脂肪干细胞,开启再生医学新纪元
长久以来,脂肪组织被视为能量储存库、重要的内分泌器官、软组织填充材料,以及吸脂手术后的废弃物。
然而,作为最丰富的成人干细胞来源,脂肪干细胞能分泌多种生长因子和细胞因子,促进组织修复并调节免疫功能,还能分化成多种胚层细胞,因此在再生医学领域具有巨大的应用潜力,目前已有三种相关的药物上市。
尽管如此,脂肪干细胞作为一种新型的临床治疗手段,仍面临诸多挑战,包括细胞来源的选择、产品质量和生产标准的制定,以及作用机制的明确等。要实现其产业化,还需大量的研究和投资。
脂肪组织和脂肪干细胞
脂肪组织
脂肪组织广泛存在于哺乳动物和部分非哺乳动物体内,主要分布在皮下、腹膜内区域及各种重要器官表面,是机体的主要结缔组织之一。它以疏松的形式遍布于皮下组织、内脏周围、肌肉间隙、骨髓及乳房组织内。
脂肪组织的主要功能是将能量以脂类形式长期储存在脂肪细胞中,特别是将体内多余的葡萄糖转化为甘油三酯,以便在需要时释放能量。此外,它还具有隔热、缓冲、支持和填充的作用。同时,脂肪组织还是重要的内分泌器官,能分泌包括瘦素、雌激素、抵抗素及细胞因子等在内的约500多种因子,这些因子被称为“脂肪因子”。
人体脂肪组织主要分为白色脂肪(WAT)和褐色脂肪(BAT)两种。WAT的细胞内充满脂质液滴,细胞核位于边缘;而BAT的细胞内则包含多个大小不一的脂质液滴,细胞核位于中央。两者颜色的不同源于BAT含有大量的线粒体。WAT主要负责长期储能和隔热,而BAT则通过特定的蛋白使线粒体氧化和磷酸化解偶联,以产热的方式消耗能量,从而帮助维持体温平衡。
脂肪组织和其间的交感神经共同作用,调节机体的温度稳定。多种因素,如低温、运动、交感神经活动以及微环境的信号分子,都能刺激WAT向BAT的转化。除了WAT和BAT,人体脂肪组织还包括骨髓脂肪、乳腺脂肪和机械性脂肪等其他形态。
脂肪干细胞
脂肪干细胞(ADSCs)是从血管基质片段(SVF)中分离得到的间充质干细胞(MSCs),它们有能力分化成脂肪、骨骼和软骨细胞。这些细胞通常带有CD31-CD34+等分子标记,并具有出色的细胞因子分泌、促进血管生成和调节免疫功能。在培养皿上,ADSCs能贴壁生长,并呈现梭形。
在临床应用中,ADSCs的免疫调节和旁分泌功能被广泛应用,而非其干细胞分化能力。它们已在治疗多种疾病中显示出效果,如免疫性糖尿病、肝衰竭、溃疡性结肠炎等。在中国,已有针对膝骨关节炎的脂肪干细胞药物申请注册。
2001年,美国加利福尼亚大学的Patricia Zuk和Min Zhu首次成功从人脂肪组织中分离出ADSCs。在所有成人MSCs中,ADSCs数量最多且最易获取,其扩增能力也更强。
通过处理脂肪组织,可以得到包含ADSCs的SVF细胞。进一步培养SVF细胞,可以得到贴壁的ADSCs。
人体脂肪有多种功能,随着抽脂手术的发展,多余脂肪已成为重要的医疗资源。大腿根部是最佳的脂肪采集部位之一,下腹部也是可选的。不同部位的ADSCs在增殖、分化等方面存在差异。
体外实验显示,ADSCs具有分化为中胚层或外胚层细胞的能力,并能分泌多种生长因子,具有抗炎和抗氧化的功能。由于ADSCs来源于脂肪组织,易于获取,且具有低免疫源性和无伦理问题等优点,因此受到越来越多临床研究者的关注。
脂肪干细胞应用于再生医学
脂肪干细胞因其出色的促血管生成能力,在与纳米脂肪混合后用于填充整形时,能显著提升脂肪存活率,防止移位,并抑制慢性炎症,因此备受欢迎。
这些干细胞不仅能向上滋养皮肤,促进胶原蛋白等物质的分泌,使皮肤年轻化,还能向下营养肌肉层,减少肌肉下垂。同时,它们还能减少胶原降解,维持皮肤结构。
鉴于脂肪干细胞的前景,已有公司将培养所需的胶原酶等申报为治疗级药品。此外,科研人员发现,脂肪干细胞的条件培养基含有多种细胞因子和外泌体囊泡,具有潜在的应用价值。然而,外泌体因产率低、成本高而难以量化应用。
相比之下,条件培养基(即培养干细胞后的上清液)经过加工处理后更有可能在临床上得到应用。这种培养基富含细胞因子,具有美白、祛皱及提高皮肤代谢和排毒功能的效果。
为了保持其中宝贵的蛋白因子和小核酸的稳定性,并防止防腐剂对皮肤菌群的破坏,脂肪干细胞条件培养基常被制成冻干粉进行储存和运输。
结语
在临床上,脂肪组织的应用极为广泛且多样。它不仅可以直接作为填充物使用,还能通过分离提取得到脂肪胶,从而增强脂肪移植的效果。
更重要的是,脂肪组织是间充质干细胞(如脂肪干细胞ADSCs)的丰富来源,为多种疾病的临床治疗提供了新途径。
此外,培养细胞过程中产生的衍生品——条件培养基,甚至可以作为生活类化妆品的原料,展现了其跨界应用的潜力。
即便是那些未被直接利用的脂肪,也可以通过脱细胞处理转化为胞外基质粉,继续在医疗领域发挥作用。
让我们共同期待,脂肪在未来能为我们带来更多意想不到的惊喜与突破!
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