過濾、篩網或紗布滾動以及用各種溶液洗滌。Fisher等[26]回顧脂肪處理方法發(fā)現(xiàn),紗布滾動(包括在不粘紗布墊上輕輕滾動脂肪抽吸物)是一種比標準離心技術更溫和的去除血液和油脂的方法,具有更好的 SVF 細胞產量和脂肪移植物保留率。 據報道,商業(yè)自動化系統(tǒng)(Puregraf;Cytori Therapeutics, Inc., San Diego, CA)最適合去除外來血液和油脂,并具有最佳的脂肪組織存活率[3]。 研究表明,設計更好的可以控制加速/減速離心機對胰島或脂肪等脆弱組織的損傷要小得多[27], 用于臨床脂肪移植,可能優(yōu)于標準離心機。

脂肪抽吸物可以靜置并倒出,但離心可提供更大的細胞活力[28],從而成為最流行的分離技術。它相對簡單并提供足夠濃度的 SVF,而后者對移植物存活至關重要,有結果表明,含有SVF的移植物長期保留率明顯高于Coleman脂肪移植物[29]。SVF中含有具有旁分泌作用的間充質干細胞的數量約為(0.5～2.0)× 106個/g,高于骨髓[30]。干細胞能夠分化為脂肪細胞、內皮細胞、周細胞、巨噬細胞和成纖維細胞,這些細胞對于構建參與傷口愈合的毛細血管十分重要。 SVF 還通過分泌包括VEGF和肝細胞生長因子(HGF)在內的生長因子來增加血管分布,并減少壞死、纖維化和鈣化[28]。 它們通過增加抗炎因子表達和增加M2 型巨噬細胞而發(fā)揮抗炎作用:如白細胞介素-10、前列腺素、干擾素-γ、HGF[30,31,32]。 它們還具有通過減少白細胞浸潤(CD3+)和抑制促炎細胞因子如腫瘤壞死因子(TNF)-α 或白細胞介素 6[32]來抑制局部炎性反應的潛力。

Zhang[29]在 1987 年優(yōu)化了離心技術,這是當前成功分離用于脂肪移植的脂肪基質的標準,其使用的是3 000 r/min 的速度 3 min,離心后的沉淀在移植前可在 37℃下儲存[28]。而較慢的離心速度的結果則各不相同,而>3 000 r的離心則會導致脂肪細胞顯著破壞[3]。

脂肪來源的干細胞(ADSC)對面部年輕化安全有效,但收獲ADSC需要一些技術、技能和足夠的設備。它在許多機制上均可改善皮膚質量,優(yōu)于其他已知的抗衰老劑。ADSC促進真皮的重塑,這一點在疤痕治療和改善真皮厚度方面很重要。由于紫外線輻射、污染、飲食和吸煙等原因,氧化應激永久存在。而ADSCs具有抗氧化作用并能保護成纖維細胞DNA免受自由基的侵害。此外,它們還能刺激膠原蛋白、彈性蛋白和抗炎細胞因子的分泌。這些特性使ADSC成為理想的天然抗衰老解決方案[34]。

ADSC群可以通過二次離心步驟從 SVF 中進一步分離[29]。 在脂肪移植之前添加 ASC 可以增強效果。 補充添加物后的脂肪移植物表現(xiàn)出脂肪細胞存活率和移植物保留率更高。在臨床中,這種細胞輔助吸脂技術已被用于大體積脂肪移植,如乳房重建,以及顱面手術中使用的較小脂肪體積。 在異種移植模型中,脂肪保留率提高了 20%[35]。

5 注射技術和移植部位

注射技術對于移植物存活和血管形成也很重要。 需要考慮的因素包括受區(qū)的血管分布、注射力量、針頭大小和移植后組織壓力以及移植物體積。

可能是由于移植物空泡化的增強,移植到年輕受者的脂肪移植物顯示出體積維持的更大更持久,但這方面仍需要進行更多的研究[36]。

注射針的長度因注射部位而異,面部為5～9 cm,身體為9～15 cm。根據身體部位的不同,注射針直徑通常比吸脂針小,從2 mm到27號針。由于基本物理原理,針的長度和橫截面是重要因素。管子內徑每減半,阻力增加 16 倍。 管子長度每增加1倍,阻力就會增加1倍。針頭越大越短,產生足夠流量所需的壓力就越低(簡化的伯努利方程)[34]。

