自体脂肪注射移植的研究进展

综 述自体脂肪注射移植的研究进展

张晋光, 范金才

作者单位:100041 北京,中国医学科学院中国协和医科大学整形外科医院

第一作者:张晋光(1974-),男,山西人,硕士.

通讯作者:范金才,100041,中国医学科学院中国协和医科大学整形外科医院,电子信箱:fanjincai@

脂肪注射移植是将取自供区的脂肪组织注射到受区,而使受区功能改善,或达到丰满塑形的效果。自体脂肪组织取材容易,来源丰富,无排异反应,是良好的填充材料。近年来,研究发现脂肪组织中存在某些细胞可分化成其他组织细胞。由于脂肪细胞易于获得,使其又成为干细胞组织工程研究的理想的种子细胞,扩大了脂肪移植的临床应用范围。笔者总结国内外脂肪细胞注射移植的研究与实践,现综述如下。

1 脂肪组织的解剖生理学

1.1 脂肪组织的构成

正常成人脂肪组织中50%细胞成分为脂肪细胞,体积约占96%,余为血管神经和结缔组织,约占4%。脂肪组织很少有知名的供应血管,而是由邻近器官组织的较大血管发出的细小血管进入脂肪组织。

1.2 脂肪组织的细胞成分

脂肪组织中的主要细胞成分有3种: 成脂肪细胞,为脂肪细胞的干细胞。前脂肪细胞,即不成熟的脂肪细胞,细胞小,能分化为成熟的脂肪细胞。所以,在脂肪移植中,促进前脂肪细胞增殖分化可以提高移植物的成活率。!脂肪细胞即成熟的脂肪细胞,在缺血和营养不足的情况下,可释放胞内脂质成分,逆分化为前脂肪细胞。在负压抽吸获取的脂肪成分中,还包括免疫细胞(B细胞、T细胞、肥大细胞、巨噬细胞、单核细胞)、造血干细胞等。根据细胞表面标记物CD31,可以对脂肪内的间质细胞进行分类,CD31-细胞能够分化为脂肪细胞、骨细胞、软骨细胞、神经细胞。

1.3 ASCs的发现

美国学者Zuk等[1],在大腿和臀部抽取的脂肪中,发现了大量类似于干细胞的细胞,使脂肪组织也成为干细胞的来源。这些被称作adipose derived stem cells(A SCs)的细胞能够分化为脂肪、软骨、肌肉、神经细胞。因来源于脂肪,所以不象胚胎干细胞受伦理问题的困扰。尽管ASCs作为成人干细胞,其分化潜力不如胚胎干细胞,但将来在临床应用修复组织创伤中,却有着一样的广阔前景。

2 自体脂肪颗粒注射移植的历史回顾和进展

2.1 脂肪移植的历史

如何使用自体脂肪组织修复各种类型软组织的缺损,许多学者已进行了广泛的研究。1889年,V an der M eulen将大网膜和脂肪组织游离移植于肝脏和膈肌之间,是首次用于人类自体脂肪进行的移植。1893年,德国外科医师N euber报道,用许多小块游离脂肪组织填充软组织缺损,获得了很好的美容效果。1895年,Czerny报道首例自体脂肪移植乳房重建术。1909年,Lex er首次报道用游离脂肪块治疗颜面部萎缩。1911年,Brunings首次应用注射器在皮下注射脂肪小体行鼻成形术,但移植的脂肪表现出高吸收率和低存活率,甚至出现感染和重吸收等问题。1956年,Peer L A报道,脂肪移植的成活率只有50%~60%,疗效不稳定,坏死的脂肪颗粒往往引起纤维囊性化和假性囊肿。此后的半个世纪,自体脂肪移植无突破性进展。

