创面愈合是一个复杂的生物学过程,涉及多种修复细胞的增殖、迁移、分化、凋亡等过程,机体修复调节功能失控是引起创面难愈或瘢痕形成的主要原因之一[1,2]。
近年来,干细胞成为生命科学和医学研究的前沿热点,在疾病治疗和再生医学领域具有潜在的广阔应用前景。干细胞技术及其临床转化研究不断取得突破,使得该技术有望成为继药物、手术、物理等传统治疗方法之后新的疾病治疗方法,进而可能改变现有临床治疗模式。成体干细胞中的间充质干细胞(MSC)具有来源丰富、低免疫原性、不受伦理限制等优点,临床应用价值突出[3,4]。MSC在创面愈合中的作用、临床转化和应用及其目前面临的难题和解决策略值得探讨。
MSC在创面愈合中的作用
归巢作用
MSC能够通过细胞归巢(cell homing)分化成为皮肤中的各种细胞,参与创面愈合。当机体组织受到创伤刺激时,一些"休眠"的MSC被"唤醒",归巢到损伤部位进行分化,替代损伤的细胞[5]。研究显示,当机体组织受创缺血、缺氧时,内源性或者外源性MSC表面表达特异的细胞受体,通过与其相应配体结合介导细胞迁移,一定数量归巢的MSC能够加速组织的修复[6]。
MSC可以旁分泌大量的生物活性因子,主要涉及如下几类。
(1)细胞因子,包括血管内皮生长因子(VEGF)、Fb生长因子、肝细胞生长因子、胰岛素样生长因子Ⅰ、TGF-β、EGF、血小板源性生长因子、血管生成素1/2、胎盘生长因子等生长因子,IL-1、IL-6、IL-10等IL,以及巨噬细胞集落刺激因子、单核细胞趋化蛋白1等。
(2)调节肽,包括降钙素基因相关肽、肾素-血管紧张素、内皮素和肾上腺髓质激素等。
(3)干细胞活性因子,包括干细胞因子、神经干细胞支持因子等[7,8]。这些生物活性因子主要通过抑制受损组织细胞凋亡、促进受损组织细胞增殖、参与及调节炎症反应、促进血管新生等方式,参与组织的损伤修复[9,10,11,12,13]。临床实践表明,采用单一细胞因子来促进损伤组织修复,有时难以取得预期疗效,其主要原因可能为损伤组织的修复是一个需要多种细胞因子共同作用的复杂病理生理过程。经体外细胞实验显示,脂肪源性间充质干细胞(ADSC)可同时分泌多种因子,有促进KC增殖、迁移和抑制KC凋亡的多种生物学效应[14,15,16],提示临床可运用ADSC的分泌功能促进损伤组织修复。有学者观察到,人脐带间充质干细胞(hUCMSC)能减少全层皮肤缺损小鼠肌Fb的聚集并且抑制其瘢痕形成,而这些功能主要依赖于hUCMSC来源外泌体(exosome),特别是外泌体里的微小RNA。他们通过高通量RNA测序以及功能实验证实,富集特定微小RNA(微小RNA-21、微小RNA-23a、微小RNA-125b、微小RNA-145)的hUCMSC来源外泌体可以有效抑制TGF-β/Smad2信号通路,进而抑制肌Fb形成;进一步通过阻断实验证实,这些特定的微小RNA是hUCMSC抑制肌Fb分化和抗瘢痕所必需的[17]。针对MSC来源外泌体的功能验证实验显示,其传递的微小RNA-125a在促进血管生成方面发挥着重要作用[18]。这些研究结果均提示,临床可以尝试应用MSC来源的外泌体治疗创面以及预防瘢痕形成[19]。

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MSC在体内或体外特定微环境下具有抑制免疫排斥的作用。MSC能抑制树突状细胞成熟,并通过细胞-细胞接触机制,抑制T淋巴细胞、B淋巴细胞与自然杀伤细胞的功能[20]。由此推测,在自身免疫性疾病等免疫失调中应用MSC,可能会有效缓解病情。此外,MSC因具有低免疫原性、较强的增殖及免疫耐受因子产生能力,有望被用于异体组织器官移植的预处理,减轻受体对移植组织器官的排斥反应[21]。从而提示,MSC在临床异体皮肤移植修复创面中可能具有重要的潜在应用价值。
MSC在创面修复中的临床转化与应用
经研究显示,在深度烧伤患者创面涂抹自体骨髓间充质干细胞(BMSC)悬液,可促进创面愈合、减少瘢痕形成[22]。Sheng等[23]利用大面积深度烧伤患者自体BMSC做种子细胞,在患者瘢痕愈合且无汗腺区域再生重建了出汗功能。Badiavas和Falanga[24]从病程超过1年的溃疡患者身上取得BMSC,并将其局部注射于患者自身溃疡创面,结果较常规换药明显加快了溃疡愈合速度,且愈后瘢痕形成少。Ravari等[25]将糖尿病患者BMSC与血小板、纤维蛋白胶和胶原基质混合在一起,局部注射治疗患者自身糖尿病创面,结果较常规治疗明显加速了创面愈合。有学者针对10例因外周血管疾病所致下肢迁延不愈创面患者,采用患者自体ADSC进行创周及创面基底广泛注射治疗。结果6例患者溃疡完全愈合;其余4例患者创面分别由于系统性红斑狼疮(2例)和闭塞性血管炎(2例)未完全愈合,但创面面积均缩小、深度均变浅且疼痛减轻。该学者指出ADSC可能通过改善溃疡局部血运,促进了创面愈合[26]。有学者针对健康志愿者经二氧化碳点阵激光照射后形成的烧伤创面,使用来自异体健康人的ADSC条件培养基涂抹治疗,结果观察到创面愈合速度快于自行愈合对照,并且明显减轻了激光照射后的红斑、色素沉着及失水效应[27]。此外,ADSC因其具有潜在再生能力等生物特性被用于放射性损伤、肛周瘘管等的治疗,获得良好疗效[28]。
目前,美国、韩国等国家,已经开始利用ADSC开展皮肤组织和相关产品的研发。
医学基础研究和临床治疗技术的发展日新月异,新的创面治疗方式越来越多。细胞疗法,尤其是以干细胞及相关技术为基础的干细胞疗法,能改善创面微环境,释放多种细胞生长因子,促进创面愈合。
相信随着再生医学和干细胞研究的发展,一定可以形成成熟有效的针对创面的干细胞疗法。因此,在创面处理领域加强MSC等干细胞的探索与研究,具有重要的临床潜在应用价值。
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