干细胞是一类具有自我更新和多向分化潜能的细胞。存在于成体组织中的干细胞统称为成体干细胞，在维持稳态、组织修复和再生等过程中发挥关键作用。其中，间充质干细胞(mesenchymal stem cell，MSC)是一类能贴壁生长，具有特定表面标志物，并能够向骨、软骨和脂肪细胞分化的成体干细胞，最常见的来源是骨髓、脂肪、脐带等^[1]。以脂肪来源间充质干细胞(adipose-derived mesenchymal stem cell, ADSC)为例，一般通过吸脂手术获取脂肪组织，经洗涤、酶消化、离心后可获得含ADSC、内皮细胞、平滑肌细胞、巨噬细胞、淋巴细胞、周细胞、脂肪前体细胞等多种细胞成分的基质血管组分(stromal vascular fraction，SVF)；SVF经体外培养、细胞传代即可获取ADSC^[2]。ADSC的来源最为广泛，获取最为容易，因此得到了广泛研究与应用。本文将阐述MSC的研究进展及其在整形美容领域的应用，并探讨细胞治疗的安全性问题。

1.   MSC的作用机制

MSC能向脂肪、骨和软骨三向分化，但目前认为，MSC主要通过旁分泌的方式发挥作用^[3]。例如，ADSC分泌的血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)可促进血管生成，改善血运、促进缺血组织存活；MSC可分泌多种免疫调节因子，如转化生长因子(transforming growth factor, TGF)-β、白细胞介素(interleukin, IL)-10、前列腺素E2等，诱导巨噬细胞极化，调节巨噬细胞从M1向M2转化，调节Th1、Th17、Treg细胞的比例与功能，降低肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor, TNF)-α、IL-1β水平^[4-5]。此外，MSC在多种纤维化疾病模型中，能够抑制TGF-β/Smad通路，提高基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMP)活性，降解细胞外基质(extracellular matrix, ECM)中多余的胶原，发挥抗纤维化作用^[6]。

MSC注射至体内后，可随机体代谢而逐渐消失。将绿色荧光蛋白标记的ADSC注射至D-半乳糖诱导的小鼠衰老模型皮下后，通过活体成像，观察到14 d时荧光标记的ADSC信号基本消失，28 d时已经观察不到荧光信号^[7]。事实上，MSC的凋亡可能是其发挥功能的重要途径。在小鼠肺部炎症模型中静脉注射MSC，发现富集在肺部的MSC即刻开始凋亡，在24 h内即被清除，而阻止MSC的凋亡会阻断其免疫调节作用。凋亡的MSC被巨噬细胞和单核细胞吞噬后，可诱导巨噬细胞和单核细胞分泌抗炎细胞因子，如TGF-β、IL-10、前列腺素E2等，去除疾病模型中的巨噬细胞同样可抵消MSC的免疫调节作用^{[5, 8]}。单核细胞中可观察到被标记的MSC碎片，证明单核细胞的确吞噬了凋亡的MSC并向抗炎表型转变，且吞噬了MSC的单核细胞能够进入血液循环，将这种免疫调节作用输送至全身^[9]。这可能是MSC注射后虽然很快在体内消失，但免疫调节功能却可存续较长时间的原因。

基于上述研究，无细胞的MSC衍生物是MSC临床应用的另一种可能。无细胞脂肪组织提取物、条件培养基、MSC分泌的细胞外囊泡、小细胞外囊泡和外泌体具有多种生物学活性。不同衍生物的制备工艺存在差异，但发挥作用的因子具有相似之处。除细胞因子和生长因子外，已有多项研究证明非编码RNA也可能是MSC发挥功能的重要途径。例如，ADSC外泌体中的非编码长链RNA H19，可通过吸附微RNA(microRNA, miRNA)-19b抑制其功能，从而上调靶点SOX9的水平，激活Wnt/β-catenin通路，促进皮肤成纤维细胞的增殖与迁移，促进皮肤创伤愈合^[10]。ADSC细胞外囊泡中的miRNA-375可通过FOXF1发挥抗纤维化作用^[11]，外泌体可通过miRNA-192-5p/IL-17RA/Smad轴抑制增生性瘢痕^[12]。无细胞的MSC衍生物能够规避抗原性、安全性等方面的一些问题，但在治疗效果和机制方面仍需进一步对比研究加以证实。

