間充質干細胞（MSCs）是一種可高度自我增殖和具有多向分化潛能的多能干細胞，其自身還具有免疫調節、旁分泌等功能，在機體損傷組織的修復中扮演了重要角色。近年來，人們在 MSCs 促進皮膚損傷修復方面做了大量研究，取得了較多的進展，并且發現比起在傷口區域直接注射 MSCs，可以對其進行一些特殊處理或改進移植方式來提高修復皮膚損傷的能力。本文主要就 MSCs 在皮膚損傷修復中的作用和提高其修復能力的相關技術手段兩個方面進行闡述，并探討了該研究領域存在的問題和展望了未來的研究方向。
引用本文： 程延思危, 宋關斌. 間充質干細胞與皮膚的損傷修復. 生物醫學工程學雜志, 2021, 38(2): 387-392. doi: 10.7507/1001-5515.202011017 復制
引言
皮膚作為人體面積最大的器官，具有阻擋異物和病原體進入、防止體液流失等功能，是身體直接抵御外界損害的第一道屏障。當皮膚因外傷等因素造成嚴重缺損時，身體的穩態就會被打破，必須及時讓創面愈合，否則極易引起感染和一系列的并發癥，甚至導致死亡。雖然組織工程皮膚的研究和應用已取得一定進展，一些皮膚移植物、皮膚替代品等已經用于臨床，但都無法很好地滿足嚴重皮膚缺損患者的需求。相較于皮膚移植物、皮膚替代品，近年來，眾多國內外研究者發現間充質干細胞（mesenchymal stem cells，MSCs）作為一種具有自我更新和多向分化能力的多能干細胞，具有來源廣泛、免疫原性低、不會對患者皮膚造成額外損傷等優點，在皮膚損傷修復方面顯示出了良好的治療潛力。進一步的研究發現，通過一些技術手段可以更好地保護或提高 MSCs 的生物學特性，增強皮膚損傷修復的效果。這些研究可為進一步優化 MSCs 的治療方案、提升 MSCs 的療效以及盡早推廣臨床應用奠定基礎。本文主要就 MSCs 在皮膚損傷修復中的作用和提高其修復能力的相關技術手段進行綜述。
1 間充質干細胞概述
MSCs 是近年來實驗研究增長最快的種子細胞類型，最初是在 1976 年由 Friedenstein 等從骨髓中分離得到[1]。隨后，各國科學家分離得到了不同來源的 MSCs，如臍帶間充質干細胞、胎盤間充質干細胞、骨髓間充質干細胞、脂肪間充質干細胞等[2]。研究表明，MSCs 具有高度自我增殖和跨胚層多向分化的潛能[3]，可分化為骨、軟骨、脂肪、成纖維等多種組織細胞[4]。除此之外，MSCs 還能夠分泌多種免疫調節因子、趨化因子和生長因子，具有抗炎和抗纖維化的作用。MSCs 還具有易于獲取、來源豐富、培養簡單等特點[5]。基于以上優點，MSCs 在臨床上有望成為最具發展前景的多能干細胞[6]，成為了近年來生物醫學界的研究熱點[7-8]。
2 間充質干細胞在皮膚損傷修復中的作用
有研究證實 MSCs 在治療各種慢性和急性皮膚損傷中發揮著重要的作用[9-10]。眾多國內外學者發現通過外源植入 MSCs 可促進皮膚創面的修復[11-13]，并研究了 MSCs 促進傷口愈合的作用機制。
2.1 分化和免疫調節作用
MSCs 在所處微環境中具有特異性分化能力，可在皮膚損傷部位分化為皮膚細胞參與損傷部位的修復[14]。在創傷愈合動物模型中，移植的 MSCs 可以在傷口處分化為區域組織的常駐細胞，包括成纖維細胞、肌成纖維細胞、血管內皮細胞、周細胞和角質形成細胞等[15-16]。此外，在動物模型中，研究人員在全層傷口的毛囊、皮脂腺和血管中觀察到了移植的帶有熒光標記的 MSCs[17]。這些結果提示 MSCs 可能分化為傷口區域的相關皮膚細胞來促進傷口愈合。
