干细胞在皮肤创面修复应用中的研究进展

[摘要]创面修复是皮肤科和整形外科常见的临床问题,干细胞具有自我更新以及多向分化潜能,近年来,在皮肤创面修复领域受到广泛关注。通过将干细胞与促进细胞增殖的细胞因子联合使用,或利用基因工程技术以及使用干细胞制作组织工程皮肤等新技术,不仅丰富了干细胞的治疗手段,而且提升了干细胞修复创面的能力。该文对近年表皮干细胞、间充质干细胞、毛囊干细胞及间充质干细胞外囊泡在皮肤创面修复领域的相关研究进展综述如下。

[关键词]干细胞;皮肤;再生;组织工程;创面修复

[中图分类号]R322.99     [文献标志码]A   [文章编号]1008-6455(2019)06-0159-05

Abstract: Wound repair is a common clinical problem in dermatology and orthopedics. The stem cells have self-renewal and multi-directional differentiation potential,and have received widely attention in the field of skin wound repair in recent years. The combination of stem cells with cytokines, or the use of genetic engineering techniques and tissue-engineered skin not only eich the treatment of stem cells, but also enhance the ability of stem cells to repair wounds. In this paper, the research progress of epidermal stem cells, mesenchymal stem cells, hair follicle stem cells and mesenchymal stem cell-derived extracellular vesicles in the field of skin wound repair has been reviewed.

Key words: stem cell; skin; regeneration; tissue engineering; wound repair

干細胞分为胚胎干细胞和成体干细胞,成体干细胞同样具有较强的多向分化潜能,在一定条件下可以分化为骨、肌肉、脂肪、血管、肝脏、神经及上皮等多种组织细胞[1]。目前,对干细胞在创面修复中研究较多的有表皮干细胞、间充质干细胞及毛囊干细胞等,本文就干细胞在创面修复中的相关研究进展综述如下。

1  表皮干细胞(Epidermal Stem Cellls, ESC)

表皮干细胞来源于胚胎的外胚层,是各种表皮细胞的祖细胞,在特定微环境下还可被诱导分化成皮肤附属器。表皮干细胞位于表皮基底层,具有慢周期性、自我更新增殖能力及对基底膜黏附的特点。随着年龄的增长,表皮的弹性、厚度、增殖及免疫等在一定程度上受到影响,但表皮干细胞的数目、功能、基因表达和分化反应性等始终保持稳定的水平。肖静等[2]采用溴脱氧尿嘧啶核苷(Bromodeoxy Uridine,Brd U)标记追踪ESCs,发现在创面修复过程中,ESCs能够通过向创缘迁移并增殖,主动参与创面的修复,是创面上皮化的重要来源。

糖尿病创面难以愈合的原因之一是糖尿病高糖状态通过抑制磷脂酰肌醇3激酶(Phosphatidyl Inositol 3-Kinase,PI3K)的磷酸化而使ClC-2型氯通道(简称ClC-2)的表达下降,进而抑制了ESC的迁移能力[3]。常飞等[4]发现局部单用神经生长因子或胰岛素治疗糖尿病大鼠深Ⅱ度烫伤创面,可使表皮中ESCs增多,提高创面愈合率,而神经生长因子和胰岛素联合组表皮中ESCs的表达较单用组高,创面中皮岛出现早而且数量多,创面愈合率亦明显升高,这为ESC在糖尿病创面的应用提供了理论依据。Zhao[5]研究发现细胞周期蛋白D1过表达诱导分化的表皮细胞,具有表皮干细胞的形态学、表型和功能特征,可以加速实验动物伤口愈合。这提供了一种新方法来产生用于伤口修复和再生的表皮干细胞。

在孕中期胎儿的全层皮肤缺损创面,主要以完全再生的方式进行修复,成人皮肤创面主要以瘢痕方式愈合。主要调控动物发育的同源异形框基因族(Paired-Related homeobox gene,PRX),尤其是PRX-2基因在胎儿皮肤中的表达水平远高于成人,而胎儿或成人皮肤ESCs主要分布的区域正是PRX-2基因阳性表达的位置。王统民[6]发现PRX-2基因过表达的成人ESCs,PRX-2蛋白表达上调,ESCs增殖速度增加,而PRX-2基因沉默的胎儿ESCs,PRX-2蛋白表达下调,ESCs增殖速度显著降低。何秀叶等[7]使用过表达PRX-2基因的ESCs制作的组织工程皮肤修复裸鼠全层皮肤缺损创面,见胶原生成较多,排列较规则,肉芽组织生长良好,并有部分皮肤附件产生,创面愈合情况较对照组好。代涛等[8]采用自体表皮干细胞膜片修复巨痣切削术后创面缺损10例,对照组行自体刃厚皮片移植。实验组创面愈合时间比对照组明显缩短,随访发现在瘢痕增生或挛缩、皮肤色泽及弹性等皮肤功能方面表现良好。综上,ESCs对维持表皮的自我更新和增殖潜能、保持皮肤的正常结构起着重要作用,而且PRX-2可促进ESCs的增殖,为ESCs的研究应用提供了新思路。

2  间充质干细胞( Mesenchymal Stem Cells, MSCs)