引用本文： 賀濤, 楊濟橋, 劉鵬程, 徐莉, 呂青, 譚秋雯. 脂肪來源干細胞在皮膚瘢痕防治領域的研究進展. 中國修復重建外科雜志, 2021, 35(2): 234-240. doi: 10.7507/1002-1892.202007083 復制
瘢痕組織是人體深度皮膚創傷修復的必然結果，與燒傷、外傷、手術切口、感染、慢性潰瘍、異物、遺傳及免疫功能等多種因素有關[1-2]。臨床上，皮膚瘢痕可分為增生性瘢痕、瘢痕疙瘩、淺表性瘢痕、萎縮性瘢痕、攣縮性瘢痕、凹陷性瘢痕等[3]，主要表現為皮膚局部外形和功能受損，可伴有局部皮膚瘙癢和/或頑固性疼痛。部分患者甚至因皮膚瘢痕而承受較大心理壓力[4-5]，生活質量顯著下降。目前皮膚瘢痕發生機制尚不明確，治療復雜且困難，是臨床亟待解決的難題。探討皮膚瘢痕發生的生理病理機制及可能的治療靶點，對臨床皮膚瘢痕診治有重要意義。
脂肪來源干細胞（adipose-derived stem cells，ADSCs）是一種來源豐富的 MSCs，可通過微創方法從皮下脂肪組織中獲得。由于 ADSCs 具有跨胚層多向分化潛能[6]，同時具有自分泌及旁分泌功能，以及含量豐富、取材方便、創傷小、不涉及倫理問題等優點，已成為目前皮膚瘢痕防治領域的研究熱點[7]。近年來有研究顯示，脂肪系細胞具有抗纖維化作用。ADSCs 及成熟脂肪細胞均可通過旁分泌多種細胞生長因子來介導炎癥反應及調控成纖維細胞（fibroblasts，Fb）增殖活化[8-9]，對皮膚纖維化和難治性瘢痕有一定治療作用[5, 10-11]，但具體作用機制尚未完全闡明。本文將主要闡述 ADSCs 在皮膚瘢痕防治領域中的最新研究成果及其可能作用機制。
1 ADSCs 在皮膚瘢痕防治領域的相關研究
脂肪組織是皮膚固有結構之一，也是人體最大的內分泌器官，近年來其功能越來越受到研究者關注。研究提示，創傷愈合不良是瘢痕形成的重要原因，而脂肪系細胞能通過多種途徑參與皮膚創傷愈合。當發生皮膚創傷時，脂肪細胞可通過肌動蛋白、肌球蛋白收縮“蠕動”到傷口周圍[12]，參與 Fb 招募及創傷修復[13]。另有研究提示，脂肪系細胞具有直接抗纖維化作用。ADSCs 及成熟脂肪細胞均可旁分泌多種細胞因子介導炎癥調控及抗纖維化形成[8-9]。同時，皮內脂肪細胞進行性減少是多種皮膚纖維化疾病共同病理現象[8, 14]；但在皮膚纖維化疾病中，脂肪細胞減少是啟始原因還是伴隨結果，目前尚無定論。這些研究成果提示 ADSCs 可能在皮膚纖維化及瘢痕形成中扮演重要角色，有望成為臨床瘢痕防治的靶點。
1.1 ADSCs 在皮膚瘢痕防治領域的體外實驗
肌 Fb 常被認為是 Fb 激活后的效應細胞，在傷口愈合和瘢痕形成中具有重要作用[15]：激活的肌 Fb 增殖活化，大量合成和分泌細胞外基質（extracellular matrix，ECM），其中 Ⅰ 型和 Ⅲ 型膠原含量尤其豐富，這兩類膠原蛋白具有收縮能力，并且與平滑肌肌動蛋白（α-smooth muscle actin，α-SMA）表達密切相關。而活化的（肌）Fb 關鍵特征之一也是表達 α-SMA。Spiekman 等[16]報道，TGF-β1 可促進 Fb 向肌 Fb 轉化，但 ADSCs 分泌的細胞因子可以抑制肌 Fb 表型表達。在 ADSCs 影響下，（肌）Fb 增殖、活化，ECM 合成及細胞收縮力均受到一定程度抑制。類似地，Wang 等[17]用 ADSCs 條件培養基（conditioned medium from ADSCs，ADSCs-CM）培養從人瘢痕疙瘩中分離出的 Fb，發現 ADSC-CM 能抑制 Fb 增殖，下調 ECM 相關基因和蛋白的表達；并且實驗組血管內皮標志物 CD31+ 和 CD34+ 較對照組分別減少 55% 和 57%。2019 年 Chai 等[18]也報道，ADSCs-CM 可降低Ⅰ型、Ⅲ型膠原蛋白及 α-SMA 的表達，與 ADSCs-CM 共培養的瘢痕組織中膠原排列更薄、更整齊。上述體外實驗結果提示，ADSCs 可能通過旁分泌途徑下調纖維化相關因子表達，改善瘢痕組織中膠原排列；但離體實驗環境單一，ADSCs 在體內能否起到預防甚至逆轉皮膚瘢痕形成的作用，還有待研究證實。
1.2 ADSCs 在皮膚瘢痕防治領域的動物實驗
由于 ADSCs 在皮膚瘢痕防治領域的巨大潛力，已有多項動物實驗就其防治瘢痕的效果及安全性進行了研究。見表 1。
表1
ADSCs 在皮膚瘢痕防治領域的動物實驗
Table1.