2.   MSC在整形美容领域的应用

2.1   抗衰老

随着组织干细胞的老化与流失，可能导致许多衰老相关疾病。补充外源性干细胞是抗衰老的有效方法。研究显示，ADSC条件培养基可缓解皮肤成纤维细胞接受紫外线照射后的光老化损伤，提高细胞增殖能力，缓解细胞衰老，降低MMP水平，促进胶原蛋白与弹性蛋白的合成，机制可能与分泌血小板源生长因子AA有关^[13]。ADSC外泌体在大鼠皮肤光老化模型中可发挥抗衰老、修复作用，促进胶原表达并降低MMP的水平，增加真皮厚度，降低表皮厚度和角质层的比例，恢复皮肤的正常结构^[14]。ADSC的抗衰老作用可能有多种机制，包括降低活性氧(reactive oxygen species，ROS)、MMP和IL-6的水平，抑制光老化相关的丝裂原活化蛋白激酶(MAP kinase，MAPK)/AP-1和核因子(nuclear factor，NF)-κB通路活性，激活TGF-β/Smad通路，缓解光老化导致的炎症、氧化应激和胶原降解，促进胶原合成^[15]。有研究在面部光老化区域皮下注射ADSC后可观察到局部免疫细胞聚集明显下降，MMP水平降低，弹性纤维合成增加，效果优于富血小板血浆，且未发生不良事件^[16]。

目前，整形美容领域常见的抗衰老疗法包括药物、光电治疗、填充治疗和面部提拉手术等。其中，面部提拉手术创伤相对较大，仅适用于重度皮肤松垂患者^[17]。外用药物包括维生素A衍生物、果酸剥脱等，但效果不显著，持续时间短，主要适用于轻度皱纹^[18]。肉毒素注射对动态皱纹效果好，但持续时间较短，需反复注射才能维持^[19]。光电治疗除皱效果较好，相对无创，但个别案例中可能遗留瘢痕，影响外貌^[20]。填充治疗主要分为玻尿酸与自体脂肪填充，前者需重复注射才能维持效果，后者需先进行吸脂手术，且脂肪存活率随时间推移而降低^[21-22]。异体脂肪干细胞及其衍生物疗法相较于以上方法，具有操作便捷、相对无创、不易遗留瘢痕、效果稳定等优势，是未来抗衰老治疗的新方向。

2.2   促进毛发/组织再生

2.2.1   促进毛发再生

目前，治疗脱发的方法包括外用非那雄胺、螺内酯，外用或口服米诺地尔，点阵激光，毛发移植等^[23]，但效果不够显著，移植的毛发不易成活。近年来，脂肪移植诱导毛发再生取得了良好效果，且相比毛发移植具有简便易行的优点^[24]。脂肪移植能够使毛发再生已有基础研究支持。CD24⁺ ADSC中的Pdgfa/Akt通路激活能够促进真皮白色脂肪的生成^[25]，而真皮白色脂肪对于毛发生长必不可少^[24]。ADSC分泌的VEGF等因子能显著促进毛囊周围血管生成，从而促进毛发生长^[26]。在应用研究中，例如自身免疫导致的斑秃，MSC可拮抗干扰素γ诱导的炎症反应，减轻脱发，促进毛发再生^[27]。在两项临床案例报道中，使用脐带或华通胶来源的MSC治疗斑秃均取得了良好疗效^[28-29]。雄激素性脱发亦可使用MSC治疗。ADSC条件培养基可改善雄激素性脱发患者的毛发密度^[30]。在一项纳入9例患者的临床试验中，注射自体SVF的一侧毛发密度显著高于未加干预的一侧^[31]。MSC的治疗机制多样，初步观察疗效良好，得到了广泛关注，但仍需深入的机制探索与大规模临床研究加以验证。