2.2 自体脂肪移植技术的发展

2.2.1 吸脂技术促进了脂肪移植的发展 20世纪80年代,随着脂肪抽吸技术的发展,脂肪移植又重新引起了人们的关注。1977年以来,脂肪颗粒注射技术在国际上逐渐开展。自体脂肪颗粒注射技术是将患者脂肪较丰厚的部位,如腹、臀、大腿或上臂等处脂肪,用湿性真空吸脂方法吸出,经特殊处理成为纯净脂肪颗粒后,植入到需要改变的凹陷受区内,以改善受区的形态。近20年来,各种不同的脂肪注射技术得到发展,但对于如何保证最大限度地移植物的存活性,尚未达到共识。例如,脂肪采集用的导管、压力、离心速率的影响等。Huss等[2]认为,利用组织工程技术进行脂肪细胞培养,能提高脂肪细胞存活率。张新合等[3]研究表明,采集脂肪时剪碎法对脂肪细胞的损伤最轻,注射器法居中,吸管法最重。压力大于-50kPa时,随着压力增大,脂肪细胞的损伤愈大。Shoshani[4]认为,肿胀液灌注压力会损伤脂肪细胞,建议在采取脂肪细胞中不宜采用局部肿胀麻醉。

2.2.2 颗粒脂肪移植的理论 1986年,Illouz[5]提出了脂肪颗粒移植的理论,并认为,经抽吸获取的脂肪是一团彼此分离的脂肪细胞,有相当一部分细胞保持完整,当这些细胞植入体内,能在血运建立之前通过周围组织液及血浆的渗透作用保持活力。但在实验和临床应用中,颗粒脂肪注射移植吸收仍然较多。1994年,V on提出前脂肪细胞移植理论,认为前脂肪细胞耐受缺血、缺氧的能力强于脂肪细胞,因此存活率更高。1999年,Amar提出脂肪细胞微渗透理论,通过注射器吸脂后,进行颗粒细胞纯化,然后通过微导管植入自体脂

肪组织中,临床结果显示成功率高,并发症少。

2.3 颗粒脂肪移植后的转归

脂肪移植不仅要避免液化坏死,且要尽可能避免出现纤维囊性化。许多作者对自体脂肪颗粒移植的应用充满希望,但又对移植脂肪的成活率和远期疗效缺乏把握。Illouz[6]报道,使用脂肪填充颜面皱纹,结果令人失望。1989年,Cha jchir等[7]应用脂肪移植治疗面部凹陷畸形,术后10~12个月时吸收率为30%~60%。但Guerrerosantos等[8]认为,如果脂肪组织移植于肌肉内,则疗效稳定。Bircoll[9]首先报道,采用脂肪注入的方法隆乳,但移植脂肪有可能全部吸收。Nguyen等[10]通过动物试验表明,游离脂肪移植后的体积、外形的维持依赖于囊肿样空洞和纤维成分。Carpaneda等[11]认为,颗粒脂肪组织移植后的病理变化包括纤维组织包裹、从周围向中央的炎性反应、中央区的组织坏死融合成空泡的3个过程。近十年来,自体颗粒脂肪移植技术进一步发展, Per eira和Radw anski在1996年报道了用脂肪移植治疗臀部和下肢畸形,这项技术被称为脂肪雕塑,它包括吸取脂肪,用生理盐水冲洗脂肪,以及深层次间断点状注射,结果其脂肪吸收率低于20%。Guerr erosantos[12]通过动物试验证明,注射在肌肉内的脂肪颗粒存活率较高,如面部注射应在SM AS 深面或骨膜浅面。作者认为,脂肪注射和脂肪抽吸相结合能取得形体对称,而且这种方法适合大多数形态畸形者。

G uerrerosantos[13]还报道了除皱术结合脂肪注射技术,在面肌、颈肌或筋膜下植入薄脂肪团,后经十年的随访,结果令人满意,成功率高,并发症少。Butterw ick等[14]报道100例自体脂肪细胞注入面部表情肌,效果满意。Sommer等[15]认为,移植脂肪的远期存活率取决于获取方式、注射方法、注射部位和评价方法,而且受区因素,如位置、移动性、血运情况和潜在的疾病等,都将影响脂肪细胞的成活率。A ygit等[16]对肌肉内注射的自体脂肪组织的成活率和再血管化做了动物实验性研究,在不同时间点,通过组织病理学等方法,显示移植脂肪成活区T c99m的摄取率增加,而且组织病理结果揭示脂肪组织存活率超过50%,只有不到50%发生纤维化。Y amag uchi等[17]报道,在动物试验中使用血管生长抑制因子,减少移植脂肪受区的血流。结果:移植脂肪细胞的体积和脂肪细胞源性的生长肽、瘦素均较对照组减少。这说明早期充足的血管再通,可以提供营养物质,并促进血管内皮细胞和移植脂肪细胞的血管活性反应。目前,脂肪颗粒注射移植后均有不同程度的吸收和破坏,长期效果仍然难以预测,各种报道的结果不一,移植物体积变化较大。对移植物是否有脂肪细胞存活,还是被其他细胞所取代仍不清楚,需要进一步研究脂肪移植的相关理论。