MSCs 還具有免疫調節作用。有研究表明，在受到相關炎癥因子的刺激后，MSCs 即可表現出很強的免疫抑制作用。例如，被炎癥因子激活的 MSCs 能夠分泌一種抗炎蛋白 TSG-6，這種蛋白可抑制巨噬細胞的活化[18]，降低免疫反應。MSCs 還可以激活 M2 巨噬細胞產生白細胞介素-10[19]，白細胞介素-10 是一種抗炎細胞因子，對創面愈合有治療作用，可通過抑制中性粒細胞浸潤和 T 細胞反應來抑制炎癥反應[20]。這些結果提示 MSCs 的免疫調節能力可改善慢性難治性炎癥創面，并有效促進創面的愈合。
2.2 旁分泌作用
傷口區域的 MSCs 能夠分泌生長因子或細胞因子，如血管內皮生長因子、表皮生長因子、血管生成素、白細胞介素-6 和轉化生長因子-β 等[21]，這些活性因子通過 MSCs 的旁分泌作用促進血管新生和傷口愈合，改善相關并發癥癥狀[22]。內源性 MSCs 和內皮祖細胞的遷移被認為是在糖尿病傷口中修復受損皮膚的重要機制[23]。有研究表明，移植的 MSCs 分泌的基質衍生因子-1 及其膜受體 CXCR4 型趨化因子受體參與了多種干細胞的歸巢和遷移、細胞增殖和血管生成[24]，可誘導內源性 MSCs 和內皮祖細胞向傷口部位聚集，加速皮膚的愈合速度[25]。MSCs 的旁分泌功能在改變組織血管微環境、提高損傷組織的再生能力、刺激上皮樣祖細胞的增殖和分化以及減輕炎癥和免疫反應中起著關鍵作用。在受到力學刺激和一些特殊的力學微環境中，MSCs 的遷移能力會發生變化[26-27]，這會影響內源性 MSCs 聚集到傷口處發揮作用。還有研究發現基質剛度的變化也會影響 MSCs 的旁分泌功能[28]。可見 MSCs 響應力學刺激后生物學行為的改變對于皮膚損傷修復亦至關重要。在愈合過程中，MSCs 的旁分泌作用也有助于細胞外基質（extracellular matrix，ECM）的產生和重塑。研究發現 MSCs 可分泌大量的金屬蛋白酶組織抑制劑，能夠穩定血管，保護血管基底膜免受基質金屬蛋白酶誘導降解的作用[29]，促進真皮成纖維細胞合成纖維連接蛋白、膠原和彈性蛋白[30]。
2.3 外泌體的釋放
除可溶性因子外，MSCs 也分泌細胞外囊泡（extracellular vesicles，EVs），包括微泡和外泌體（exosome）。它包含蛋白質、DNA、RNA 和 microRNA，在不同細胞間進行信息傳遞，調節細胞間的信號傳導，發揮多種生物學功能。例如，外泌體能夠調節炎癥，激活免疫細胞、成纖維細胞和角質形成細胞等多種細胞的遷移和增殖，參與皮膚傷口愈合，改善瘢痕[31-33]。越來越多的證據也表明，MSCs 分泌的外泌體對于皮膚傷口具有治療潛力。有研究報道，兔的脂肪 MSCs 和骨髓 MSCs 的外泌體促進了兔皮膚創面愈合模型的完全再上皮化[33]。也有研究發現，人脂肪 MSCs 的外泌體能促進大鼠皮膚創面的愈合[34]。此外，移植的人臍帶 MSCs 的外泌體（hucMSCs-exos）可通過促進血管內皮細胞的增殖、遷移等機制促進糖尿病大鼠皮膚傷口愈合[35]。hucMSCs-exos 可有效抑制熱應激導致的皮膚細胞的凋亡，并且激活 Wnt/β-catenin 信號通路，增加角蛋白 19、增殖細胞核抗原和Ⅰ型膠原的表達。在體實驗也證實了 hucMSCs-exos 促進了傷口的再生上皮化，加速了傷口愈合[36]。這些發現有力地證明了 MSCs 分泌的外泌體在皮膚修復中的治療潛力。
