间充质干细胞旁分泌功能在面部抗衰老领域的应用

间充质干细胞(MSCs) 是中胚层来源的非造血细胞,存在于许多器官和结缔组 织中。目前研究人员从骨髓、骨小梁、骨膜、骨骼肌、 皮肤、外周血和脐带等组织器官中均已分离得到MSCs。但这些组织来源的MSCs,普遍存在着取材损伤大、组织收集量少、细胞产出低等问题,要达到有效的临床作 用前都需要一定程度的体外扩增或进一步的处理。

自2001年科学家首次从脂肪组织中分离、提取出间充质干细胞(ADSCs)并命 名以来,ADSCs因来源广泛、取材方便、组织损伤小、 扩增迅速等优点已成为细胞治疗和组织工程应用中的 理想工具。

众多研究发现,ADSCs在体内损伤修复、 抗衰老等方面均可发挥较为显著的作用;其生物学作用 的实现一部分通过多向分化能力,ADSCs可分化为脂 肪、骨、软骨、肌肉、肌腱等多种细胞,补充替代老化、 缺损的组织细胞;另一部分通过旁分泌功能,ADSCs 可合成及分泌多种细胞因子、多肽类、气体分子等活性 成分,提高受损细胞的生命力和抗凋亡能力。

间充质干细胞旁分泌功能在面部抗衰老领域的应用

但有观 点认为,ADSCs在一些组织损伤的治疗过程中主要依赖旁分泌功能的作用,其多向分化能力的作用实际效果非 常有限,比如在心肌梗死模型中,ADSCs对梗死区域受 损心肌细胞的修复作用。

干细胞旁分泌功能的研究始于2003年,研究人员将骨髓MSCs用于治疗心肌梗死SD大鼠模型,发现注入骨髓MSCs后短短72 h即可出现大鼠心脏功能的改善。而此前的实验中,大鼠骨髓MSCs经5-氮杂胞 苷诱导分化后二三周才能出现自发性搏动,产生心肌特 异性标志物。

由此,他们认为骨髓MSCs可能分泌某 种物质促进受损心肌细胞的修复再生。在其后的实验 中,骨髓MSCs被证实可通过分泌血管内皮生长因子、 成纤维细胞生长因子2、肝细胞生长因子、胰岛素样生长因子1等多种细胞因子,保护心肌细胞、抑制凋亡, 进而改善心功能。其他学者也进一步证实,包括 ADSCs在内的多种MSCs普遍具有表达、合成及分泌多 种生物活性物质,调控周围细胞生长和功能的能力,即旁分泌功能。

十多年来ADSCs一直是干细胞研究领域的重点,其旁分泌功能对于抗衰老作用更是近年研究的热点。人们 对ADSCs旁分泌功能在抗衰老过程中的作用及机制研究日益关注。ADSCs通过分泌一系列活性成分在抑制皮肤老化、美白肌肤、辅助脂肪移植、促进毛发再生等诸 多抗衰老方面均有较显著的效果。

ADSCs旁分泌的成分 

ADSCs可分泌多种生长因 子,如表皮生长因子、转化生长因子β、血小板衍生生 长因子、血管内皮生长因子、成纤维生长因子、胰岛素 样生长因子等,以及胶原蛋白(Ⅰ型、Ⅲ型)和纤维粘连 蛋白。

除此之外,ADSCs还可分泌炎性因子。研究发现在ADSCs条件培养基中发现27种细胞因子,除了9种生 长因子外还含有18种炎性相关因子,包括8种促炎性因 子,干扰素γ、白细胞介素1β、白细胞介素8、白细胞 介素9、白细胞介素12、白细胞介素15、白细胞介素17 和肿瘤坏死因子α;4种抗炎性因子,白细胞介素1Ra、 白细胞介素4、白细胞介素10和白细胞介素13;以及6 种趋化因子,嗜酸性粒细胞趋化因子、干扰素诱导蛋白 10、单核细胞趋化蛋白1、巨噬细胞炎性蛋白和调节活 化正常T细胞表达与分泌趋化因子。

这些细胞因子按功能可分为5类:

①免疫调节作用, 如转化生长因子β、肝细胞生长因子、白细胞介素6、前 列腺素E2;

②血管形成作用,有血管内皮生长因子、肝 细胞生长因子、转化生长因子β2、成纤维细胞生长因子 2、碱性成纤维细胞生长因子、粒-巨噬细胞集落刺激因 子;

③中枢神经系统再生作用,胰岛素样生长因子1、脑 源性神经营养因子、神经生长因子、胶质细胞源性神经 营养因子;

④造血支持作用,如肝细胞生长因子、粒-巨 噬细胞集落刺激因子、白细胞介素6,7,8,11、肿瘤 坏死因子α;

⑤其他,脂联素、血管紧张素、组织蛋白 酶D、视黄醇结合蛋白、基质细胞衍生因子1等。

近年来研究发现,ADSCs还可分泌直径20-1 000 nm 脂质双层膜包裹结构的亚细胞颗粒,被称为胞外囊泡(外泌体)。胞外囊泡可从干细胞等多种类型细胞中释放,也可被多种细胞摄入,含有与母细胞相似的生物活性物质,包括RNA、DNA、蛋白质、脂质及完整的细胞器如线粒体等。微囊泡可参与调控机体正常生理功能和异常病理过程,被认为是细胞之间通讯的新机制。