Animal experiments of ADSCs in skin scar prevention and treatment
1.2.1 ADSCs 預防皮膚瘢痕形成的動物實驗
研究顯示，在裸鼠[19]、小鼠[22]、大鼠[11, 23]背部全層皮膚缺損模型及大鼠纖維性海綿體炎模型[21]中，于皮膚創傷初期局部注射 ADSCs 可以加速傷口愈合，但傷口愈合后皮膚纖維化面積及瘢痕形成的嚴重程度，各研究報道結果存在差異。大部分研究結果顯示，局部注射 ADSCs 后，膠原蛋白、彈性蛋白沉積減少，皮膚纖維化面積縮小，表皮厚度增加，皮膚瘢痕情況明顯優于對照組，且促纖維化因子 α-SMA 和 TGF-β1 表達降低，促血管生成的 VEGF 表達升高[11, 21-22]。創面缺血缺氧在皮膚創面修復及瘢痕形成中發揮重要作用，可能原因在于創面微血管分布造成組織低氧，激活 TGF-β1/Smads 通路，促進下游膠原蛋白沉積[26]。而 ADSCs 能創造血管生成的有利微環境，且 ADSCs 本身也可以促進血管生成，這些都有助于組織從缺血缺氧狀態中恢復，加速創面愈合，減少皮膚瘢痕形成[27-28]。2019 年 Franck 等[25]通過大鼠腹部燒傷模型發現，傷后及時注射 ADSCs 能降低受傷皮膚區域淋巴管數量，且 14 d 后燒傷區域皮膚愈合形成的瘢痕面積更小。2014 年 Uysal 等[23]報道，局部注射 ADSCs 后，皮膚傷口愈合速度加快，表皮厚度增加，但皮膚瘢痕面積比對照組更大。綜上，目前大部分研究結果傾向于 ADSCs 可以通過加速創面愈合來預防真皮瘢痕形成。
1.2.2 ADSCs 治療皮膚瘢痕的動物實驗
除了預防皮膚創傷后瘢痕形成，近年也有文獻報道 ADSCs 可用于治療已形成的皮膚瘢痕。Yun 等[20]構建了豬背部全層皮膚創傷模型，實驗組于術后 50 d 皮下注射 1×106 個人 ADSCs，共注射 3 次，每次間隔 10 d，對照組在同時間點注射等量 PBS 溶液，注射后每 10 天檢測 1 次，直至術后 100 d。結果發現局部注射 ADSCs 可以減小瘢痕面積，改善瘢痕顏色和柔韌性；ADSCs 注射可提高 ECM 分解酶——基質金屬蛋白酶分子表達，促進 ECM 降解；并且 ADSCs 能降低肥大細胞活性，抑制 TGF-β1 對 Fb 的作用，促進瘢痕重塑。類似地，Zhang 等[24]構建兔耳全層皮膚創傷模型，實驗組于術后 14 d 局部注射 4×106 個兔 ADSCs，對照組同時間點注射等量 ADSCs-CM 或 DMEM 培養基或不處理，術后 35 d 發現 ADSCs 組和 ADSCs-CM 組可通過降低 α-SMA 和Ⅰ型膠原基因表達，改善膠原沉積，減少兔耳增生性瘢痕形成。以上研究提示，ADSCs 可在皮膚瘢痕治療中發揮作用，甚至有逆轉皮膚瘢痕的潛力，但目前相關動物研究較少，且缺乏大樣本臨床研究，故尚不能得出 ADSCs 可以治療皮膚瘢痕的結論。
1.3 ADSCs 在皮膚瘢痕防治領域的臨床研究
目前，陸續有文獻報道 ADSCs 可促進皮膚創面愈合，改善皮膚瘢痕形成。在兩項非隨機對照試驗中，ADSCs 被用于治療 10 例慢性頑固性放射性潰瘍患者[29]和 29 例軟組織缺損患者[30]。研究發現，ADSCs 可以促進傷口愈合[29]和改善脂肪移植效果[30]，并且發現 ADSCs 可促進血管生成，重塑 ECM，從而減少深層組織纖維化和真皮瘢痕形成。2016 年，一項納入 22 名受試者的臨床研究[31]發現，激光治療后，局部應用 ADSCs-CM 可以提高痤瘡瘢痕組和嫩膚組的受試者滿意度，增加皮膚彈性、水份，降低粗糙度和黑色素指數；且組織學分析顯示，ADSCs-CM 使真皮膠原蛋白、彈性蛋白密度增加，排列更整齊。但這些臨床研究樣本量少，缺乏空白對照，瘢痕評估方法未統一，尚不能得出 ADSCs 能有效治療瘢痕的結論，還需更多前瞻性研究來探索 ADSCs 對皮膚纖維化及瘢痕形成的影響。
2 ADSCs 防治瘢痕的可能機制
皮膚創傷愈合包括炎癥反應期、增生期和成熟期。文獻報道，ADSCs 參與了皮膚創傷愈合的全過程，但不同愈合階段作用機制不同。以下對各階段 ADSCs 防治瘢痕的可能機制進行總結（圖 1）。
圖1
ADSCs 在皮膚創傷愈合不同階段的作用機制
a. 炎癥反應期；b. 增生期；c. 成熟期
Figure1. The mechanism of ADSCs in different stages of skin wound healinga. Inflammation period; b. Proliferation period; c. Mature period