3 提高間充質干細胞修復皮膚損傷效率的途徑
盡管很多研究證實皮內注射 MSCs 這一常用方法能夠促進皮膚損傷修復，但由于注射的面積和深度沒有辦法控制，還可能造成額外的組織損傷，且注射后的 MSCs 缺乏胞外基質的黏附，在惡劣的創傷環境中存活能力差，分化成所需細胞類型的能力有限，組織靶向困難，損耗率高[37]。這些問題使得 MSCs 的最終治療潛力受到限制，達不到其應有的修復效果。因此，人們也對如何提高 MSCs 的修復效率做了許多探索，取得了較為豐富的研究進展。盡管這些研究成果尚未用于臨床試驗和臨床治療，但其展示了很好的應用開發前景。研究證實，通過某些特殊的處理可以最大限度地發揮 MSCs 的遷移、免疫調節、血管生成和修復能力。另外，損傷部位缺乏足夠數量的 MSCs 植入也被認為是當前基于 MSCs 治療的一個主要限制因素[38]。如果能夠優化 MSCs 的移植方式來增加傳輸效率，也能夠最大限度地發揮其治療效果。
3.1 預處理
通過某些預處理可以改善 MSCs 的生化和生物物理特性，從而增強其修復功能。有研究發現內皮細胞培養基預處理的脂肪 MSCs 在體外和糖尿病小鼠創傷模型中均顯示出血管生成能力、增殖能力和向內皮分化能力的增強[39]。MSCs 還可以經過一些化學物質的預處理提高修復皮膚損傷的能力。例如使用卵磷脂乳化的鴯鹋油和丁基羥基甲苯處理脂肪 MSCs，顯著提高了其再生潛力[40]。也有人嘗試用生物玻璃材料激活尿液來源的 MSCs，通過刺激 MSCs 與受體細胞之間以及成纖維細胞與內皮細胞之間的旁分泌效應來提高小鼠皮膚的愈合能力[41]。使用姜黃素預處理 MSCs，再移植到創面治療皮膚創傷，結果顯示姜黃素促進了骨髓 MSCs 的增殖，改變了小鼠 ECM 中纖維連接蛋白和Ⅰ、Ⅲ型膠原的含量和比例，使得表皮厚度和膠原沉積更接近正常皮膚[42]。經過預處理后，MSCs 的分化能力、歸巢能力、存活率和旁分泌效應均有改善，加速了傷口愈合的過程。
3.2 低氧環境
一些研究表明，缺氧可以提高 MSCs 的皮膚創傷愈合能力。在小鼠傷口愈合模型中植入人羊膜 MSCs，發現與正常條件下培養的 MSCs 相比，缺氧條件下培養的 MSCs 具有更高的生存能力和增殖能力，并增加了血管內皮生長因子的表達。這些 MSCs 還提高了人真皮成纖維細胞的活力和遷移率，增加了 ECM 的表達，加速了傷口愈合[43]。此外有研究人員發現低氧環境下，小鼠的骨髓 MSCs 在體外分泌了更多的堿性纖維母細胞生長因子、血管內皮生長因子 A 和白細胞介素-6。同樣在體實驗也發現移植的骨髓 MSCs 在低氧環境下能使皮膚傷口收縮明顯加快，體內細胞增殖、新生血管形成速度明顯提升。這些結果表明，在低氧情況下，移植的 MSCs 能夠通過增強旁分泌作用來促進小鼠皮膚的創面愈合[44]。
3.3 基因重組
