脂肪衍生干细胞及其在组织工程中的应用前景

目前公认脂肪组织是未培养的基质干细胞的理想来源。应用自体脂肪衍生成人干细胞的假设已经迅速发展成为临床现实。脂肪组织衍生干细胞可以从基质血管碎片（SVF）中经由酶消化分离、过滤和离心获得。基质血管碎片中除了脂肪组织衍生干细胞之外，还有一些非黏着细胞。基质血管碎片可以作为干细胞来源直接应用。这一过程将脂肪组织衍生干细胞含量较低的脂肪抽吸物转变为富含脂肪组织衍生干细胞的脂肪。功能性脂肪组织衍生干细胞的数量似乎对组织修复和重新构架很重要。脂肪组织衍生干细胞分化成为血管内皮细胞，后者在脂肪移植后的急性期发生为新生血管。脂肪衍生干细胞分泌血管生成因子，例如血管内皮生长因子、肝细胞生长因子。脂肪组织衍生干细胞可产生大量抗细胞凋亡生长因子，在低氧情况下，这些因子的分泌明显增强。一个近期的研究发现，经缺氧处理的脂肪组织衍生干细胞可以在体内促进新生血管形成和新近形成血管的成熟化。脂肪组织衍生干细胞也在缺氧条件下上调其促血管形成活性，与缺血组织中已经存在的血管结构相结合，促进血管形成。脂肪组织衍生干细胞可以作为前脂肪细胞影响移植脂肪的长期存活。初步研究的结果认为富含脂肪组织衍生干细胞的脂肪移植在治疗软组织填充上相比传统的脂肪注射更加安全有效。

一个近期的研究比较了来自腹部脂肪、大腿脂肪、躯干脂肪和膝盖脂肪等不同供区的脂肪，发现它们之间在脂肪细胞活性上没有明显的不同。不过在施行应用基质血管碎片细胞进行以干细胞为基础的临床治疗一步手术时，腹部区域似乎比大腿区域更加适合于获取脂肪组织。

在另一个近期发表的文献中，研究者们将人前脂肪细胞从患者的皮下脂肪组织中分离出来后，经布比卡因、甲哌卡因、罗哌卡因、阿替卡因/肾上腺素和利多卡因一起处理30分钟。处理后直接或在再培养后观察其细胞活性。甲哌卡因、罗哌卡因的即时效应比较轻微，而阿替卡因/肾上腺素和利多卡因明显地破坏了前脂肪细胞的活性。在长期培养过程中，经阿替卡因/肾上腺素处理的细胞活性明显降低，而其他局部麻醉药对细胞没有影响。尽管经布比卡因、甲哌卡因、罗哌卡因和利多卡因处理后的细胞形态正常，所有的局部麻醉药都明显地破坏了脂肪细胞的分化，这一现象经脂肪连接蛋白的表达得以证实。

将收集到的脂肪处理成为基质血管碎片提取物所需的时间为80～90分钟。供区脂肪可供提取的量也是一个重要的限制因素，这在选择富含脂肪组织衍生干细胞的脂肪移植作为治疗方案时尤为重要。在研究中，用于富含脂肪组织衍生干细胞的脂肪移植片所需的脂肪与自体脂肪移植相比，几乎需要双倍的脂肪提取物。不过由于自体脂肪移植往往需要多次手术完成，实际上两者在总的脂肪抽吸量上是一样的。另外，制备富含脂肪组织衍生干细胞的脂肪移植需要额外的花费，包括制备过程所需的消耗器材、组织工程技术人员的服务、手术室使用的额外费用等都增加了这一术式的最终收费。

脂肪组织衍生干细胞组织工程在动物中的应用仍然富有挑战性。如何使组织工程制备的支架长期保持原始的形状和尺寸始终是一个难题。选择合适的支架材料对组织工程的成功至关重要，这样才可以促进干细胞黏着、增殖和分化（图16-10）。近来纳米技术的进展使得发展具有细胞生长环境的纳米结构支架成为可能，从而最大限度地增强细胞扩充和新生血管形成，后者对维持细胞的总容积非常关键。细胞经过体外处理后，应用细胞归巢技术可以消除供区发病率和排斥反应，减少临床组织移植中的调控问题。生物材料在形成功能性组织过程中的作用是引导细胞的重组、生长和分化，并且为细胞提供生理和化学诱导线索。这些材料必须具有组织诱导功能以促进细胞增殖，以及组织传导功能以便引导细胞的迁移运动。生物分子保持组织工程构架的结构完整性，同时调节其组成成分。生长因子、分化因子、血管生成因子及基因调节因子是生物分子的主要组分，应该将它们更好地与未来的组织工程构架整合起来。