2.1 ADSCs 在皮膚創傷愈合炎癥反應期的作用機制
皮膚創傷形成后數小時內便出現炎癥反應，中性粒細胞、巨噬細胞等先后遷移至創傷區域，通過自分泌、旁分泌等途徑分泌炎癥介質，如 IL、TNF 及其他細胞因子和生長因子來共同促進創傷愈合[32]。既往研究提示，ADSCs 能減少傷口愈合過程中的炎癥反應[33]。Horton 等[34]研究發現，ADSCs 通過促進 IL-4、IL-10 等抗炎因子表達，抑制 IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α 等促炎因子分泌來減輕炎癥反應。類似的，董瑤等[35]研究提示，創面注射 ADSCs 可促進組織中抗炎因子 IL-10 表達，抑制促炎因子 IL-1、IL-6 表達，從而縮短炎癥反應期。此外，Manning 等[36]運用小鼠模型，發現 ADSCs 和 ADSCs-CM 一方面通過下調白三烯 B4 來減輕炎癥反應，另一方面通過抑制 NF-κB 信號通路來減少促炎因子 IL-1β、IL-6、TNF-α 的釋放。
2.2 ADSCs 在皮膚創傷愈合增生期的作用機制
在增生期，ADSCs 通過旁分泌的多種生物活性物質，如 bFGF、肝細胞生長因子、PDGF、VEGF 等來調控周圍細胞的生長及其功能，從而減少瘢痕形成[37-38]。既往研究報道，ADSCs 分泌的 bFGF 能誘導并促進內皮細胞、Fb 分裂，有利于血管新生和創面愈合，從而減少瘢痕形成[39]。此外，Nie 等[40]發現，ADSCs 一方面可直接分泌肝細胞生長因子和 VEGF 等血管生成因子，促進傷口血管生成，有利于肉芽組織形成，加速皮膚創面愈合；另一方面，還可直接分化為血管內皮細胞和上皮細胞，增強血管結構，并促進創傷皮膚上皮化形成。
2.3 ADSCs 在皮膚創傷愈合成熟期的作用機制
2.3.1 p38/MAPK 通路
p38/MAPK 通路與炎癥和纖維化密切相關，是目前瘢痕領域研究的熱點通路。Li 等[41]、Chai 等[18]通過體外實驗發現，ADSCs-CM 可降低 Ⅰ 型、Ⅲ 型膠原蛋白及 α-SMA 表達，與 ADSCs-CM 共培養的瘢痕組織中膠原排列更薄、更整齊。小鼠實驗顯示 ADSCs-CM 處理組傷口愈合加快，膠原沉積減少；并且增生性瘢痕來源的 Fb 經 ADSCs-CM 處理后，其磷酸化 p38（phosphorylated p38，p-p38）蛋白水平呈濃度依賴性下調。應用 p-p38 抑制劑 SB203580 后，進一步降低了 p-p38 表達，組織中 Ⅰ 型、Ⅲ 型膠原蛋白和 α-SMA 表達也明顯降低，膠原纖維更薄，排列更有序。相反，應用 p-p38 激動劑 Anisomycin 后，纖維化相關蛋白表達增多，膠原結構變厚，排列更紊亂。以上研究提示 p38/MAPK 通路可能是 ADSCs-CM 減少瘢痕形成的重要途徑。
2.3.2 過氧化物酶體增殖物激活受體 γ（peroxisome proliferator activated receptor γ，PPAR-γ）通路
PPAR 是一類配體激活的核轉錄因子超家族成員，其中 PPAR-γ 最初在脂肪組織中被識別，在介導脂滴儲存、脂肪合成及胰島素穩態中有重要作用[42]。近年來，PPAR-γ 作為細胞內抗炎和抗纖維化因子，在生理性和病理性 ECM 重塑中的作用越來越受重視。在皮膚來源 Fb 中，PPAR-γ 在蛋白和 mRNA 水平上均有表達，PPAR-γ 受體可通過磷酸酶與張力蛋白同源物負向調節肌 Fb 活性及膠原生成[43]；阻斷 Fb 中 PPAR-γ 可導致小鼠更易在博來霉素誘導下發生皮膚纖維化。研究證實 PPAR-γ 是 TGF-β1 有力的內源性拮抗劑，可拮抗 TGF-β1 介導的皮膚（肌）Fb 中 ECM 合成增多效應，具有體外抗纖維化的作用[44]。綜上，以 PPAR-γ 為靶點的抗纖維化機制為皮膚瘢痕防治拓寬了思路。
2.3.3 TGF-β1/Smads 通路
研究報道 TGF-β1/Smads 通路參與各種纖維化過程的發生、發展[45-47]，近年來，其在皮膚瘢痕防治領域的作用也越來越受到關注。TGF-β1/Smads 通路中，TGF-β1 作為纖維化的啟動因子，可上調其下游的 Smad3 表達，二者協同激活 Fb，促使其異常增殖，并轉分化為其效應細胞肌 Fb，從而大量合成、分泌 ECM 沉積于創傷皮膚周圍[48]。研究顯示[49]，ADSCs 可下調增生性瘢痕組織中 TGF-β1、Smad2/3 蛋白表達，上調抑制因子 Smad7 蛋白表達，抑制 TGF-β1/Smads 通路的異常激活，從而抑制皮膚增生性瘢痕過度纖維化。但該研究中，ADSCs 與增生性瘢痕來源 Fb 共培養最長時間僅為 7 d，短期內可觀察到 ADSCs 通過 TGF-β1/Smads 通路抑制 Fb 活性，ADSCs 能否長期保持該作用有待后續研究證實。
