引用本文： 伍月, 李昆, 张岩, 董佳, 于湄, 田卫东. 脂肪组织促进伤口愈合的研究进展. 中国修复重建外科杂志, 2019, 33(6): 756-761. doi: 10.7507/1002-1892.201811095 复制
创伤、肿瘤切除等原因导致的颌面部及全身皮肤软组织缺损发病率逐年增加，造成了一定的经济、社会和公共卫生负担[1]。皮肤创面缺损因发生率高、治疗费用高，已成为亟待解决的重大医学及社会问题[2]。脂肪组织是近年来研究的热点，其结构复杂，不仅细胞种类众多，脂肪细胞群周围的网状样细胞外基质更是富含多种蛋白。越来越多的研究表明，脂肪组织不仅仅是一个简单的储能器官，还作为身体内最大的内分泌器官，通过产生和分泌多种介质，以自分泌和旁分泌方式在表皮和真皮的协同下发挥多种作用[3-4]，调控远处的靶器官，例如肝脏、骨骼肌、心血管系统、胰腺等[5]。现总结脂肪组织促进伤口愈合的研究进展，分析其临床应用前景。
1 不同类型细胞促进伤口愈合
脂肪组织中含有多种类型细胞，如脂肪细胞、前脂肪细胞、脂肪干细胞、巨噬细胞、T 细胞、内皮细胞、血管平滑肌细胞、成纤维细胞[6]。其中，脂肪干细胞与 BMSCs 相似，具有成脂、成骨、成软骨等多向分化潜能[7-8]，并且容易获取和大规模培养[9]。研究表明，脂肪干细胞具有自我更新、抗氧化、向伤口处迁移、分化成皮肤附属结构表型、分泌旁分泌信号活化成纤维细胞和角质形成细胞促进伤口愈合和再生的能力，同时低氧条件可以增强脂肪干细胞促进伤口愈合的作用[10-11]。近年来，脂肪组织干细胞凝胶在促进面部年轻化及创伤修复方面呈现广泛的应用前景[12-13]。
除了脂肪干细胞外，脂肪细胞在调控代谢[14]、免疫[15]及炎症[16]方面也发挥着重要作用。皮肤伤口愈合及再生的相关研究表明，脂肪细胞可以调控成纤维细胞的募集，是真皮重建的必需因素[17]。再生的脂肪细胞与再生的毛囊之间，在时间和空间上存在着密切关系。皮下脂肪细胞及其祖细胞信号可以促进毛囊再生，进一步完成皮肤伤口修复；同时，毛囊信号又可以刺激脂肪细胞的扩张和再生[18-20]。细菌和真菌可以活化脂肪细胞中的 Toll 和免疫缺陷信号通路[21]，然后脂肪细胞分泌抗菌肽杀灭病原菌[22]。近期有研究发现，脂肪细胞可以通过蠕动方式迁移至伤口位置，在伤口边缘形成板状伪足，紧紧密封伤口，形成防止细菌进入的屏障[23]；同时，还可以协同血细胞和巨噬细胞清除伤口碎片，局部释放抗菌肽对抗病原菌。该研究结果提示，脂肪细胞可以作为参与伤口愈合的相关细胞之一，在修复和再生领域发挥重要作用。
2 细胞外基质促进伤口愈合
脂肪组织不仅有多种类型细胞，还含有丰富的细胞外基质，蛋白多糖和纤维蛋白是两种主要的细胞外基质蛋白[24]。每个脂肪细胞周围都被厚厚的细胞外基质（基底膜）围绕，Ⅳ型胶原蛋白是基底膜的主要成分之一[25]。脂肪组织细胞外基质为细胞黏附和生长提供物理化学支持，并且含有调控血管再生、细胞增殖、细胞迁移和分化过程的信号因子[26]。Flynn[27]通过去除细胞成分，成功制备了脱细胞脂肪组织，最大程度模拟天然脂肪组织细胞外基质结构。脱细胞的目的是去除脂肪组织细胞中的油脂、核酸和产生免疫性的成分，保留内源性成分（例如胶原蛋白和生长因子），维持细胞外基质的生物活性和机械完整性。因脱细胞脂肪组织来源广泛，制备简单，无免疫原性，在组织再生、伤口愈合、药物筛选等方面有巨大的应用潜力，成为学者们关注的焦点[28]。研究者向糖尿病足患者注射同种异体脱细胞脂肪组织外基质，治疗结果提示在溃疡病变前后能有效减轻组织压力，有助于缓解糖尿病足并且延长患者无溃疡的时间[29]。
