尹從洋 公美華 鄒同榮 謝林海

[摘要]脂肪移植是外科治療組織缺損、凹陷的重要治療手段，脂肪細胞具有來源豐富、良好的組織相容性等優(yōu)點，成為了整形外科治療的一個重要手段。但是，傳統(tǒng)的脂肪移植存在移植物存活率低、術后效果不穩(wěn)定等局限，隨著細胞輔助脂肪移植的發(fā)展，脂肪移植的存活率有了一定的提高，卻沒有根本解決高吸收率的問題，且可能存在致瘤等潛在風險。脂肪干細胞外泌體的發(fā)現(xiàn)有望改變這一現(xiàn)狀。

[關鍵詞]外泌體；脂肪干細胞；脂肪移植；炎癥；血管化

[中圖分類號]R622+.9? ? [文獻標志碼]A? ? [文章編號]1008-6455（2024）04-0183-03

Research Progress of Adipose Stem Cell Exosomes to Improve the Survival Rate of Fat Transplantation

YIN Congyang1， GONG Meihua2， ZOU Tongrong3， XIE Linhai2

（1. The First Clinical College of Gannan Medical University， Ganzhou 341000， Jiangxi， China; 2. Department of Plastic Surgery， the First Affiliated Hospital of Gannan Medical College， Ganzhou 341008， Jiangxi， China; 3.Department of Plastic and Burn Surgery， the First Peoples Hospital of Yibin， Yibin 644000， Sichuan， China）

Abstract： Fat transplantation is an important surgical treatment for tissue defects and depressions. Adipocytes have the advantages of abundant sources and good histocompatibility， and become an important method for plastic surgery. However， traditional fat transplantation has limitations such as low graft survival rate and unstable postoperative effect. With the development of cell-assisted fat transplantation， the survival rate of fat transplantation has been improved to a certain extent， but the problem of high absorption rate has not been fundamentally solved. Potential risks such as possible tumorigenesis. The discovery of adipose stem cell exosomes is expected to change this situation.

Key words： exosome; adipose-derived stem cells; fat transplantation; inflammation; vascularization

脂肪移植是作為組織填充的有效手段，其高吸收率一直以來是一個亟待解決的問題，不僅使術后效果不穩(wěn)定，還增加了患者多次手術的痛苦及經濟負擔。脂肪移植存活率的影響因素主要包括：供區(qū)脂肪細胞的損傷情況、受區(qū)原血供條件和移植后血供早期重建、移植細胞的數量以及感染[1]。上述因素中的任意一項都會影響移植物的存活，由此解決脂肪移植高吸收率的問題，可以通過優(yōu)化以上因素來實現(xiàn)。近來發(fā)現(xiàn)的脂肪干細胞外泌體（Adipose-derived stem cells-exosomes， ADSCs-Exos）是脂肪干細胞旁分泌釋放的重要成分，它可以通過多種途徑發(fā)揮作用，從而促進血管生成、細胞增殖和遷移、調節(jié)免疫等作用，達到提高脂肪移植存活率的目的[2]。

1? ADSCs-Exos的分離與提純

外泌體的大小、含量、功能具有組織特質性，目前外泌體分離提純技術無法實現(xiàn)將外泌體與具有相似生物物理特性的脂蛋白和來自非核內體途徑的細胞外囊泡完全鑒別，導致外泌體純度較低。常見的方法有聚合物沉淀法、免疫親和捕獲技術等[3]，其中超速離心法（Ultracentrifugation， UC）是目前應用最廣泛的外泌體分離技術，也被稱為外泌體萃取分離的金標準[4]。其具體步驟是將無胎牛血清的脂肪干細胞培養(yǎng)液培養(yǎng)脂肪干細48 h后提取上清液，經過以下步驟進行操作：①低速離心，300 g、10 min，保留上清液，目的是去除死細胞和較大的凋亡碎片；②高速離心，1 000～20 000 g、40 min，進一步去除較大的囊泡及碎片；③超高速離心，100 000～200 000 g、70 min，2次，得到外泌體[5]。這種方法操作繁瑣，提取的外泌體量較少，耗時長（至少4～5 h），純度相對較低，需進一步提高外泌體純度及效率，找到高效富集外泌體的技術仍是亟待解決的問題。

2? ADSCs-Exos提高脂肪移植存活率

2.1 調節(jié)炎癥反應：移植后脂肪組織抗感染能力差，血供也較差，容易發(fā)生感染，炎癥對于移植脂肪細胞的存活具有十分重要的影響。現(xiàn)有研究表明，ADSCs-Exos可以通過炎癥細胞及炎癥因子的釋放來發(fā)揮控制炎癥的作用，這對于維持移植后組織代謝穩(wěn)態(tài)具有重要意義，可以有效減少移植脂肪的壞死[6]。