2.4 ADSCs 外泌體防治瘢痕的作用機制
1987 年，Johnstone 等[50]最早從網織紅細胞上清液中發現一種直徑為 30～120 nm 的囊泡樣結構，將其命名為外泌體。外泌體富含蛋白質、mRNA、miRNA 和其他物質，與其來源細胞有類似的生理功能[51]，在細胞內以出芽方式形成，可由細胞主動或被動分泌。外泌體進入靶細胞后經過降解和再表達來調控靶細胞的基因表達[52]。Li 等[53]研究發現，ADSCs 外泌體攜帶生物學信號，具有干細胞功能。盧穎潔[54]通過小鼠背部皮膚切割損傷模型發現，ADSCs 外泌體能促進血管新生，加速皮膚創面愈合。類似的，王江文等[55]研究發現，ADSCs 外泌體通過促進血管新生以及 Fb 增殖、遷移和膠原合成來促進糖尿病小鼠創面愈合。此外，李全[56]的研究也發現，ADSCs 外泌體可調控創面的炎癥反應，減少炎癥介質產生，提高裸鼠全層皮膚缺損愈合速度，減少瘢痕形成。其減少瘢痕形成的可能機制為：ADSCs 外泌體上調創面組織 Fb 膠原基因的表達來加速創面愈合，減少瘢痕形成；此外還發現 ADSCs 外泌體可抑制 TGF-β1/Smads 通路，阻止了創面組織中 Fb 向肌 Fb 轉分化。綜上，近年研究提示 ADSCs 主要通過旁分泌途徑發揮生理功能，其外泌體成為當前研究熱點，已有較多研究探討其在皮膚創傷愈合中的作用機制，但在皮膚纖維化及皮膚瘢痕防治領域，鮮有 ADSCs 外泌體的報道。ADSCs 外泌體在皮膚瘢痕防治中的作用亟待深入研究，有望成為揭示 ADSCs 瘢痕防治作用機制的突破點。
3 優化 ADSCs 防治瘢痕效果的生物材料
傳統的干細胞治療方式包括全身應用和局部注射。全身應用是將干細胞注射到動物體內，依賴于干細胞自動歸巢至病變部位；局部注射則是將干細胞直接植入創面。全身應用的細胞自動歸巢定植率較低；而局部注射由于局部缺血缺氧及炎癥微環境，細胞存活率和增殖率也較低。因此，提高干細胞自動歸巢定植率、存活率及增殖率是目前干細胞治療的主要突破點。
隨著生物醫學工程的發展，各類支架材料為干細胞治療提供了新的策略。支架材料可分為生物天然材料及合成材料兩大類。在生物天然材料方面，Tan 等[57]研發了一種豬脂肪源基質水凝膠（hydrogel from acellular porcine adipose tissue，HAPA），并報道 HAPA 誘導的 ADSCs 成脂分化過程可促進 Fb 遷移，HAPA 搭載 ADSCs 可顯著提高小鼠全層皮膚缺損創面愈合速度，形成的皮膚組織結構更完整，含有更多皮內脂肪細胞及皮膚附屬器[58]。此外，Lam 等[22]對比了 ADSCs 復合 SIS 和單獨應用 SIS 或單獨注射 1×106個 ADSCs 修復創面的效果，發現單獨注射的 ADSCs 不能存活；與單獨應用 SIS 相比，ADSCs 復合 SIS 可顯著減小纖維化面積。在合成材料方面，Zonari 等[11]將脂肪細胞種植在 PHBV 支架中，ADSCs 復合 PHBV 組術后 28 d 檢測到促纖維化因子 α-SMA 和 TGF-β1 表達降低，抑制纖維化因子 TGF-β3 表達升高，提示該支架材料搭載種子細胞能促進傷口愈合，減少瘢痕形成。綜上，生物醫學工程支架材料可能進一步優化 ADSCs 防治皮膚瘢痕的效果，具有較大臨床應用潛力。
4 總結與展望
ADSCs 的體內、體外實驗均提示其具有促進皮膚創面愈合及預防、治療皮膚瘢痕的作用，可能機制主要包括減輕炎癥反應、促進血管新生以及通過 p38/MAPK、PPAR-γ、TGF-β1/Smads 通路等來調控 Fb 生物學行為。臨床研究也提示 ADSCs 可減少深層組織纖維化和真皮瘢痕形成，有望成為皮膚缺損修復和瘢痕防治的新策略。但目前各項研究中瘢痕評估方法不同，檢測時間點不同，并且缺乏大樣本隨機對照臨床試驗，ADSCs 防治皮膚瘢痕的療效及具體作用機制尚需更多研究來證實。
近年來，隨著生物工程技術的發展，新型復合支架材料越來越多應用于皮膚缺損修復。但 ADSCs 復合新型支架材料在皮膚瘢痕防治領域的研究尚較少，同時 ADSCs 植入創面的途徑、存活率、預防及治療瘢痕效果以及副作用等均有待進一步深入研究。