較低的壓力會減小對移植物存活的危害,同時剪切力是影響移植物存活率的重要因素。已有研究顯示,注射速度較慢且具有低剪切應力的脂肪移植物比具有較高剪切應力的脂肪移植物具有明顯更好的結果[37]。目前的做法是使用小的“意大利面條式”移植物的效果很好,提供了良好的移植物存活率。較新的使用多個注入點多層次多隧道的3D技術可能會提供更好的美學效果。

與使用改進的 Coleman 技術注射的脂肪相比,注射體積標準化并確保注射過程中的剪切應力最小,從而可以達到更大的脂肪保留量?？偟膩碚f,這些策略優(yōu)化了脂肪移植的生物力學[3]。注射移植物后組織壓力的增加顯著減少了注射部位的毛細血管循環(huán),減少了氧氣供應,從而減少了移植物的存活,因此注射部位的解剖很重要, 有時會在移植部位產生一種微型的腔隙綜合征[38],會導致手術后出血或腫脹。 但這也移植啟發(fā)了手術前使用外部皮膚擴張器伸展皮膚以留出更多內部空間。 外部皮膚擴張的優(yōu)點包括保持皮膚完整性、乳房再造手術中獲得更多皮膚的、減少空間中的組織間壓力和縮短手術時間。第一個研究的外部皮膚擴張裝置被稱為 Brava,它是一種非侵入性吸引裝置。 在隆胸和重建之前使用可以改善再血管化[39]。但根據使用要求,需要在術前每天佩戴10～24 h持續(xù)2～4周,這會導致患者依從性和持續(xù)動機出現(xiàn)問題。

乳房腫瘤術后放療的患者接受脂肪移植后,可緩解放療的影響,且對后續(xù)進行的乳房重建手術有更好的美容效果[40]。 正是因為可以明顯減輕放療對局部的不利影響,更有學者認為,脂肪移植是乳癌放療術后不可或缺的治療手段[41]。細胞輔助的脂肪移植治療應用于隆胸后取得了更加顯著的效果[42]。但是,對于乳房腫瘤術后接受放療的患者應用脂肪移植也仍有專家提出應嚴格權衡益處與其可能的風險[43]。

在改善脂肪移植物存活率、提高血管分布(血管密度)、促進細胞增殖和減少囊腫形成方面,使用細胞增殖因子也得到較好的結果。 VEGF是一種已知的血管生成劑,與脂肪移植物一起使用時已成功促進血管形成和內皮細胞分化,改善增殖和移植物存活[44]。 白細胞介素-8是另一種有效的血管生成促進劑,可吸引血管形成所需的炎癥細胞和成纖維細胞。 當添加到移植部位時,白介素減少了囊腫的形成并提高了脂肪細胞的活力[45]。還有其他潛在的藥物可以提高脂肪移植物的存活率,這是一個需要進一步探索的領域。 應考慮已知可增加血管生成、細胞增殖和存活的化合物。 這些試劑可以包括促紅細胞生成素、胰島素生長因子、成纖維細胞生長因子、富含血小板的血漿、血小板衍生的生長因子和富含血清的無血清細胞培養(yǎng)基。

移植部位的手術后規(guī)范護理包括不縫合注射部位的小切口以降低壓力,而是在皮膚上貼上微泡沫或類似的膠帶。6周內應避免對移植部位施加任何額外壓力,以再次降低移植部位壓力。

脂肪移植已用于重建和美容手術,也可明顯改善受放射治療后影響的組織。 目前脂肪移植的存活率較低,其取決于供體、供區(qū)、獲取技術、脂肪加工、注射技術以及受體部位。但國際上對脂肪移植技術都表現(xiàn)出了濃厚的興趣[46],甚至涌現(xiàn)出了新的脂肪移植策略,即脂肪成分移植(adipose component transplantation,ACT),該策略可以產生不同的脂肪產物,應用于特定的注射部位[47]。

使用逐漸加速和減速的離心機可以提高加工過程中的脂肪細胞存活率。這些離心機還可以提供更好基質血管部分的分離。促進脂肪移植物增殖和血管形成的藥物還需要進一步探索,而且需要更多的臨床試驗來研究脂肪洗滌、離心和移植技術,以更加優(yōu)化患者的安全性和脂肪移植的結果。