细胞因子与再生医学在美容医学领域的应用

再生医学是美容医学的五大发展技术之一。其技术发展的三大要素是细胞疗法、细胞因子疗法和细胞外基质疗法。细胞疗法是再生医学的核心,而干细胞疗法是再生医学核心的核心。细胞因子是具有免疫调节和效应功能的低分子量蛋白质或称小分子多肽,其在再生医学中的作用与功能较复杂,种类繁多,且机制也更加多样性,在人体整个生命活动中有更多的未知数和可能性。

 

美容医学学科的两大任务是“美容与长寿”。三大发展原则是安全有效、微创与无创和综合疗法。再生医学的五大技术包括常规技术、微创与无创技术、再生医学、抗衰老医学和量子顺势医学。其技术发展的核心是再生医学技术的发展。再生医学技术发展的三大要素是细胞疗法、细胞因子疗法和 细胞外基质疗法。然而细胞疗法是再生医学的核心,而干细胞疗法是再生医学核心的核心。

 

细胞因子与再生医学在美容医学领域的应用

(3D模拟细胞因子分泌图)

1 何谓细胞因子 

 

细胞因子(cytokine)是一类能在细胞间传递信息,具有免疫调节和效应功能的低分子量蛋白质或小分子多肽,其在体内含量甚微,因其是免疫原、丝裂原或其他刺激剂,可诱导多种细胞产生低分子量的可溶性蛋白(多肽),具有调节固有免疫和适应性免疫,促进血细胞生成和生长以及损伤组织修复等功能。细胞因子可分为外泌体(Exosomes)、白细胞介素(interleukin,IL)、干扰素(interferon,IFN)、肿瘤坏死因子(tumornecrosis factor,TNF)、集落刺激因子(colony stimulating factor,CSF)、生长因子、趋化性细胞因子等。

 

众多的细胞因子在体内通过旁分泌、 自分泌或内分泌等方式发挥作用,同时具有多效性、重叠性、 拮抗性、协同性等多种生理特性,从而形成较复杂的细胞因 子调节网络,参与人体多种重要的生理功能。

 

细胞因子是由 机体多种细胞分泌的小分子蛋白质形成,并通过结合细胞表 面的相应受体而发挥生物学作用。如此细胞因子被称为单核 因子(monokine)、淋巴细胞因子(1ymphokine)、CSF等。由不同 细胞分泌不同的细胞因子,如IL、IFN、TNF、生长因子和趋化 性细胞因子等均属血细胞因子,共有100余种以上,其中部分已应用于临床和美容医学临床。

 

2 细胞因子的种类、作用与功能 

 

2.1种类

 

(1)IL。1979年,在第2届淋巴因子的国际会议上,将介导细胞问相互作用的一些细胞称为IL,迄今已知有18种以上参与了相互介导作用。该介素是由淋巴细胞、单核 细胞或其他非单核细胞所产生的细胞因子。与美容相关的因子主要有IL一1,IL一2和IL一6。

(2)CSF。对CSF的研究始于20世纪60年代。在对造血细胞体外研究中发现,一些细胞因子刺激造血干细胞在半固体培养液中形成细胞集落,这类因 子被称为CSF。从广义上认知,凡是刺激造血细胞的因子都可称为CSF,而刺激造血干细胞因子和胚胎干细胞的白血病 抑制因子等均有集落刺激活性。

 

(3)IFN。早在1957年,科学家Lssacs 等最先发现的细胞因子是由病毒感染的细胞产生的一种因子,可抵抗病毒及干扰病毒的复制,称为IFN。其是由白细胞、 纤维母细胞和活化的T细胞产生。根据其来源和结构可分为 IFN—Ot、IFN—B、IFN一1等十余种不同的亚型,其生物活性 基本相同,除抗病毒外,尚有抗肿瘤、调节免疫机制、控制细胞增殖及引起发热等作用。IFN于1991年在中国已通过新药 评审,且在临床中得到广泛应用。

 

(4)TNF。TNF是直接引起细 胞坏死的细胞因子,根据其来源和结构分为TNF—OI.和 TNF—B,前者是由单核巨噬细胞产生,后者是由活化的T细 胞产生,又名为淋巴毒素(1ymphotoxin)。TNF除有杀死肿瘤细 胞的作用外,尚可引起发热和炎症反应。大剂量应用TNF一仅 可引起恶病质发生,并引起患者进行性消瘦,又称为恶病质素。

 