對 MSCs 進行基因重組，將 MSCs 既用作種子細胞又用作將目的基因傳遞到傷口部位的載體，也是一種很有前景的治療皮膚損傷的手段。有一些研究針對 MSCs 進行基因改造，通過改變其活性來增強其修復皮膚損傷的能力。例如，過表達轉化生長因子-β3 的骨髓 MSCs 不僅改善了家兔耳部傷口愈合過程，而且減少了瘢痕組織的形成，這可能有助于預防瘢痕的形成[45]。研究人員使用重組慢病毒載體修飾人羊膜 MSCs 過表達白細胞介素-10，發現其在加速小鼠傷口愈合、促進血管生成、調節炎癥、調節 ECM 重構、促進創面愈合和提高愈合質量方面等方面明顯強于未修飾的 MSCs[46]。可見通過基因修飾增加 MSCs 的相關修復功能，是一種很有前景的皮膚損傷治療策略。
3.4 生物支架
生物支架具有良好的生物相容性和生物降解性，可用于將干細胞輸送到傷口處[47-48]。有研究人員開發了一種新型明膠水凝膠，發現加載到明膠水凝膠里的骨髓 MSCs 可以更顯著地促進小鼠傷口的愈合[49]。有研究發現熱敏性水凝膠可以更有效地封裝細胞，提高了向大鼠傷口輸送脂肪和骨髓 MSCs 的效率[50-51]。除此之外，MSCs 與富含血小板的血漿凝膠聯合治療，可促進再上皮化和調節炎癥過程，提高傷口愈合率[52-53]。天然 ECM 衍生物，如脫細胞真皮基質（acellular dermal matrix，ADM），因其不含活細胞但保留了天然 ECM 的超微結構和蛋白質含量，提高了 MSCs 的再生活性[54]。有研究將 ADM/MSCs 支架作為自體真皮替代物，發現此新型支架對促進小鼠皮膚損傷愈合具有顯著作用[55]。
3.5 微球載體
有研究發現與游離的單個細胞相比，骨髓 MSCs 在聚集成三維球體時整體功能增強，骨髓 MSCs 球狀體可以分泌更多的營養因子[56]。為了充分利用球狀體的治療潛力，有研究人員制備了表皮生長因子微球，然后將骨髓 MSCs 接種于微球并與仿生支架結合，構建了具有上皮分化和增殖潛力的工程皮膚結構。結果發現加載表皮生長因子微球的 MSCs 處理的小鼠傷口處有更厚的肉芽組織，并且增加了血管和汗腺結構的再生[57]，說明表皮生長因子微球可以提高傷口的修復率。這種基于微球移植 MSCs 的方式對于促進皮膚愈合有積極的作用。
3.6 細胞膜片技術
細胞膜片是一種無支架的細胞密集組織。由于細胞密度是提高細胞移植治療效果的重要因素之一，與單細胞片相比，移植構建的分層細胞片可以更好地促進組織功能的恢復和組織再生[58]。有研究報道，以血卟啉包合聚酮膜為材料，將骨髓 MSCs 接種到膜上后敷在小鼠傷口上，這種三層細胞片移植和堆疊的方法促進了小鼠創面血管生成和皮膚再生[59]，增強了受損皮膚組織的修復。
4 結語
傷口愈合是一個復雜的過程，涉及了大量的生長因子、信號分子和通路、多種組織類型和多種細胞譜系的精確協調。因此明確 MSCs 促進皮膚損傷愈合的作用以及提高 MSCs 的治療效果，以達到更高的愈合率是非常重要的。盡管 MSCs 在修復皮膚損傷的過程中有顯著作用，但要將其廣泛地用于傷口治療還面臨許多挑戰。目前，MSCs 治療皮膚損傷的相關分子機制尚未被完全闡明。此外，MSCs 移植到體內后是否會發生惡性轉化？MSCs 對免疫系統的抑制是否會造成其他的副作用？在某些特殊環境下，MSCs 對于皮膚損傷的修復能力是否發生變化，例如，太空失重環境中宇航員皮膚的損傷修復如何，MSCs 如何響應失重/微重力這一特殊的力學環境進行皮膚重建和修復？這些問題都值得我們進一步探究。隨著人們對 MSCs 在損傷組織修復中的作用及其分子調控機制研究的不斷深入，影響 MSCs 在皮膚修復作用的各種力學、化學、生物學因素及其耦合作用的綜合信號調控網絡將會逐步闡明，這對更好地利用 MSCs 進行臨床上皮膚組織的修復和重建將具有重要意義。