作者貢獻：賀濤負責文章內容構思、觀點形成、撰寫文稿；楊濟橋、徐莉、劉鵬程負責文獻查閱、下載、整理；譚秋雯、呂青負責綜述審閱、觀點補充。
利益沖突：所有作者聲明，在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突。經費支持沒有影響文章觀點。
瘢痕組織是人體深度皮膚創傷修復的必然結果，與燒傷、外傷、手術切口、感染、慢性潰瘍、異物、遺傳及免疫功能等多種因素有關[1-2]。臨床上，皮膚瘢痕可分為增生性瘢痕、瘢痕疙瘩、淺表性瘢痕、萎縮性瘢痕、攣縮性瘢痕、凹陷性瘢痕等[3]，主要表現為皮膚局部外形和功能受損，可伴有局部皮膚瘙癢和/或頑固性疼痛。部分患者甚至因皮膚瘢痕而承受較大心理壓力[4-5]，生活質量顯著下降。目前皮膚瘢痕發生機制尚不明確，治療復雜且困難，是臨床亟待解決的難題。探討皮膚瘢痕發生的生理病理機制及可能的治療靶點，對臨床皮膚瘢痕診治有重要意義。
脂肪來源干細胞（adipose-derived stem cells，ADSCs）是一種來源豐富的 MSCs，可通過微創方法從皮下脂肪組織中獲得。由于 ADSCs 具有跨胚層多向分化潛能[6]，同時具有自分泌及旁分泌功能，以及含量豐富、取材方便、創傷小、不涉及倫理問題等優點，已成為目前皮膚瘢痕防治領域的研究熱點[7]。近年來有研究顯示，脂肪系細胞具有抗纖維化作用。ADSCs 及成熟脂肪細胞均可通過旁分泌多種細胞生長因子來介導炎癥反應及調控成纖維細胞（fibroblasts，Fb）增殖活化[8-9]，對皮膚纖維化和難治性瘢痕有一定治療作用[5, 10-11]，但具體作用機制尚未完全闡明。本文將主要闡述 ADSCs 在皮膚瘢痕防治領域中的最新研究成果及其可能作用機制。
1 ADSCs 在皮膚瘢痕防治領域的相關研究
脂肪組織是皮膚固有結構之一，也是人體最大的內分泌器官，近年來其功能越來越受到研究者關注。研究提示，創傷愈合不良是瘢痕形成的重要原因，而脂肪系細胞能通過多種途徑參與皮膚創傷愈合。當發生皮膚創傷時，脂肪細胞可通過肌動蛋白、肌球蛋白收縮“蠕動”到傷口周圍[12]，參與 Fb 招募及創傷修復[13]。另有研究提示，脂肪系細胞具有直接抗纖維化作用。ADSCs 及成熟脂肪細胞均可旁分泌多種細胞因子介導炎癥調控及抗纖維化形成[8-9]。同時，皮內脂肪細胞進行性減少是多種皮膚纖維化疾病共同病理現象[8, 14]；但在皮膚纖維化疾病中，脂肪細胞減少是啟始原因還是伴隨結果，目前尚無定論。這些研究成果提示 ADSCs 可能在皮膚纖維化及瘢痕形成中扮演重要角色，有望成為臨床瘢痕防治的靶點。
1.1 ADSCs 在皮膚瘢痕防治領域的體外實驗
肌 Fb 常被認為是 Fb 激活后的效應細胞，在傷口愈合和瘢痕形成中具有重要作用[15]：激活的肌 Fb 增殖活化，大量合成和分泌細胞外基質（extracellular matrix，ECM），其中 Ⅰ 型和 Ⅲ 型膠原含量尤其豐富，這兩類膠原蛋白具有收縮能力，并且與平滑肌肌動蛋白（α-smooth muscle actin，α-SMA）表達密切相關。而活化的（肌）Fb 關鍵特征之一也是表達 α-SMA。Spiekman 等[16]報道，TGF-β1 可促進 Fb 向肌 Fb 轉化，但 ADSCs 分泌的細胞因子可以抑制肌 Fb 表型表達。在 ADSCs 影響下，（肌）Fb 增殖、活化，ECM 合成及細胞收縮力均受到一定程度抑制。類似地，Wang 等[17]用 ADSCs 條件培養基（conditioned medium from ADSCs，ADSCs-CM）培養從人瘢痕疙瘩中分離出的 Fb，發現 ADSC-CM 能抑制 Fb 增殖，下調 ECM 相關基因和蛋白的表達；并且實驗組血管內皮標志物 CD31+ 和 CD34+ 較對照組分別減少 55% 和 57%。2019 年 Chai 等[18]也報道，ADSCs-CM 可降低Ⅰ型、Ⅲ型膠原蛋白及 α-SMA 的表達，與 ADSCs-CM 共培養的瘢痕組織中膠原排列更薄、更整齊。上述體外實驗結果提示，ADSCs 可能通過旁分泌途徑下調纖維化相關因子表達，改善瘢痕組織中膠原排列；但離體實驗環境單一，ADSCs 在體內能否起到預防甚至逆轉皮膚瘢痕形成的作用，還有待研究證實。
1.2 ADSCs 在皮膚瘢痕防治領域的動物實驗
由于 ADSCs 在皮膚瘢痕防治領域的巨大潛力，已有多項動物實驗就其防治瘢痕的效果及安全性進行了研究。見表 1。
表1
ADSCs 在皮膚瘢痕防治領域的動物實驗
Table1.