(5)淋巴因子(1ymphokine)。由活化的淋巴细胞产生白细胞因 子,称为淋巴因子。如白细胞介素2~13、TNF—p、IFN一^y等。

 

(6)单核因子monacine)。由单核巨噬细胞产生的细胞因子,如 IL一1、6、8,TNF一旺,IFN一仅等。(7)非淋巴细胞。是由非单核巨 噬细胞产生的细胞因子,主要由基质细胞、血管内皮细胞和 成纤维细胞产生,如EPO、IL一11、SCF和内皮细胞产生的 IL一8和IFL—B等。

 

(8)转化生长因子一B家族。其有多种细胞 分泌,主要有TGF—B 1、TGF—p 2、TGF—p 3,以及骨形成蛋白 等。

 

(9)生长因子。生长因子包括表皮生长因子(EGF)、血小板 衍生生长因子(PDGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)、干细胞 生长因子(HGF)、胰岛素样生长因子一1(TGF—I)、IGF一1I、 白血病抑制因子(LIF)、神经生长因子(NGF)、抑瘤素M (OSM)、血小板衍生的内皮细胞因子(PDFCGF)、转化生长因 子一仅(TGF一Ⅸ)、血管内皮细胞生长因子(VEGF)等。㈣趋化 因子家族(chemokine family),包括4个亚组。

 

2.2细胞因子的特点、作用与功能

 

目前研究发现,正式命名的细胞因子有数十种以上,且每种细胞因子的数量甚少, 但均具有主要的生物学活性。其共同特点:

 

(1)天然的细胞因 子分为静态或休眠,必须激活后才能合成或分泌细胞因子, 它是由抗原、丝裂原或其他刺激物激活免疫细胞和相关的其 他细胞;也有细胞无须外源激活化细胞因子。

 

(2)具有多向性 和靶向性。一种细胞产生多种细胞因子,一种细胞因子由多 种细胞产生,且作用于不同的靶细胞。

 

(3)即时性。即细胞随时合成和分泌细胞因子,随时发挥其生物学的作用;细胞因子 极少储存。

 

(4)对靶细胞作用的强度取决于细胞因子的局部浓度和靶细胞类型。

 

(5)细胞因子在局部产生,且在局部发挥 作用。

 

(6)具有相互调节,相互调控和相互协同的作用。

 

(7)主要 参与免疫和炎症反应,并影响反应的强度和持续时问。

 

(8)不同细胞因子在结构上有很大差异,一般多数细胞因子为小分子多肽,多由约100个氨基酸组成,无明显的氨基酸序列的同源性,其分子量不超过60KD。小分子多肽是一类能在细胞间传递信息,具有免疫调 节功能,由10-50个氨基酸组成。多肽细胞因子主要有控 制人体生长、发育,免疫调节和促进新陈代谢的平衡作用;可100%被人体吸收,而且不易被各种酶所破坏并优先吸收, 不需要消化。如果多肽细胞因子减少,可使儿童的生长、发育变得缓慢,甚至停止,形成侏儒症;如果成人或老年人的多肽 细胞因子减少,可使自身的免疫力下降,代谢紊乱,内分泌失调,并可引起各种疾病,使自身全面衰老,甚至过早衰老等。

 

3 细胞因子受体 

 

细胞因子发挥再生作用,主要是通过与靶细胞表面高亲和力的特异性受体结合后而发挥生物学效应,或称细胞表面可特异性识别细胞因子,与之结合后对细胞间产生相互作用, 是增加细胞分化等生物学功能的特殊蛋白质,被称为细胞因 子受体。其细胞受体由膜外区(细胞因子组合区)、跨膜区(疏 水性氨基酸区)和膜内区(信号传导区)3个功能区组成。受体 水平存在相似性(共享链),通过使用其共同的信号传导途径 而发挥类似的生物学效应。根据受体膜外区氨基酸序列,将其 分为3个受体家族:免疫球蛋白超家族造血生长因子受体家 族(HPR)、神经生长因子受体超家族Ig家族和干扰素受体超 家族等。在自然状态下,细胞因子受体主要以膜结合细胞因子 受体并存在于血清等体液中,是可溶性细胞因子受。

 

4 细胞因子的生物学活性 

 

4.1 免疫细胞之间错综复杂的调节关系细胞因子是传递 这种调节信号不可少的信息分子。其通过研究细胞因子的免疫网络调节,可以更好地理解人体完整的免疫系统调节机制,有助于指导细胞因子作为生物应答调节而应用于临床免 疫性疾病的治疗。