3 旁分泌信号促进伤口愈合
脂肪组织可以产生多种脂肪因子和细胞外囊泡，通过旁分泌方式在皮肤愈合过程中发挥重要作用。脂肪因子包括一些经典的细胞因子、趋化因子、血管活性因子、凝血因子、脂蛋白代谢调控介质及瘦素、脂联素等[30-31]。
3.1 瘦素
瘦素是第 1 个被鉴定的脂肪因子，它是由瘦素（ob）基因编码的蛋白质，主要由脂肪细胞产生[32-33]，也存在于胎盘[34]、胃[35]、骨骼肌[36]、脑和脑垂体[37]等组织。研究表明，引起 obese/obese（ob/ob）瘦素缺陷型小鼠伤口愈合延迟的原因是瘦素功能的缺失，全身和局部涂抹瘦素可以加速 ob/ob 小鼠伤口愈合[38-39]。研究表明，瘦素可以作为一种血管生成因子促进血管内皮细胞的增殖及再血管化[40-41]；可以促进伤口的再上皮化[38]；可以作为角质形成细胞的有丝分裂原，活化角质细胞的细胞外调节蛋白激酶（extracellular regulated protein kinase，ERK）信号通路，促进角质细胞的增殖及迁移[42]；可以加快角质形成细胞增殖、迁移和血管化来促进皮肤伤口愈合[43]；还可以促进Ⅰ、Ⅲ型胶原蛋白基因的表达，促进伤口部位胶原蛋白的合成，进而加快伤口愈合[44]。在皮肤修复过程中，瘦素还可能参与了免疫调节，可能作为内分泌和免疫系统间的调节剂而发挥作用[45]。瘦素同样可以促进烧伤[46-47]、口腔黏膜伤口[48-49]和胃溃疡[50]愈合。
3.2 脂联素
脂联素是一种大小为 30 kDa 的脂肪特异性分泌蛋白[51]，在调控胰岛素敏感方面发挥重要作用[52-53]。脂联素缺失或脂联素受体功能异常都会影响伤口的正常愈合，说明脂联素直接参与创伤组织的修复[54]。研究表明，脂联素作为皮下伤口愈合新的调节剂，通过脂联素受体 1（adiponectin receptor protein 1，AdipoR1）介导伤口愈合作用，上调角蛋白基因的表达和伤口边缘处再上皮化，促进胶原沉积和皮脂腺结构的形成，促进基底上皮细胞层细胞和皮脂腺细胞的增殖[55]。脂联素还可以通过角质形成细胞 AdipoR1/AdipoR2 活化 ERK 信号通路，促进角质形成细胞的增殖和迁移，完成皮肤伤口愈合[54]。成纤维细胞是主要的创伤修复细胞，它可以合成胶原蛋白等细胞外基质成分。研究表明，脂联素和瘦素都可以诱导真皮成纤维细胞的增殖，进而增加胶原蛋白和透明质酸的生成，提示脂联素对伤口修复具有积极作用[56]。众所周知，新血管的形成在伤口愈合过程中发挥重要作用。脂联素可以通过 AMP 依赖的蛋白激酶和蛋白激酶 B 信号，促进血管内皮细胞的增殖迁移及血管再生[57]，脂联素还可以活化细胞分裂周期蛋白 42 和 Ras 相关 C 3 肉毒素底物 1，促进内皮祖细胞的迁移，从而在血管化和再内皮化方面起重要作用[58]。除了促进皮肤伤口愈合外，脂联素可以有效地防止内脏组织损伤，例如心肌缺血再灌注损伤[59]、心肌再灌注损伤的机械创伤[60]、大脑和肾缺血再灌注损伤[61-62]、脂联素抑制脂多糖诱导的急性肺损伤[63]。
3.3 生长因子
脂肪组织可以分泌多种促进皮肤伤口愈合相关的生长因子，如 FGF[64]、IGF-1[65]、肝素结合表皮生长因子样生长因子[66]、VEGF、血管生成素 1[67]等。有学者对吸脂术获取的脂肪中促伤口愈合相关因子（例如瘦素、脂联素、角化细胞生长因子、aFGF、bFGF 和 VEGF）[68]及生长因子（例如 IGF-1 和 PDGF-BB）的含量进行了分析，结果证实脂肪组织中含有大量生长因子[69]。FGF 通过促进成纤维细胞、角质形成细胞增殖迁移和血管内皮细胞血管化，加快皮肤伤口的愈合[70-71]。角化细胞生长因子可以促进创面的再上皮化，VEGF 促进内皮细胞增殖迁移，在血管再生过程中发挥重要作用[72]。