Animal experiments of ADSCs in skin scar prevention and treatment
1.2.1 ADSCs 預防皮膚瘢痕形成的動物實驗
研究顯示，在裸鼠[19]、小鼠[22]、大鼠[11, 23]背部全層皮膚缺損模型及大鼠纖維性海綿體炎模型[21]中，于皮膚創傷初期局部注射 ADSCs 可以加速傷口愈合，但傷口愈合后皮膚纖維化面積及瘢痕形成的嚴重程度，各研究報道結果存在差異。大部分研究結果顯示，局部注射 ADSCs 后，膠原蛋白、彈性蛋白沉積減少，皮膚纖維化面積縮小，表皮厚度增加，皮膚瘢痕情況明顯優于對照組，且促纖維化因子 α-SMA 和 TGF-β1 表達降低，促血管生成的 VEGF 表達升高[11, 21-22]。創面缺血缺氧在皮膚創面修復及瘢痕形成中發揮重要作用，可能原因在于創面微血管分布造成組織低氧，激活 TGF-β1/Smads 通路，促進下游膠原蛋白沉積[26]。而 ADSCs 能創造血管生成的有利微環境，且 ADSCs 本身也可以促進血管生成，這些都有助于組織從缺血缺氧狀態中恢復，加速創面愈合，減少皮膚瘢痕形成[27-28]。2019 年 Franck 等[25]通過大鼠腹部燒傷模型發現，傷后及時注射 ADSCs 能降低受傷皮膚區域淋巴管數量，且 14 d 后燒傷區域皮膚愈合形成的瘢痕面積更小。2014 年 Uysal 等[23]報道，局部注射 ADSCs 后，皮膚傷口愈合速度加快，表皮厚度增加，但皮膚瘢痕面積比對照組更大。綜上，目前大部分研究結果傾向于 ADSCs 可以通過加速創面愈合來預防真皮瘢痕形成。
1.2.2 ADSCs 治療皮膚瘢痕的動物實驗
除了預防皮膚創傷后瘢痕形成，近年也有文獻報道 ADSCs 可用于治療已形成的皮膚瘢痕。Yun 等[20]構建了豬背部全層皮膚創傷模型，實驗組于術后 50 d 皮下注射 1×106 個人 ADSCs，共注射 3 次，每次間隔 10 d，對照組在同時間點注射等量 PBS 溶液，注射后每 10 天檢測 1 次，直至術后 100 d。結果發現局部注射 ADSCs 可以減小瘢痕面積，改善瘢痕顏色和柔韌性；ADSCs 注射可提高 ECM 分解酶——基質金屬蛋白酶分子表達，促進 ECM 降解；并且 ADSCs 能降低肥大細胞活性，抑制 TGF-β1 對 Fb 的作用，促進瘢痕重塑。類似地，Zhang 等[24]構建兔耳全層皮膚創傷模型，實驗組于術后 14 d 局部注射 4×106 個兔 ADSCs，對照組同時間點注射等量 ADSCs-CM 或 DMEM 培養基或不處理，術后 35 d 發現 ADSCs 組和 ADSCs-CM 組可通過降低 α-SMA 和Ⅰ型膠原基因表達，改善膠原沉積，減少兔耳增生性瘢痕形成。以上研究提示，ADSCs 可在皮膚瘢痕治療中發揮作用，甚至有逆轉皮膚瘢痕的潛力，但目前相關動物研究較少，且缺乏大樣本臨床研究，故尚不能得出 ADSCs 可以治療皮膚瘢痕的結論。
1.3 ADSCs 在皮膚瘢痕防治領域的臨床研究
目前，陸續有文獻報道 ADSCs 可促進皮膚創面愈合，改善皮膚瘢痕形成。在兩項非隨機對照試驗中，ADSCs 被用于治療 10 例慢性頑固性放射性潰瘍患者[29]和 29 例軟組織缺損患者[30]。研究發現，ADSCs 可以促進傷口愈合[29]和改善脂肪移植效果[30]，并且發現 ADSCs 可促進血管生成，重塑 ECM，從而減少深層組織纖維化和真皮瘢痕形成。2016 年，一項納入 22 名受試者的臨床研究[31]發現，激光治療后，局部應用 ADSCs-CM 可以提高痤瘡瘢痕組和嫩膚組的受試者滿意度，增加皮膚彈性、水份，降低粗糙度和黑色素指數；且組織學分析顯示，ADSCs-CM 使真皮膠原蛋白、彈性蛋白密度增加，排列更整齊。但這些臨床研究樣本量少，缺乏空白對照，瘢痕評估方法未統一，尚不能得出 ADSCs 能有效治療瘢痕的結論，還需更多前瞻性研究來探索 ADSCs 對皮膚纖維化及瘢痕形成的影響。
2 ADSCs 防治瘢痕的可能機制
皮膚創傷愈合包括炎癥反應期、增生期和成熟期。文獻報道，ADSCs 參與了皮膚創傷愈合的全過程，但不同愈合階段作用機制不同。以下對各階段 ADSCs 防治瘢痕的可能機制進行總結（圖 1）。
圖1
ADSCs 在皮膚創傷愈合不同階段的作用機制
a. 炎癥反應期；b. 增生期；c. 成熟期
Figure1. The mechanism of ADSCs in different stages of skin wound healinga. Inflammation period; b. Proliferation period; c. Mature period
