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不仅只是促进伤口愈合,干细胞还能用于治疗其他许多有关皮肤的疾病

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皮肤是人体最大的器官,约占体重的16%。维持着机体内环境的稳定,具有美观、保护、吸收、排泄、感觉、调节体温以及参与物质代谢等作用。在世界范围内,大约2%的人正在忍受慢性皮肤伤口的病痛,每年有30万人因皮肤损伤而致死。干细胞与再生医学的兴起,为备受皮肤病痛折磨的患者带来了希望。

促进伤口愈合与皮肤再生

据统计,全球每年约有18万人死于严重烧伤。烧伤患者的高死亡率是由于皮肤损失导致代谢需求增强,液体流失严重并会增加感染风险。其他如糖尿病患者的伤口愈合缓慢,甚至出现不愈合,同样存在伤口感染以及其他并发症的高风险。

伤口愈合是一个涉及多种细胞类型和生物活性因子的多因素复杂过程,包括炎症、增生和组织再塑等阶段。然而,伤口的大小、位置和炎症反应都可能影响伤口愈合进程。尽管有许多新技术(包括生长因子和皮肤替代物)被广泛用于促进伤口愈合,但在大多数情况下,现有治疗方法能实现伤口愈合的百分比仅为50%~60%。

中小面积皮肤创伤一般可以依靠自身表皮细胞增殖与迁移或者自体表皮移植得到痊愈,大面积的皮肤创伤需进行移植手术。目前皮肤移植是愈合伤口的一线治疗方案,但也存在如天然皮肤有限、肤色不一致等不足。过去10年,运用干细胞技术愈合伤口逐渐进入科学家的视野,受到广泛关注。大量的临床前和临床试验表明,间充质干细胞治疗可以加速伤口愈合,为各种难以愈合的慢性伤口的治疗带来了希望。

有研究表明,将间充质干细胞分离培养3代后得到的低免疫原性细胞,移植到去除背部全层皮肤表面,皮肤的愈合率均有增加,脐带间充质干细胞局部应用,可以加速皮肤创伤的愈合。体内的间充质干细胞在皮肤创伤时,也可以被聚集到创伤皮肤处促进创伤修复,并且能在体内分化成多种皮肤细胞类型。

多项研究证实,在全身或创面局部应用间充质干细胞治疗,均可促进损伤皮肤的修复并提高愈合质量。间充质干细胞治疗可以促进创面愈合过程中血管的生成,缩短患者的康复时间。不仅如此,间充质干细胞对慢性难愈性伤口或迁延不愈的伤口也有很好的疗效。

大面积2度及3度烧伤愈合速度慢,且易出现感染、瘢痕等严重并发症与后遗症,严重威胁患者的健康与生活质量。目前,烧伤治疗以手术为主,手术的方式主要是焦痂切除术联合皮肤或皮瓣移植术。然而,干细胞疗法可以使患者对烧伤的愈合更有信心,将间充质干细胞移植到烧伤部位后,发现皮损及正常自愈皮损的愈合和角化程度要好、移植区域的颜色和外形更接近正常皮肤、患处新生组织收缩率低、新生皮肤内血管形成丰富。并且,间充质干细胞可以使皮肤加速烧伤愈合的同时增加患者满意度。

干细胞还可参与其他原因导致的溃疡以及组织缺失所需的再生治疗,将间充质干细胞移植到患者的溃疡处后,其毛细血管的密度及新生肉芽的厚度均比对普通治疗增加的明显,间充质干细胞可使缺陷患者的皮肤痊愈且效果持久。

皮瓣移植是皮肤外科中较为常用的手术方式,常用于先天血管瘤、特殊部位的恶性肿瘤、色素痣等治疗,术后皮瓣成活与否是手术成功的关键。将干细胞注射入移植前的皮瓣血管蒂处,结果表明干细胞有助于皮瓣移植术后的新生血管形成。

国际期刊Stem Cell Research & Therapy近期发表了一项最新研究成果,科学家发现脐带间充质干细胞分泌的外泌体有促进伤口愈合的功效。

 

脐带间充质干细胞的生物学功能主要通过细胞间的相互作用、分泌细胞因子和上调细胞表面的抑制分子实现,其分泌的外泌体是细胞间调节的重要介质之一。外泌体1979年被发现时,普遍认为其是细胞在发育过程中代谢的“垃圾”。随着生物技术的不断进步,研究者发现外泌体是细胞发挥生物学活性的一种载体。

在该研究中,科学家检测到脐带华通氏胶中含有大量α-2-巨球蛋白(a2M)的外泌体,而a2M被认为是可能促进伤口愈合的主要成分。随后开展的动物实验,8只黑鼠被随机分成4只接受外泌体处理的治疗组和4只接受其他处理的对照组,为期7天的监测结果表明,与对照组相比,治疗组的伤口愈合明显增强,伤口部位存在更多数量的细胞,且伤口的胶原沉积显著增加,这表明脐带间充质干细胞分泌的外泌体可以成为一种引人注目的替代疗法。

华通氏胶是脐带羊膜和血管之间的凝胶状填充,提取自华通氏胶的脐带间充质干细胞是一类具有自我更新、增殖和多向分化潜能的成体干细胞。由于其来源无伦理学限制,容易获得且增殖速度快,免疫原性低,目前已广泛应用于治疗缺血性疾病、心血管疾病、糖尿病、肿瘤和自身免疫性疾病等临床研究中。

脐带间充质干细胞外泌体可以模拟脐带间充质干细胞的部分功能,发挥其促进组织修复和免疫调节的作用,而且外泌体不具备细胞核结构,在宿主体内不能扩增,临床应用具有较高的安全性,未来可以替代皮肤移植用于烧伤等形成的伤口愈合,应用前景极其广阔。