利益沖突聲明：本文全體作者均聲明不存在利益沖突。
引言
皮膚作為人體面積最大的器官，具有阻擋異物和病原體進入、防止體液流失等功能，是身體直接抵御外界損害的第一道屏障。當皮膚因外傷等因素造成嚴重缺損時，身體的穩態就會被打破，必須及時讓創面愈合，否則極易引起感染和一系列的并發癥，甚至導致死亡。雖然組織工程皮膚的研究和應用已取得一定進展，一些皮膚移植物、皮膚替代品等已經用于臨床，但都無法很好地滿足嚴重皮膚缺損患者的需求。相較于皮膚移植物、皮膚替代品，近年來，眾多國內外研究者發現間充質干細胞（mesenchymal stem cells，MSCs）作為一種具有自我更新和多向分化能力的多能干細胞，具有來源廣泛、免疫原性低、不會對患者皮膚造成額外損傷等優點，在皮膚損傷修復方面顯示出了良好的治療潛力。進一步的研究發現，通過一些技術手段可以更好地保護或提高 MSCs 的生物學特性，增強皮膚損傷修復的效果。這些研究可為進一步優化 MSCs 的治療方案、提升 MSCs 的療效以及盡早推廣臨床應用奠定基礎。本文主要就 MSCs 在皮膚損傷修復中的作用和提高其修復能力的相關技術手段進行綜述。
1 間充質干細胞概述
MSCs 是近年來實驗研究增長最快的種子細胞類型，最初是在 1976 年由 Friedenstein 等從骨髓中分離得到[1]。隨后，各國科學家分離得到了不同來源的 MSCs，如臍帶間充質干細胞、胎盤間充質干細胞、骨髓間充質干細胞、脂肪間充質干細胞等[2]。研究表明，MSCs 具有高度自我增殖和跨胚層多向分化的潛能[3]，可分化為骨、軟骨、脂肪、成纖維等多種組織細胞[4]。除此之外，MSCs 還能夠分泌多種免疫調節因子、趨化因子和生長因子，具有抗炎和抗纖維化的作用。MSCs 還具有易于獲取、來源豐富、培養簡單等特點[5]。基于以上優點，MSCs 在臨床上有望成為最具發展前景的多能干細胞[6]，成為了近年來生物醫學界的研究熱點[7-8]。
2 間充質干細胞在皮膚損傷修復中的作用
有研究證實 MSCs 在治療各種慢性和急性皮膚損傷中發揮著重要的作用[9-10]。眾多國內外學者發現通過外源植入 MSCs 可促進皮膚創面的修復[11-13]，并研究了 MSCs 促進傷口愈合的作用機制。
2.1 分化和免疫調節作用
MSCs 在所處微環境中具有特異性分化能力，可在皮膚損傷部位分化為皮膚細胞參與損傷部位的修復[14]。在創傷愈合動物模型中，移植的 MSCs 可以在傷口處分化為區域組織的常駐細胞，包括成纖維細胞、肌成纖維細胞、血管內皮細胞、周細胞和角質形成細胞等[15-16]。此外，在動物模型中，研究人員在全層傷口的毛囊、皮脂腺和血管中觀察到了移植的帶有熒光標記的 MSCs[17]。這些結果提示 MSCs 可能分化為傷口區域的相關皮膚細胞來促進傷口愈合。