2.1 ADSCs 在皮膚創傷愈合炎癥反應期的作用機制
皮膚創傷形成后數小時內便出現炎癥反應，中性粒細胞、巨噬細胞等先后遷移至創傷區域，通過自分泌、旁分泌等途徑分泌炎癥介質，如 IL、TNF 及其他細胞因子和生長因子來共同促進創傷愈合[32]。既往研究提示，ADSCs 能減少傷口愈合過程中的炎癥反應[33]。Horton 等[34]研究發現，ADSCs 通過促進 IL-4、IL-10 等抗炎因子表達，抑制 IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α 等促炎因子分泌來減輕炎癥反應。類似的，董瑤等[35]研究提示，創面注射 ADSCs 可促進組織中抗炎因子 IL-10 表達，抑制促炎因子 IL-1、IL-6 表達，從而縮短炎癥反應期。此外，Manning 等[36]運用小鼠模型，發現 ADSCs 和 ADSCs-CM 一方面通過下調白三烯 B4 來減輕炎癥反應，另一方面通過抑制 NF-κB 信號通路來減少促炎因子 IL-1β、IL-6、TNF-α 的釋放。
2.2 ADSCs 在皮膚創傷愈合增生期的作用機制
在增生期，ADSCs 通過旁分泌的多種生物活性物質，如 bFGF、肝細胞生長因子、PDGF、VEGF 等來調控周圍細胞的生長及其功能，從而減少瘢痕形成[37-38]。既往研究報道，ADSCs 分泌的 bFGF 能誘導并促進內皮細胞、Fb 分裂，有利于血管新生和創面愈合，從而減少瘢痕形成[39]。此外，Nie 等[40]發現，ADSCs 一方面可直接分泌肝細胞生長因子和 VEGF 等血管生成因子，促進傷口血管生成，有利于肉芽組織形成，加速皮膚創面愈合；另一方面，還可直接分化為血管內皮細胞和上皮細胞，增強血管結構，并促進創傷皮膚上皮化形成。
2.3 ADSCs 在皮膚創傷愈合成熟期的作用機制
2.3.1 p38/MAPK 通路
p38/MAPK 通路與炎癥和纖維化密切相關，是目前瘢痕領域研究的熱點通路。Li 等[41]、Chai 等[18]通過體外實驗發現，ADSCs-CM 可降低 Ⅰ 型、Ⅲ 型膠原蛋白及 α-SMA 表達，與 ADSCs-CM 共培養的瘢痕組織中膠原排列更薄、更整齊。小鼠實驗顯示 ADSCs-CM 處理組傷口愈合加快，膠原沉積減少；并且增生性瘢痕來源的 Fb 經 ADSCs-CM 處理后，其磷酸化 p38（phosphorylated p38，p-p38）蛋白水平呈濃度依賴性下調。應用 p-p38 抑制劑 SB203580 后，進一步降低了 p-p38 表達，組織中 Ⅰ 型、Ⅲ 型膠原蛋白和 α-SMA 表達也明顯降低，膠原纖維更薄，排列更有序。相反，應用 p-p38 激動劑 Anisomycin 后，纖維化相關蛋白表達增多，膠原結構變厚，排列更紊亂。以上研究提示 p38/MAPK 通路可能是 ADSCs-CM 減少瘢痕形成的重要途徑。
2.3.2 過氧化物酶體增殖物激活受體 γ（peroxisome proliferator activated receptor γ，PPAR-γ）通路
PPAR 是一類配體激活的核轉錄因子超家族成員，其中 PPAR-γ 最初在脂肪組織中被識別，在介導脂滴儲存、脂肪合成及胰島素穩態中有重要作用[42]。近年來，PPAR-γ 作為細胞內抗炎和抗纖維化因子，在生理性和病理性 ECM 重塑中的作用越來越受重視。在皮膚來源 Fb 中，PPAR-γ 在蛋白和 mRNA 水平上均有表達，PPAR-γ 受體可通過磷酸酶與張力蛋白同源物負向調節肌 Fb 活性及膠原生成[43]；阻斷 Fb 中 PPAR-γ 可導致小鼠更易在博來霉素誘導下發生皮膚纖維化。研究證實 PPAR-γ 是 TGF-β1 有力的內源性拮抗劑，可拮抗 TGF-β1 介導的皮膚（肌）Fb 中 ECM 合成增多效應，具有體外抗纖維化的作用[44]。綜上，以 PPAR-γ 為靶點的抗纖維化機制為皮膚瘢痕防治拓寬了思路。
2.3.3 TGF-β1/Smads 通路
研究報道 TGF-β1/Smads 通路參與各種纖維化過程的發生、發展[45-47]，近年來，其在皮膚瘢痕防治領域的作用也越來越受到關注。TGF-β1/Smads 通路中，TGF-β1 作為纖維化的啟動因子，可上調其下游的 Smad3 表達，二者協同激活 Fb，促使其異常增殖，并轉分化為其效應細胞肌 Fb，從而大量合成、分泌 ECM 沉積于創傷皮膚周圍[48]。研究顯示[49]，ADSCs 可下調增生性瘢痕組織中 TGF-β1、Smad2/3 蛋白表達，上調抑制因子 Smad7 蛋白表達，抑制 TGF-β1/Smads 通路的異常激活，從而抑制皮膚增生性瘢痕過度纖維化。但該研究中，ADSCs 與增生性瘢痕來源 Fb 共培養最長時間僅為 7 d，短期內可觀察到 ADSCs 通過 TGF-β1/Smads 通路抑制 Fb 活性，ADSCs 能否長期保持該作用有待后續研究證實。