2.1.1 調節(jié)巨噬細胞極化：巨噬細胞是異質性的，其表型和功能受周圍微環(huán)境的調節(jié)。通常存在兩個不同的亞群：M1型和M2型。在炎癥發(fā)生的初級階段，巨噬細胞首先表現(xiàn)為M1表型，釋放TNF-α、IL-1β、IL-12和IL-23等促炎因子來對抗刺激，但是如果M1型持續(xù)表達，它會導致組織損傷。此時，M2巨噬細胞分泌大量的IL-10和TGF-β等抗炎因子抑制炎癥，促進組織修復、重塑、血管生成，保持內穩(wěn)態(tài)[7]。在一定條件下兩種細胞可以發(fā)生分型轉換，因此M1/M2巨噬細胞的平衡極化影響著炎癥的最終發(fā)展[8]。

現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，ADSCs-Exos可以通過下調M1表型巨噬細胞中的TNF-α、IL-6表達，同時上調M2型巨噬細胞中Arg-1和IL-10的表達來減輕炎癥，并證實了ADSCs-Exos可以促進M1型巨噬細胞向M2型巨噬細胞的轉化[9]。據報道，外泌體中存在高度穩(wěn)定的miRNAs可轉移到受體細胞并在受體細胞內發(fā)揮作用，這些miRNAs在RNA沉默和基因表達的轉錄后調節(jié)中發(fā)揮作用[10]。Li R等[11]研究發(fā)現(xiàn)ADSCs-Exos通過富集miR-451a來抑制巨噬細胞游走抑制因子（MIF）的表達來促使M1向M2極化。MIF作為一種炎癥細胞因子參與免疫調節(jié)，其抑制劑可抑制M1型巨噬細胞的激活和NO、TNF-α和IL-6等炎癥因子的表達[12]。另外，Hao X等[13]研究發(fā)現(xiàn)ADSCs-Exos通過let-7c下調調節(jié)巨噬細胞極化的轉錄因子CCAAT/增強子結合蛋白（C/EBP）-δ致促炎的M1巨噬細胞衰減和抗炎的M2巨噬細胞升高。趙匯等[14]實驗證明ADSCs-Exos通過p-STAT3的表達使巨噬細胞中M2相關表型精氨酸酶l（Arg-1）表達的上調促進巨噬細胞向M2型轉化。M2型巨噬細胞除了抗炎作用以外，還具有修復能力，可以提高脂肪移植物的保留率。

2.1.2 調節(jié)炎癥因子：炎癥因子作為炎癥的調節(jié)因子，在炎癥的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用，炎癥因子對于調節(jié)巨噬細胞也起著至關重要的作用。炎癥開始階段各種應激源誘導的M1巨噬細胞極化，M1巨噬細胞通過分泌促炎的TNF-α、IL-1和IL-6等炎癥因子，從損傷部位清除病原體和碎片，隨后M2巨噬細胞分泌抗炎的IL-10和TGF-β等抗炎因子拮抗炎癥，在炎癥因子的輔助下巨噬細胞控制著炎癥發(fā)生的結局[15]。秦勤等[16]在關于過敏性鼻炎的研究中證實，ADSCs-Exos可以通過抑制TLR4/NF-κB通路調控下游基因表達，減少TNF-α、TNF-γ、IL-1β、IL-6等炎癥因子的分泌，減輕炎癥。Fan L等[17]研究中發(fā)現(xiàn)，骨髓間充質干細胞衍生的外泌體可以抑制LPS誘導的PCI2細胞凋亡，減少了包括TNF-α、IL-1β在內的促炎因子的分泌，并促進了包括IL-10和IL-4在內的抗炎因子的分泌。Zhao H等[18]發(fā)現(xiàn)ADSCs-Exos通過減少炎性細胞因子的表達，如IL-4、IL-23、IL-31和TNF-α，可以改善特應性皮炎樣癥狀。

2.2 促進血管生成：移植后早期血供充足對移植脂肪的命運至關重要。陳珂欣等[19]研究發(fā)現(xiàn)ADSCs-Exos可顯著促進損傷組織的血管形成，并具有與脂肪干細胞相似的血管生成效果，且脂肪干細胞分泌的細胞外囊泡與脂肪組織共移植能顯著提高移植物的成活率。但是目前ADSCs-Exos促進血管生成的潛在作用機制尚不明確。在影響組織新生血管形成血管生成的眾多因素中，血管內皮生長因子（Vascular endothelial growth factor， VEGF）A是最重要的細胞因子之一，VEGFA可以促進血管內皮細胞增殖，并誘導形成小管樣結構。研究發(fā)現(xiàn)，組織中的成纖維細胞可以表達包括VEGFA在內的多種促血管生成因子，這一結論也在孟文霞等[20]的研究中得到證實，他們發(fā)現(xiàn)活化的成纖維細胞可以調控血管生成，促進血管內皮細胞遷移。此外，盧穎潔等[21]研究發(fā)現(xiàn)ADSCs-Exos分泌的miR-486-5p可以通過抑制Sp5的表達促進血管內皮細胞生成，促進成纖維細胞的生成和遷移，加速創(chuàng)面早期血供的建立，從而促進愈合。陳珂欣等[19]則通過蛋白印跡技術和實時定量PCR，比較ADSCs-Exos組與對照組脂肪移植物VEGR/AKT通路的激活情況及VEGF、AKT的表達和AKT的磷酸化程度。得到結果ADSCs-Exos與脂肪共移植可以激活VEGR/AKT通路，促進脂肪移植物的血管形成。除此之外，淋巴細胞、堿性成纖維細胞生長因子、IL-8、胰島素及胰島素樣生長因子1等都可以促進血管內皮細胞的增殖分化，但它們與ADSCs-Exos的關系還需要進一步研究確定[22]。

