脂肪间充质干细胞在颅颌面修复重建中应用

脂肪间充质干细胞在颅颌面修复重建中应 用 ［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o 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 mmX20 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oKulakov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额下颌关节 temporo-mandibular joint, TMJ、耳廓及鼻部。额下颌 关节中的软骨主要位于关节盘及森突和关节窝的表面。 ADSCs能够向软骨方向分化，为其用于额下颌关节中软骨的 修复重建提供了可能。Menp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］建立兔额下颌关节病模型，用 人参皂昔Rgl/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，Bahr an i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。