ADSCs旁分泌功能的抗衰老作用 

众多实验证实, ADSCs分泌的多种细胞因子具有增强细胞增殖和迁移 能力,促血管形成及抗细胞凋亡等作用,促进组织功能恢复正常,减少损害,在抗衰老领域有较显著的应用效果。

抗皮肤老化 

皮肤衰老外在表现为肌肤松弛,弹性下降,皱纹增多、加深等;其内在机制是成纤维细胞 衰老、受损,数量减少、合成功能下降及异常,导致胶 原蛋白含量减少,弹性蛋白变性,最终真皮厚度变薄, 皮肤老化。紫外线照射引起的光老化是导致皮肤衰 老的最主要外因。

研究表明,ADSCs所分泌的胰岛素样生长因子、表皮生长因子、转化生长因子β、白细胞介素1和肿瘤坏 死因子α,可改善中波紫外线引起的皮肤成纤维细胞损伤,加强成纤维细胞增殖及合成胶原蛋白的能力,其中转化生长因子β在体外实验中刺激成纤维细胞的作用最强。

美白皮肤

“肤如凝脂肌如雪”是女性同胞们历来所崇尚美的标准之一,但随着年龄的增长色素沉着使肤色渐渐变暗。皮肤黑色素是由位于表皮基底层的黑素细胞合成的。当黑素细胞受到外界刺激(紫外线、化学刺 激、情绪压力等)时会合成黑色素,导致皮肤颜色变深。酪氨酸为黑素细胞制造黑素的主要原料,酪氨酸酶是酪氨酸转变为黑素过程中的主要限速酶。

ADSCs分泌的转化生长因子β1可通过下调酪氨酸 酶活性减少酪氨酸酶相关蛋白的表达,最终抑制黑色素 的合成,起到美白皮肤作用。

辅助脂肪移植 

伴随着衰老,面部皮下组织萎缩,皮肤失去一定容积的支撑,出现川字纹、法令纹、 木偶纹等较深的皱纹,以及上睑、太阳穴、面颊等处的凹陷,使人看上去衰老憔悴。

在ADSCs辅助脂肪移植技术出现前,临床上依靠单纯移植颗粒脂肪进行软组织填 充。脂肪组织移植后48 h才会出现血管再生,这种血运建立的不及时造成局部组织缺氧,脂肪细胞坏死、液化 吸收,脂肪囊形成和脂肪存活率低等问题。

研究发现,ADSCs对缺氧的耐受能力要远高于普通 移植脂肪组织[40]。在缺氧环境下ADSCs可聚集于血管周围,分泌释放碱性成纤维细胞生长因子、肝细胞生长因 子、血管内皮生长因子、胰岛素样生长因子1等多种血 管生成相关因子,促进脂肪组织的血管再生,提高脂肪 细胞抗缺氧的能力并抑制其凋亡。

促进毛发生长 

毛发生长周期可分为生长期、退行期及休止期,成人正常状态时至少80%的头皮毛囊处 于生长期。当因衰老、内分泌失调、精神等原因导致大 量毛囊从生长期提前进入休止期后,正常的终毛便会脱 落导致脱发。ADSCs分泌的大量生长因子如胰岛素样生长因子 结合蛋白(IGFBP-1、IGFBP-2)、巨噬细胞集落刺激因 子、血小板衍生生长因子等可刺激毛囊生长,调节毛 发周期,使更多毛囊进入生长期,从而促进毛发的再生。

除了直接移植ADSCs或使用ADSCs条件培养基利用其旁分泌功能的办法外,近年来发现其分泌的胞外囊 泡含有与ADSCs近似的生长因子、趋化因子、脂质等多种活性物质,可能也具有相似的生物活性。并且胞外囊泡(外泌体)相比ADSCs具有更多的优势:

①性质更稳定,更 好保存,易于管理;

②不含活细胞,无恶变可能性;

③ 生物学功能不随时间延长而衰减;

④颗粒小不易堵塞血 管;

⑤低抗原性,同种异体应用不会引起免疫反应。

EVs 通过转运多种细胞因子、mRNA和miRNA,使衰老损伤 的组织细胞恢复活力,增强细胞增殖、迁移及合成细胞外基质能力,实现年轻化的作用,非常有可能作为 ADSCs旁分泌的重要媒介得到广泛使用。

 

参考文献:Jung MK,Ha S,Huh SY,et al.Hair-growth stimulation by conditioned medium from vitamin D3-activated preadipocytes in C57BL/6 mice.Life Sci.2015;128:39-46.
Baer PC,Geiger H.Adipose-derived mesenchymal stromal/stem cells: tissue localization, characterization, and heterogeneity.Stem Cells Int.2012;2012:812693.

 

 

 

发布者:木木夕,转转请注明出处:https://www.cells88.com/gxb/6715.html

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