MSCs 還具有免疫調節作用。有研究表明，在受到相關炎癥因子的刺激后，MSCs 即可表現出很強的免疫抑制作用。例如，被炎癥因子激活的 MSCs 能夠分泌一種抗炎蛋白 TSG-6，這種蛋白可抑制巨噬細胞的活化[18]，降低免疫反應。MSCs 還可以激活 M2 巨噬細胞產生白細胞介素-10[19]，白細胞介素-10 是一種抗炎細胞因子，對創面愈合有治療作用，可通過抑制中性粒細胞浸潤和 T 細胞反應來抑制炎癥反應[20]。這些結果提示 MSCs 的免疫調節能力可改善慢性難治性炎癥創面，并有效促進創面的愈合。
2.2 旁分泌作用
傷口區域的 MSCs 能夠分泌生長因子或細胞因子，如血管內皮生長因子、表皮生長因子、血管生成素、白細胞介素-6 和轉化生長因子-β 等[21]，這些活性因子通過 MSCs 的旁分泌作用促進血管新生和傷口愈合，改善相關并發癥癥狀[22]。內源性 MSCs 和內皮祖細胞的遷移被認為是在糖尿病傷口中修復受損皮膚的重要機制[23]。有研究表明，移植的 MSCs 分泌的基質衍生因子-1 及其膜受體 CXCR4 型趨化因子受體參與了多種干細胞的歸巢和遷移、細胞增殖和血管生成[24]，可誘導內源性 MSCs 和內皮祖細胞向傷口部位聚集，加速皮膚的愈合速度[25]。MSCs 的旁分泌功能在改變組織血管微環境、提高損傷組織的再生能力、刺激上皮樣祖細胞的增殖和分化以及減輕炎癥和免疫反應中起著關鍵作用。在受到力學刺激和一些特殊的力學微環境中，MSCs 的遷移能力會發生變化[26-27]，這會影響內源性 MSCs 聚集到傷口處發揮作用。還有研究發現基質剛度的變化也會影響 MSCs 的旁分泌功能[28]。可見 MSCs 響應力學刺激后生物學行為的改變對于皮膚損傷修復亦至關重要。在愈合過程中，MSCs 的旁分泌作用也有助于細胞外基質（extracellular matrix，ECM）的產生和重塑。研究發現 MSCs 可分泌大量的金屬蛋白酶組織抑制劑，能夠穩定血管，保護血管基底膜免受基質金屬蛋白酶誘導降解的作用[29]，促進真皮成纖維細胞合成纖維連接蛋白、膠原和彈性蛋白[30]。
2.3 外泌體的釋放
除可溶性因子外，MSCs 也分泌細胞外囊泡（extracellular vesicles，EVs），包括微泡和外泌體（exosome）。它包含蛋白質、DNA、RNA 和 microRNA，在不同細胞間進行信息傳遞，調節細胞間的信號傳導，發揮多種生物學功能。例如，外泌體能夠調節炎癥，激活免疫細胞、成纖維細胞和角質形成細胞等多種細胞的遷移和增殖，參與皮膚傷口愈合，改善瘢痕[31-33]。越來越多的證據也表明，MSCs 分泌的外泌體對于皮膚傷口具有治療潛力。有研究報道，兔的脂肪 MSCs 和骨髓 MSCs 的外泌體促進了兔皮膚創面愈合模型的完全再上皮化[33]。也有研究發現，人脂肪 MSCs 的外泌體能促進大鼠皮膚創面的愈合[34]。此外，移植的人臍帶 MSCs 的外泌體（hucMSCs-exos）可通過促進血管內皮細胞的增殖、遷移等機制促進糖尿病大鼠皮膚傷口愈合[35]。hucMSCs-exos 可有效抑制熱應激導致的皮膚細胞的凋亡，并且激活 Wnt/β-catenin 信號通路，增加角蛋白 19、增殖細胞核抗原和Ⅰ型膠原的表達。在體實驗也證實了 hucMSCs-exos 促進了傷口的再生上皮化，加速了傷口愈合[36]。這些發現有力地證明了 MSCs 分泌的外泌體在皮膚修復中的治療潛力。
3 提高間充質干細胞修復皮膚損傷效率的途徑