治疗遗传性皮肤病

遗传性皮肤病是由于基因缺陷引起的皮肤异常性疾病。依据遗传方式分为常染色体显性遗传、常染色体隐形遗传与性联遗传性皮肤病。由于具有特殊的致病原因,这些疾病伴随患者终身,轻者给患者带来长期的生活不便与心理压力,重者可导致患者死亡。

大疱性表皮松解症就属于一种遗传性皮肤病,在两万新生儿中有一名患此病,全球约有50万人患有此病。这种疾病属于基因缺陷病,是由于编码连接上下层皮肤的胶原蛋白的基因缺失造成,这种基因的缺失使皮肤容易破碎,产生水泡和褥疮。

对于大疱性表皮松解症,目前尚无有效的治疗方法。内科医生治疗这种疾病的方法只是清理伤口和治疗感染。患有此病的儿童很容易诱发导致皮肤癌症,于45岁左右失去生命。具有遗传缺陷的克隆源性角质形成细胞和间充质干细胞,均可被改造为正常的角质形成细胞而参与遗传性皮肤病的治疗。 

2015年6月,德国波鸿鲁尔大学儿童医院的烧烧病房收治了叙利亚7岁男孩哈桑,他患有交界性大疱性表皮松解症,他的细胞外间质失去“粘性”,导致身体各部位泛发水疱,全身80%的皮肤损伤脱落。

在哈桑命悬一线之际,再生医学专家米歇尔·德卢卡教授利用皮肤干细胞再生技术为他培养出0.85平方米健康皮肤,经多次移植对其全身皮肤进行更换。历经8个月的治疗后,2016年2月,哈桑带着几乎全新的皮肤顺利出院,获得了新生。这项临床研究成果2017年11月经著名学术期刊Nature发表而轰动全球。

着色性干皮病是一种常染色体隐性遗传性疾病,这种基因的缺陷导致患者DNA修复功能障碍,使得机体无法修复紫外线照射后产生的基因突变,绝大多数患者可继发恶性肿瘤。

利用转基因技术将正常的等位基因转移到患者皮肤干细胞内,可以筛选出正常的干细胞。对这些干细胞进行连续培养并检测其基因序列,发现这些细胞在完整保存转移基因的同时并未出现致癌活性。同时,在器官样皮肤培养和体内人皮肤重建中,具有完全正常的核苷酸切除修复功能,这一研究结果为着色性干皮症患者的治疗带来了希望。

治疗有关皮肤的自身免疫相关性疾病

系统性红斑狼疮是一种累及肾脏、脑部、肺部及造血干细胞的自身免疫性疾病,研究人员对15例系统性红斑狼疮患者进行间充质干细胞治疗,一段时间后发现所有患者疗效均有所提高,SLE评分及24小时尿蛋白量均下降,抗双链(ds)-DNA抗体含量降低,并且达到了血清标志物表达提高以及稳定肾功能的治疗效果。本公众号以往曾多次推送过有关干细胞治疗系统性红斑狼疮的文章,感兴趣的朋友可查阅。

硬皮病是一种临床上以局限或弥漫性皮肤增厚和纤维化为特征的疾病,可影响心脏、肺部、肾脏和消化道等器官的结缔组织疾病。研究人员对5例白人硬皮病患者进行间充质干细胞移植治疗,发现所有患者均可耐受移植,并且没有出现毒性反应,4例患者康复状态量表评分提高,肺功能保持稳定,淋巴细胞没有过多变化。 

银屑病目前认为多与自身免疫功能相关,主要是由于T淋巴细胞的激活以及白细胞介素(IL)-2、IL-6、干扰素(IFN)-γ、肿瘤坏死因子(TNF)-α等促炎性因子的过表达作用。血管生成过程在银屑病发展过程中很重要,是一个促血管生成分子和抑血管生成分子互相作用的动态调节过程,银屑病患者皮损及血浆中血管内皮生长因子(VEGF)明显增高。研究人员利用间充质干细胞对2例>10年病史的寻常性银屑病患者进行治疗,治疗后患者病情好转,且4~5年内未复发。

白癜风是一种获得性色素脱失疾病,目前尚缺乏有效的治疗手段。研究人员以23例白癜风患者作为研究对象,用自体移植黑素细胞的方法对病灶周围皮肤进行治疗,获得了12例复色效果明显、6例复色较好、5例复色无效的结果。另外,研究人员还在白癜风部位观察到CD8+T淋巴细胞浸润,后来在体外将真皮MSC与CD8+T细胞共培养,发现真皮间充质干细胞可抑制CD8+T细胞的增殖并诱导其凋亡。该研究表明,间充质干细胞治疗白癜风具有一定的潜力。

小知识:干细胞治疗机制

今天我们向大家介绍了干细胞不仅能促进伤口愈合,还能用于治疗其他许多有关皮肤的疾病。你一定很好奇干细胞是如何发挥治疗作用的?其实,干细胞是通过细胞替代、旁分泌、分泌细胞因子、靶向干预治疗等多种方式来进行治疗的。

在非肿瘤性疾病如系统性自体或异体移植、局部移植、转基因后移植等中应用,干细胞主要通过直接分化为成体细胞参与替代治疗。在一些炎症性疾病和参与替代治疗过程中,干细胞还可以通过旁分泌和分泌细胞因子发挥作用。 

目前研究显示,干细胞可以分泌如IL-6、7、8、11、12、13,FMS样酪氨酸激酶3配体,干细胞因子,白血病抑制因子,血管内皮生长因子,粒细胞集落刺激因子,粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子等多种细胞因子,对周围细胞及远距离细胞发挥作用。

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