 

4.2 免疫效应分子免疫细胞在针对抗原(特别是细胞抗 原)行使免疫应用功能时,免疫效应分子是其中的重要效应 分子之一。与抗体和补体等其他免疫效应分子相比,细胞因子的免疫效应在抗肿瘤细胞内寄生、感染、移植排斥等功能 中发挥着主要作用。

 

4.3 造血细胞刺激剂 从多能造血干细胞到成熟免疫细胞的分化发育中,几乎每一阶段都需要有细胞因子的参与。在培养基中,造血干细胞的分化增强产生了大量的子代细胞,由于其不能扩散而形成细胞簇,称之为集落。这些子代细胞不仅 刺激造血干细胞的细胞因子,而且刺激着集落的数量和大小,被称为CSF。目前,多种刺激造血细胞因子被广泛应用于临床血液病的治疗,有着非常好的发展前景。

 

4.4 炎症反应的促进剂炎症是机体对外来刺激产生的一 种病理反应过程,其表现为局部红、肿、热、痛症状。在组织病理学中检查发现,大量的炎性细胞和炎性细胞聚集活化以及炎症介质的释放,可直接刺激发热中枢而引起全身发烧。目前,利用细胞因子来抑制治疗炎症性疾病,临床中已获得初步的疗效。

 

5 细胞因子与疾病 

 

在病理状态下,细胞因子会出现异常性表达,表现为细 胞因子及其受体的缺陷,而细胞因子表达过高,会使可溶性 细胞因子受体的水平增加。

 

5.1 细胞因子及其受体缺陷包括先天性缺陷和继发性缺 陷阳,表现为液体免疫和细胞免疫的双重缺陷,可使患者的 免疫功能严重受损,从而导致感染、肿瘤等发生。由于免疫功 能全面下降,可表现出获得性免疫缺陷综合征的系列症状。

 

5.2 细胞因子过高表达在患有炎症、自身免疫、变态反应 等疾病时,因某些细胞因子的表达量成百上千倍增加,促进 了炎症过程,从而使病症加重,故可采用细胞因子抑制剂来 治疗细胞因子水平升高性疾病。

 

5.3 可溶性细胞因子受体水平升高 由于细胞膜表面的细胞因子受体膜脱落,使其成为可溶性细胞因子受体而存在于体液和血清中。当在某些疾病发生时,会出现可溶性细胞因子受体水平升高,以及结合细胞因子增加,细胞因子不再与膜表 面的细胞因子受体结合,实际上是封闭了细胞因子的功能。

 

6 细胞因子的治疗 

 

目前,利用基因工程技术产生重组的细胞因子作为生物应答调节剂,已用于临床治疗肿瘤、感染、造血功能障碍等, 并获得了较好的疗效。细胞因子已成为新一代的治疗药物, 其低剂量即可发挥药效作用,且不良反应较轻,是一种全新的生物制剂,也是对一些疑难杂症不可缺少的治疗手段。目前已获批准的药物有干扰素d、p、1、£,PO,GM—CSF, G—CSF,IL一3;临床试验的药物有IL一1、3、4、6、11,M—CSF, SCF,TGF一13等。其通过各种途径而使体内细胞因子水平增加,达到治疗疾病的目的。临床治疗效果较好的有IFN、IL一2、 TNF、CSF。细胞因子阻断和拮抗疗法是抑制细胞因子的产生 和阻断细胞因子与其受体结合,以及受体后信号的传导过 程,使细胞因子的病理性作用难以发挥。

 

7 细胞因子的检测 

 

对细胞因子的检测不仅是基础免疫研究的有效手段,同时在临床对疾病诊断、疗效判断及细胞因子治疗检测方面具 有重要价值。但是,由于细胞因子在体内的含量甚微,对细胞 因子检测的实施较为困难,而且采用不同方法所得的结果差 异也较大,其准确性难以判断。目前检测方法有:

 

(1)生物学检测法。包括细胞增殖法、靶细胞杀伤法、细胞因子诱导的 产品分析法和细胞病变抑制法。(2)免疫学检测法。(3)分子生 物学方法。以上检测方法,各有其优缺点。生物学检测法为常 用方法,比较敏感、可靠,但检测时间较长,步骤繁多,不易掌 握;免疫学检测法较简单、迅速,且敏感度低于生物学检测;分子生物学检测法是检测基因的表达,主要用于对机制的探讨。

 

8 细胞因子与美容医学

 