2.3 促進脂肪生成：ADSCs-Exos是一種獲取方便、低免疫原性、結構穩(wěn)定、血管化良好的新型脂肪因子，在脂肪移植早期（4周前）具有更強的脂肪再生能力[23]。Chen B等[24]將混合外泌體、干細胞或生理鹽水的脂肪組織粉碎皮下植入小鼠背部，在第3周和10周外泌體組的脂肪移植顯示出更好的脂肪完整性，且油、囊腫、纖維化減少。另外，對巨噬細胞浸潤、炎癥因子、血管生成因子、脂肪生成因子和細胞外基質的進一步研究表明，ADSCs-Exos促進血管生成并上調早期炎癥反應，而在脂肪移植中后期，其發(fā)揮促進脂肪生成作用，也增加了膠原合成水平。

最近一項研究表明，大鼠脂肪組織分泌的外泌體含有豐富的miRNA，可調節(jié)脂肪細胞分化，QPCR檢測結果顯示，miR-450a-5p、miR-99a-5p和miR-30a-5p的含量最為豐富[25]，特別是miR-450a-5p在脂肪形成中發(fā)揮重要作用。實驗表明，在miR-450a-5p的靶點中，可以通過抑制WNT1誘導信號通路蛋白2（WISP2）來促進細胞的成脂分化，MiR-450a-5P可以靶向WISP2的3 UTR抑制WISP2的表達[26-27]。在大鼠脂肪干細胞成脂培養(yǎng)的研究中發(fā)現(xiàn)，WISP2作為經典的WNT介質，與BMP4相互作用抑制脂肪細胞的成脂分化。因此，miR-450a-5p可以抑制WISP2誘導干細胞自發(fā)成脂分化[28]。

3? 小結和展望

ADSCs-Exos作為一種新型的無細胞治療策略，不僅繼承了脂肪干細胞的來源豐富、促分化潛能等特性，還具有非免疫原性、非致瘤性、易于儲存與運輸等優(yōu)勢，使外泌體成為再生醫(yī)學中最有吸引力的無細胞替代物[29]。本文通過對ADSCs-Exos生理特點的總結，發(fā)現(xiàn)在調節(jié)免疫、促進血管再生、促進成脂分化等方面的作用，從而有效提高脂肪移植存活率[30]。ADSCs-Exos通過調節(jié)巨噬細胞極化和炎癥因子的釋放，控制術區(qū)的炎癥發(fā)展，有效地預防了感染導致的大片脂肪壞死，通過促進血管內皮細胞的增殖分化，建立早期血供解決了新生組織營養(yǎng)供給和缺氧的問題，后期通過促進脂肪細胞成脂分化和膠原合成水平，在以上多種因素作用下，脂肪移植物存活率得到明顯提升[24]。但目前沒有ADSCs-Exos與細胞輔助脂肪移植的療效對比，無法判斷兩種治療方法的實際療效，其次，在臨床實際應用中ADSCs-Exos的具體用量以及使用頻次尚待研究確定，還需進一步研究找到解決外泌體受環(huán)境影響其效用的問題，如在低氧環(huán)境或過氧化氫刺激下，ADSCs-Exos促血管新生和免疫調節(jié)的效果更加顯著[31]。當然，臨床應用方面已經有學者提出了思路，Wang M等[32]的團隊通過組織工程將外泌體與水凝膠支架結合，使其可以持續(xù)釋放有生物活性的外泌體，解決了外泌體的裝載問題，為外泌體的應用開辟了道路；Shafiei M等[33]將外泌體與生物支架（如膠原蛋白）相結合，將外泌體靶向遞送至受損區(qū)域實現(xiàn)組織器官的修復再生。

綜上，ADSCs-Exos對于提高脂肪移植存活率具有廣闊的應用前景，為再生醫(yī)學研究提供了一種新的思路。

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[收稿日期]2022-12-09

本文引用格式：尹從洋，公美華，鄒同榮，等.脂肪干細胞外泌體提高脂肪移植存活率的研究進展[J].中國美容醫(yī)學，2024，33（4）：183-186.