2.2.2   促进组织再生

MSC已广泛应用于多种组织再生中。利用ADSC能够向软骨、成骨分化的特性，将ADSC接种在3D打印的耳廓支架上，能保持细胞粘附与增殖功能，有望应用于耳廓再造^[32]。与之相似，使用与骨组织相似的材料作为支架接种MSC，可以构造出性能良好的组织工程骨^[33]。例如，以3D打印的多孔生物陶瓷作为支架表面接种MSC，可诱导MSC成骨分化，最终形成可用于移植的骨组织^[34]。ADSC除能够通过旁分泌多种生长因子促进血管和淋巴管的生成外，还能直接分化为淋巴管内皮细胞标志物LYVE-1阳性的细胞，移植后可缓解淋巴水肿模型小鼠的水肿程度^[35]。ADSC治疗淋巴水肿已开展了相关临床研究，ADSC注射能够显著改善肢体沉重感等主观症状和肢体水肿，且无严重不良事件发生^[36]。

2.3   促进创面愈合

MSC可用于慢性创面的治疗。研究显示，ADSC细胞外囊泡可降低糖尿病小鼠模型创面中的MMP-9水平，促进胶原合成与上皮化，提高创面愈合速度^[37]。VEGF-C和其他生长因子可能在此过程中发挥重要作用^[38]。皮下注射ADSC外泌体可被皮肤成纤维细胞和血管内皮细胞内吞，通过miRNA-126-3p激活PI3K通路，促进皮肤成纤维细胞增殖、迁移和内皮细胞血管生成，使大鼠模型的胶原沉积与新生血管数目增加^[39]。ADSC外泌体内的miRNA-125a-3p/PTEN互相作用也可达到类似效果^[40]。一项随机对照临床试验显示，慢性溃疡患者皮下注射自体SVF可显著提高创面的愈合率，缩短愈合时间且无明显不良反应，组织切片可见胶原合成增多，炎症细胞浸润减少^[41]。此外，还可将MSC或MSC衍生物与3D打印、水凝胶材料结合，制备成敷料用于创面治疗^[42]。由于MSC能够分泌VEGF等因子，促进血管生成，因此还可促进皮瓣或其他移植组织的存活^[43]。

2.4   治疗纤维化疾病

在纤维化疾病中，MSC可发挥抑制胶原合成与过度沉积的抗纤维化作用。在增生性瘢痕中，使用ADSC条件培养基冻干粉辅以多糖凝胶，注射到兔耳增生性瘢痕模型中，可降低平滑肌肌动蛋白α水平，抑制瘢痕形成，但高剂量可能导致伤口愈合延迟^[44]。在瘢痕疙瘩成纤维细胞和小鼠移植瘤瘢痕疙瘩模型中，注射MSC条件培养基可抑制细胞增殖，增加细胞凋亡，缩小移植瘤体积^[45]。放射纤维化是肿瘤治疗可能导致的皮肤损伤，ADSC可通过分泌肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor，HGF)降低皮肤放射损伤模型中成纤维细胞分泌TGF-β、结缔组织生长因子、IL-1、NF-κB、TNF-α及胶原1~6的水平^[46]。硬皮病导致的皮肤纤维化、皮下组织萎缩与肢体功能受限是临床治疗的难点。目前，系统性硬化症的治疗主要使用免疫抑制剂延缓疾病进展，却不能改善已经出现的萎缩、硬化与功能受限^[47]。自体SVF皮下注射可用于缓解系统性硬化症手部皮肤纤维化，患者的Cochin手功能量表评分、改良的Rodnan皮肤评分、雷诺现象、疼痛症状均有改善，仅个别患者出现疼痛、淤青等轻微不良反应且能够自行缓解^[48]。除单独应用外，SVF或ADSC还可用于辅助脂肪移植，以增加脂肪存活率。系统性硬化症口周皮肤纤维化患者进行ADSC辅助脂肪移植后，张口度和外观得到了显著改善^[49]，ADSC或SVF辅助脂肪移植比单纯脂肪移植的存活率显著提高，且ADSC的效果优于SVF^[50]。在创面愈合与纤维化疾病中，MSC的相反作用提示疾病微环境可能对MSC的功能有重要影响，MSC可能具有双向调节功能。