2.4 冷冻脂肪细胞移植面临的问题

Shoshani等[18]进行了冷冻脂肪细胞的研究,将抽吸的脂肪细胞储存于-18#2周,消融后注入裸鼠;对照组注入未冷冻的刚采集的脂肪细胞。15周后,取出移植物作对比,两组结果在移植物重量、容积以及其他组织学参数上,差异无统计学意义。作者还认为,脂肪细胞可以冷冻保存以备将来之用。但德国的Wolter等[19]认为,将冷冻于-20#的脂肪细胞进行再注射,其实质上是注入无活性的细胞物质。最初用这些细胞碎片填充容积,但随着物质被吸收,就会表现出容积减少。而其他因素,如血运不足,也会对这种延迟的脂肪移植技术产生不利的影响。作者认为,添加防冻保护剂有助于提高脂肪细胞的存活率。只有深入冷冻生物学基础研究,理解细胞内和细胞外的冰晶形成机制,才能建立一种特殊的脂肪细胞冷冻保存模式,从而改进技术。但是,由于移植脂肪不可预料的吸收率,常需要重复注射,冷冻脂肪可以一次抽取储存,分次注射,避免重复抽吸。Katuya Taksu等[20]报道,冷冻达7年之久的脂肪可以用来填充面部缺陷。

2.5 细胞因子的作用

目前,促进移植颗粒脂肪组织成活的研究主要有两个方面: 向移植组织内补充营养物质,如M CDBI53细胞培养基;用成纤维细胞生长因子F GF、胰岛素样生长因子I GF,促进移植组织内的血管增生和脂肪细胞分化。2004年,王友彬等[21]取大鼠腹部皮下脂肪组织制成颗粒脂肪,分别用氯化钠盐水及20ng/ml瘦素处理后行自体头皮下移植。结果:用瘦素处理过的组织其周围包膜薄,组织内血管增生活跃,脂肪细胞坏死少。瘦素能促进血管内皮细胞增殖,增加局部血运,促进前脂肪细胞分化。

3 移植注射脂肪干细胞的研究

近年来,学者发现脂肪组织中存在某些细胞可分化成其他组织细胞,由于脂肪细胞易于获得,使其成为干细胞组织工程研究的理想的种子细胞。脂肪注射移植有了更广阔的临床应用前景。

3.1 脂肪干细胞的生物学特性

2001年,Zuk PA等[22]在吸出的人脂肪组织悬液中,第一次分离获得了多向分化的干细胞。由脂肪组织中分离出的成纤维样细胞,与骨髓间充质干细胞形态类似,称为脂肪干细胞(ASCs)。这些细胞在加入任何批号的胎牛血清DM EM培养基中都能增殖,对培养基的要求比骨髓间充质干细胞低。而且,在传代培养中平均倍增时间为60h,并且以稳定的倍增率传至13~15代,其中死亡细胞所占的比例很小。de U garte等[23]通过免疫荧光法用内皮细胞抗体、平滑肌抗体和波形蛋白抗体等多克隆抗体测定ASCs的性质,表明ASCs由多种间充质起源的细胞和少数内皮细胞、平滑肌细胞和外周细胞组成。ASCs和骨髓干细胞(BMSCs)在形态、生长方式、转录方式上都很相似,难以从形态学上区分脂肪干细胞。可以说,ASCs是存在于皮下组织的一部分BMSCs。3.2 ASCs的多向分化潜能

脂肪注射移植技术的成功,不仅依靠成熟脂肪细胞的转移和血运重建,而且和ASCs有关,后者能分化成脂肪细胞,并且支持新血管的生长。Nakag ami等[24]认为,ASCs在修复缺血组织中有作用,ASCs的主要优势是获取方便,易于培养。ASCs经培养后能分化为脂肪细胞,在特定条件下能分化为神经元细胞、内皮细胞、骨细胞。而且,ASCs分泌与血管形成有关的细胞因子,如血管内皮生长因子(V EG F)、肝细