盡管很多研究證實皮內注射 MSCs 這一常用方法能夠促進皮膚損傷修復，但由于注射的面積和深度沒有辦法控制，還可能造成額外的組織損傷，且注射后的 MSCs 缺乏胞外基質的黏附，在惡劣的創傷環境中存活能力差，分化成所需細胞類型的能力有限，組織靶向困難，損耗率高[37]。這些問題使得 MSCs 的最終治療潛力受到限制，達不到其應有的修復效果。因此，人們也對如何提高 MSCs 的修復效率做了許多探索，取得了較為豐富的研究進展。盡管這些研究成果尚未用于臨床試驗和臨床治療，但其展示了很好的應用開發前景。研究證實，通過某些特殊的處理可以最大限度地發揮 MSCs 的遷移、免疫調節、血管生成和修復能力。另外，損傷部位缺乏足夠數量的 MSCs 植入也被認為是當前基于 MSCs 治療的一個主要限制因素[38]。如果能夠優化 MSCs 的移植方式來增加傳輸效率，也能夠最大限度地發揮其治療效果。
3.1 預處理
通過某些預處理可以改善 MSCs 的生化和生物物理特性，從而增強其修復功能。有研究發現內皮細胞培養基預處理的脂肪 MSCs 在體外和糖尿病小鼠創傷模型中均顯示出血管生成能力、增殖能力和向內皮分化能力的增強[39]。MSCs 還可以經過一些化學物質的預處理提高修復皮膚損傷的能力。例如使用卵磷脂乳化的鴯鹋油和丁基羥基甲苯處理脂肪 MSCs，顯著提高了其再生潛力[40]。也有人嘗試用生物玻璃材料激活尿液來源的 MSCs，通過刺激 MSCs 與受體細胞之間以及成纖維細胞與內皮細胞之間的旁分泌效應來提高小鼠皮膚的愈合能力[41]。使用姜黃素預處理 MSCs，再移植到創面治療皮膚創傷，結果顯示姜黃素促進了骨髓 MSCs 的增殖，改變了小鼠 ECM 中纖維連接蛋白和Ⅰ、Ⅲ型膠原的含量和比例，使得表皮厚度和膠原沉積更接近正常皮膚[42]。經過預處理后，MSCs 的分化能力、歸巢能力、存活率和旁分泌效應均有改善，加速了傷口愈合的過程。
3.2 低氧環境
一些研究表明，缺氧可以提高 MSCs 的皮膚創傷愈合能力。在小鼠傷口愈合模型中植入人羊膜 MSCs，發現與正常條件下培養的 MSCs 相比，缺氧條件下培養的 MSCs 具有更高的生存能力和增殖能力，并增加了血管內皮生長因子的表達。這些 MSCs 還提高了人真皮成纖維細胞的活力和遷移率，增加了 ECM 的表達，加速了傷口愈合[43]。此外有研究人員發現低氧環境下，小鼠的骨髓 MSCs 在體外分泌了更多的堿性纖維母細胞生長因子、血管內皮生長因子 A 和白細胞介素-6。同樣在體實驗也發現移植的骨髓 MSCs 在低氧環境下能使皮膚傷口收縮明顯加快，體內細胞增殖、新生血管形成速度明顯提升。這些結果表明，在低氧情況下，移植的 MSCs 能夠通過增強旁分泌作用來促進小鼠皮膚的創面愈合[44]。
3.3 基因重組
對 MSCs 進行基因重組，將 MSCs 既用作種子細胞又用作將目的基因傳遞到傷口部位的載體，也是一種很有前景的治療皮膚損傷的手段。有一些研究針對 MSCs 進行基因改造，通過改變其活性來增強其修復皮膚損傷的能力。例如，過表達轉化生長因子-β3 的骨髓 MSCs 不僅改善了家兔耳部傷口愈合過程，而且減少了瘢痕組織的形成，這可能有助于預防瘢痕的形成[45]。研究人員使用重組慢病毒載體修飾人羊膜 MSCs 過表達白細胞介素-10，發現其在加速小鼠傷口愈合、促進血管生成、調節炎癥、調節 ECM 重構、促進創面愈合和提高愈合質量方面等方面明顯強于未修飾的 MSCs[46]。可見通過基因修飾增加 MSCs 的相關修復功能，是一種很有前景的皮膚損傷治療策略。