3.   新技术助推MSC在整形美容领域的应用

传统的2D培养并不能很好地模拟体内环境，3D培养的MSC分泌多种细胞因子的能力高于2D培养的MSC^[51]。因此，近年来3D培养、3D打印和类器官等技术受到了越来越多的关注。其中，类器官最为复杂，在组成和结构上也最能模拟生理状态。首先需要构建人造ECM，以诱导细胞的极化生长，并形成类似体内组织的结构；种子细胞可以选用成体干细胞，诱导多能干细胞、上皮细胞等；还需添加必要的生长因子以促进细胞增殖与分化，并形成所需结构。类器官更能模拟组织内的微环境，可分泌更多的细胞外囊泡，在多种信号通路和免疫微环境方面与2D培养的细胞均有显著差异^[52]。目前，类器官更多地应用于肿瘤研究，相信不远的将来，成体干细胞构建的类器官将能够用于组织重建与再生。

4.   MSC疗法的安全性

MSC疗法用于肿瘤患者的安全性一直是临床关注的重点。有研究在体外将ADSC与乳腺癌细胞共培养，观察到乳腺癌细胞凋亡增加，抗凋亡蛋白减少，为其安全性提供了基础研究证据^[53]。但也有观点认为，ADSC会促进卵巢癌转移，其可能的机制包括巨噬细胞M2极化、TMSB4X蛋白以及ADSC分泌的多种生长因子与miRNA等^[54]。一项针对肥胖患者的结直肠癌转移研究中，肿瘤旁内脏脂肪ADSC分泌的IL-6和HGF可促进肿瘤转移，转移的肿瘤细胞则进一步招募ADSC，而ADSC又通过激活STAT3通路将肿瘤转变为易发生转移的表型^[55]。提示有肿瘤史的患者慎重使用MSC，其可能会增加肿瘤复发或转移风险。另一种观点则认为，可通过MSC富集于肿瘤这一特性携带靶向药物，用于肿瘤的治疗，且MSC本身可能具有抗肿瘤作用^[56]。目前，MSC与肿瘤的相互作用尚无定论，因此临床应用应十分谨慎。

对于无肿瘤史的患者，已有多个MSC临床试验证明其安全性及有效性良好。一项自体ADSC脑内给药治疗脑卒中的I期临床试验结果显示，6个月的随访期内无不良事件发生^[57]。同种异体ADSC治疗膝骨关节炎的Ⅰ/Ⅱ期临床试验在96周(约2年)的随访期内患者未出现治疗相关的严重不良事件，但大部分受试者治疗后出现了一定程度的不良反应，包括骨骼肌肉结缔组织系统失调、注射点不适、感染等^[58]。同种异体ADSC用于治疗克罗恩病肛周瘘管的Ⅲ期临床试验在104周随访期内共观察到7例严重不良事件^[59]；24周随访期内，17%的治疗组和29%的对照组患者发生了治疗相关不良事件，其中最常见的是肛周脓肿(共15例)^[60]。韩国一项ADSC治疗克罗恩病复杂肛周瘘管的Ⅳ期临床研究在6个月内未观察到治疗相关的不良反应^[61]。这些临床试验数据在一定程度上证明了MSC的安全性，但仍然需要长时间随访以证实MSC疗法的远期安全性。

5.   小结与展望

MSC及其衍生物的治疗效果和机制多样，各具优势与不足。3D培养、3D打印、类器官等新技术与MSC的结合将促进组织工程与再生医学的发展。对于不适宜进行吸脂术的患者，越来越多的研究者开始关注异体应用MSC的可能性。例如同种异体ADSC用于治疗骨关节炎和克罗恩病的临床试验^[58-61]。而在一些免疫疾病中，异体MSC的治疗效果甚至可能优于自体MSC^[62]。MSC低表达MHCⅡ类分子，抗原性低，本身具有免疫调节作用，进入体内后不易诱发免疫反应^[63]，因此具有异体应用的可能。

总体来说，MSC的效果和安全性良好，但对于肿瘤患者，仍需开展深入的基础研究以揭示MSC的治疗机制，并应进行长期的临床试验随访以考察其远期安全性。