2.4 ADSCs 外泌體防治瘢痕的作用機制
1987 年，Johnstone 等[50]最早從網織紅細胞上清液中發現一種直徑為 30～120 nm 的囊泡樣結構，將其命名為外泌體。外泌體富含蛋白質、mRNA、miRNA 和其他物質，與其來源細胞有類似的生理功能[51]，在細胞內以出芽方式形成，可由細胞主動或被動分泌。外泌體進入靶細胞后經過降解和再表達來調控靶細胞的基因表達[52]。Li 等[53]研究發現，ADSCs 外泌體攜帶生物學信號，具有干細胞功能。盧穎潔[54]通過小鼠背部皮膚切割損傷模型發現，ADSCs 外泌體能促進血管新生，加速皮膚創面愈合。類似的，王江文等[55]研究發現，ADSCs 外泌體通過促進血管新生以及 Fb 增殖、遷移和膠原合成來促進糖尿病小鼠創面愈合。此外，李全[56]的研究也發現，ADSCs 外泌體可調控創面的炎癥反應，減少炎癥介質產生，提高裸鼠全層皮膚缺損愈合速度，減少瘢痕形成。其減少瘢痕形成的可能機制為：ADSCs 外泌體上調創面組織 Fb 膠原基因的表達來加速創面愈合，減少瘢痕形成；此外還發現 ADSCs 外泌體可抑制 TGF-β1/Smads 通路，阻止了創面組織中 Fb 向肌 Fb 轉分化。綜上，近年研究提示 ADSCs 主要通過旁分泌途徑發揮生理功能，其外泌體成為當前研究熱點，已有較多研究探討其在皮膚創傷愈合中的作用機制，但在皮膚纖維化及皮膚瘢痕防治領域，鮮有 ADSCs 外泌體的報道。ADSCs 外泌體在皮膚瘢痕防治中的作用亟待深入研究，有望成為揭示 ADSCs 瘢痕防治作用機制的突破點。
3 優化 ADSCs 防治瘢痕效果的生物材料
傳統的干細胞治療方式包括全身應用和局部注射。全身應用是將干細胞注射到動物體內，依賴于干細胞自動歸巢至病變部位；局部注射則是將干細胞直接植入創面。全身應用的細胞自動歸巢定植率較低；而局部注射由于局部缺血缺氧及炎癥微環境，細胞存活率和增殖率也較低。因此，提高干細胞自動歸巢定植率、存活率及增殖率是目前干細胞治療的主要突破點。
隨著生物醫學工程的發展，各類支架材料為干細胞治療提供了新的策略。支架材料可分為生物天然材料及合成材料兩大類。在生物天然材料方面，Tan 等[57]研發了一種豬脂肪源基質水凝膠（hydrogel from acellular porcine adipose tissue，HAPA），并報道 HAPA 誘導的 ADSCs 成脂分化過程可促進 Fb 遷移，HAPA 搭載 ADSCs 可顯著提高小鼠全層皮膚缺損創面愈合速度，形成的皮膚組織結構更完整，含有更多皮內脂肪細胞及皮膚附屬器[58]。此外，Lam 等[22]對比了 ADSCs 復合 SIS 和單獨應用 SIS 或單獨注射 1×106個 ADSCs 修復創面的效果，發現單獨注射的 ADSCs 不能存活；與單獨應用 SIS 相比，ADSCs 復合 SIS 可顯著減小纖維化面積。在合成材料方面，Zonari 等[11]將脂肪細胞種植在 PHBV 支架中，ADSCs 復合 PHBV 組術后 28 d 檢測到促纖維化因子 α-SMA 和 TGF-β1 表達降低，抑制纖維化因子 TGF-β3 表達升高，提示該支架材料搭載種子細胞能促進傷口愈合，減少瘢痕形成。綜上，生物醫學工程支架材料可能進一步優化 ADSCs 防治皮膚瘢痕的效果，具有較大臨床應用潛力。
4 總結與展望
ADSCs 的體內、體外實驗均提示其具有促進皮膚創面愈合及預防、治療皮膚瘢痕的作用，可能機制主要包括減輕炎癥反應、促進血管新生以及通過 p38/MAPK、PPAR-γ、TGF-β1/Smads 通路等來調控 Fb 生物學行為。臨床研究也提示 ADSCs 可減少深層組織纖維化和真皮瘢痕形成，有望成為皮膚缺損修復和瘢痕防治的新策略。但目前各項研究中瘢痕評估方法不同，檢測時間點不同，并且缺乏大樣本隨機對照臨床試驗，ADSCs 防治皮膚瘢痕的療效及具體作用機制尚需更多研究來證實。
近年來，隨著生物工程技術的發展，新型復合支架材料越來越多應用于皮膚缺損修復。但 ADSCs 復合新型支架材料在皮膚瘢痕防治領域的研究尚較少，同時 ADSCs 植入創面的途徑、存活率、預防及治療瘢痕效果以及副作用等均有待進一步深入研究。
作者貢獻：賀濤負責文章內容構思、觀點形成、撰寫文稿；楊濟橋、徐莉、劉鵬程負責文獻查閱、下載、整理；譚秋雯、呂青負責綜述審閱、觀點補充。
利益沖突：所有作者聲明，在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突。經費支持沒有影響文章觀點。