3.4 生物支架
生物支架具有良好的生物相容性和生物降解性，可用于將干細胞輸送到傷口處[47-48]。有研究人員開發了一種新型明膠水凝膠，發現加載到明膠水凝膠里的骨髓 MSCs 可以更顯著地促進小鼠傷口的愈合[49]。有研究發現熱敏性水凝膠可以更有效地封裝細胞，提高了向大鼠傷口輸送脂肪和骨髓 MSCs 的效率[50-51]。除此之外，MSCs 與富含血小板的血漿凝膠聯合治療，可促進再上皮化和調節炎癥過程，提高傷口愈合率[52-53]。天然 ECM 衍生物，如脫細胞真皮基質（acellular dermal matrix，ADM），因其不含活細胞但保留了天然 ECM 的超微結構和蛋白質含量，提高了 MSCs 的再生活性[54]。有研究將 ADM/MSCs 支架作為自體真皮替代物，發現此新型支架對促進小鼠皮膚損傷愈合具有顯著作用[55]。
3.5 微球載體
有研究發現與游離的單個細胞相比，骨髓 MSCs 在聚集成三維球體時整體功能增強，骨髓 MSCs 球狀體可以分泌更多的營養因子[56]。為了充分利用球狀體的治療潛力，有研究人員制備了表皮生長因子微球，然后將骨髓 MSCs 接種于微球并與仿生支架結合，構建了具有上皮分化和增殖潛力的工程皮膚結構。結果發現加載表皮生長因子微球的 MSCs 處理的小鼠傷口處有更厚的肉芽組織，并且增加了血管和汗腺結構的再生[57]，說明表皮生長因子微球可以提高傷口的修復率。這種基于微球移植 MSCs 的方式對于促進皮膚愈合有積極的作用。
3.6 細胞膜片技術
細胞膜片是一種無支架的細胞密集組織。由于細胞密度是提高細胞移植治療效果的重要因素之一，與單細胞片相比，移植構建的分層細胞片可以更好地促進組織功能的恢復和組織再生[58]。有研究報道，以血卟啉包合聚酮膜為材料，將骨髓 MSCs 接種到膜上后敷在小鼠傷口上，這種三層細胞片移植和堆疊的方法促進了小鼠創面血管生成和皮膚再生[59]，增強了受損皮膚組織的修復。
4 結語
傷口愈合是一個復雜的過程，涉及了大量的生長因子、信號分子和通路、多種組織類型和多種細胞譜系的精確協調。因此明確 MSCs 促進皮膚損傷愈合的作用以及提高 MSCs 的治療效果，以達到更高的愈合率是非常重要的。盡管 MSCs 在修復皮膚損傷的過程中有顯著作用，但要將其廣泛地用于傷口治療還面臨許多挑戰。目前，MSCs 治療皮膚損傷的相關分子機制尚未被完全闡明。此外，MSCs 移植到體內后是否會發生惡性轉化？MSCs 對免疫系統的抑制是否會造成其他的副作用？在某些特殊環境下，MSCs 對于皮膚損傷的修復能力是否發生變化，例如，太空失重環境中宇航員皮膚的損傷修復如何，MSCs 如何響應失重/微重力這一特殊的力學環境進行皮膚重建和修復？這些問題都值得我們進一步探究。隨著人們對 MSCs 在損傷組織修復中的作用及其分子調控機制研究的不斷深入，影響 MSCs 在皮膚修復作用的各種力學、化學、生物學因素及其耦合作用的綜合信號調控網絡將會逐步闡明，這對更好地利用 MSCs 進行臨床上皮膚組織的修復和重建將具有重要意義。
利益沖突聲明：本文全體作者均聲明不存在利益沖突。