皮肤生长期一般在25岁左右就结束了,也就是说25岁是年轻肌肤与老化肌肤的分水岭,之后生长与老化是同时进行的。人体内细胞因子的自然生理含量极少,由于其生理功 能和生物学效应贯穿于人体生长发育的全过程,故其扮演着 重要角色。当前,细胞因子是医疗美容市场应用较广泛的物质之一,但医疗美容工作者和求美者对细胞因子用于美丽和年轻的作用机制认知甚少。目前应用生物美容的生长细胞因子有EGF、FGF、KGF,以及其他细胞因子(VEGF、hGF、IGF-1)。

 

(1)EGF。于1962年由Montalcini和Cohen发现,并于1986年获得了诺贝尔奖,从此揭开了皮肤衰老之谜。因其 能促使皮肤的年轻化,故被称为“美丽因子”。主要作用是调 节表皮与上皮细胞生长及分化增殖,促进毛细血管生长,改 善细胞微环境,从而保持细胞的活性等。

 

(2)FGF。包括酸性 成纤维细胞生长因子(aFGF)和碱性成纤维细胞生长因 子(bFGF)。这两种细胞因子均能促进成纤维细胞生长,提高 皮肤合成胶原蛋白的功能,从本质上改善了皮肤的状况。其 主要作用是修复损伤、去皱、美白、祛斑、防粉刺等。

 

(3)KGF。该生长因子属于FGF家族。由间充质细胞分泌,并通过旁分 泌途径来刺激上皮细胞增殖,促进且维持人角化细胞、表皮 细胞及上皮细胞的增殖、迁移分化和存活等,并能促使皮肤 毛囊、皮脂腺前体细胞增强和分化,激发头皮毛囊的发育,预 示生发的潜在应用。

 

(4)其他。VEGF能促进血管内皮细胞增殖 及血管生成,增加血管通透性,对改善皮肤微环境循环并增 强皮肤细胞的合成代谢起着重要作用;hGF是由人脑垂体 前叶分泌的。自1985年罗德曼将hGF应用于临床30余年 来的研究表明,IGF—l、脑垂体前叶分泌一1的hGH能独立 存在2—4 min,并由肝脏迅速转化为IGF一1在体内发挥作 用。IGF一1与PDGF有协同作用,能增加表皮和内皮的再生。

 

健康与疾病,或美丽与年轻都是由综合因素形成的,而细胞因子仅是综合因素之一。由此可见,对于综合问题必须要用解决综合问题的方法,因其是客观现实与真理。

 

9 存在问题 

 

由于细胞因子属细胞活性成分,且易失活和降解,因此对温度及光照射pH值均有严格的要求。目前,细胞因子的应用仍存在一些需要解决的问题:

 

(1)半衰期短,稳定性较差。hGH血中半衰期仅为17~45 min,与其性特征不能满足应用 hGH的需求。

 

(2)透皮吸收方式亟待解决。对于透皮吸收细胞因子的临床应用,一直是一项影响疗效和存在不良反应的难题。目前,纳米技术及量子医学技术的应用正在实验研究和临床验证中。

 

(3)使用剂量难于把握。细胞因子在人体内含量极微,因此在局部应用的剂量较难掌握。目前,国内外正在 通过试验研究对顺势医学的无穷小剂量原理进行临床验证。

 

(4)治疗技术单一,效果不理想。健康和疾病的原理均是整 体性、综合性的。因此,人类必须更新对健康和疾病整体性、 综合性等原理的认知。

(5)潜在风险。细胞因子在临床应用中, 由于无限再生、瘤化、致癌等一系列问题出现,已成为当今人 类必须面对且需要解决的问题。21世纪是生命科学的世纪,核心是再生医学问题,而细胞因子是再生医学的三大要素之一。如此,细胞因子是当今重大且需面对的问题,需要引起人类对细胞因子理论和临床应用进行深入研究。

 

参考文献《中国整形美容外科杂志》细胞因子与再生医学

李校垄,姚成灿.细胞生长因子在美容护肤中的应用[J】.实用美容整形外科杂志,2002,13(3):154—156. 王听,陈小平,林金德.浓缩细胞生长因子在整形美容外科中的应用[J].中国美容整形外科杂志,2016,27(5):317—320. 林茂辉,刘传君.富含血小板血浆在美容医学中的应用[J]. 中华医学美学美容杂志,2012,18(2):158—160.

发布者:木木夕,转转请注明出处:https://www.cells88.com/hydt/5550.html

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