3.4 脂肪组织提取物及外泌体
脂肪组织提取物作为一种无细胞的生物活性物质，不仅含有已知的生长因子，例如 VEGF、FGF-β、IGF-1、血管生成素等，还存在很多未知组分，为细胞增殖、迁移及分化创造良好的微环境，在体内诱导血管和脂肪组织再生[73-74]。 Lopez 等[75]的研究表明，脂肪组织提取物中无细胞成分，蛋白和生长因子浓度恒定，且来自自体，安全性高、操作简单、来源广泛、价格低廉，有望用于再生医学以及伤口治疗。与 Lopez 等获取脂肪组织提取物的方法不同，Bellei 等[76]通过增加对抽脂后收集的液体进行离心去除细胞碎片，得到含有大量具有保护、修复特性的生物活性成分的无细胞液体，将其命名为脂肪组织来源的细胞外部分（AT-Ex）。研究表明，脂肪组织提取物在加快伤口愈合的速度和提高愈合质量方面发挥了重要作用[77-79]。
除了脂肪因子和生长因子外，脂肪组织还通过分泌细胞外囊泡发挥调控作用[80-81]。细胞外囊泡主要分为 3 个类型：微囊泡、凋亡小体、外泌体[82]。其中，外泌体是指细胞通过胞内途径产生的直径 30～100 nm 的细胞外囊泡，由 Johnstone 等[83]于 1987 年研究绵羊网织红细胞过程中发现。体液及细胞来源的外泌体能够携带蛋白质、核酸、脂类等物质参与细胞之间的物质转导和信号交流，研究表明，终末分化细胞（例如内皮细胞、成骨细胞、神经细胞等）能够分泌外泌体，促使相应的干细胞成血管内皮分化、成骨分化、成神经分化[84-85]等。脂肪组织中成熟脂肪细胞及其他细胞组分同样能够分泌外泌体，在组织再生、血管生成、免疫调节、创面愈合中发挥作用[86-87]。Connolly 等[88]研究证实脂肪形成之前的前成脂细胞能够产生更多的细胞外囊泡。研究表明，保留腹股沟脂肪能够加速伤口愈合，瘢痕形成更少，分析原因是脂肪干细胞外泌体可以被成纤维细胞内吞，促进创面成纤维细胞大量增殖、迁移及胶原蛋白合成，从而加快创面修复[86]。通过脂肪组织悬浮培养获取的脂肪组织浸提液，能够有效促进脂肪组织工程室模型中血管及脂肪再生[89]。同时，脂肪组织来源的外泌体能够诱导脂肪干细胞分化及引发脂肪组织再生，促使内皮细胞增殖迁移及血管再生[90]。脂肪组织外泌体与脂肪干细胞外泌体相比，前者具有更好的促进成脂分化能力；高通量测序结果显示，与脂肪干细胞外泌体相比，脂肪组织外泌体中有 45 种高表达 miRNA，参与调节与创面愈合及组织再生相关的各种信号通路[87]。因此，具有获取便捷、价格低廉等优点的脂肪组织外泌体有望成为一种创面缺损修复的新方式。
4 展望
在皮肤伤口愈合和再生领域，了解脂肪组织特定作用，有助于更好地理解伤口愈合中各个成分间相互作用机制。脂肪组织作为一种内分泌器官，不但具有取材方便、创伤小等优点，同时能够以自分泌、旁分泌方式调节机体细胞生物学功能、能量代谢及组织修复再生。探讨脂肪组织调控细胞功能及组织再生机制，有望使脂肪组织成为临床治疗皮肤软组织缺损的一种新方法。
创伤、肿瘤切除等原因导致的颌面部及全身皮肤软组织缺损发病率逐年增加，造成了一定的经济、社会和公共卫生负担[1]。皮肤创面缺损因发生率高、治疗费用高，已成为亟待解决的重大医学及社会问题[2]。脂肪组织是近年来研究的热点，其结构复杂，不仅细胞种类众多，脂肪细胞群周围的网状样细胞外基质更是富含多种蛋白。越来越多的研究表明，脂肪组织不仅仅是一个简单的储能器官，还作为身体内最大的内分泌器官，通过产生和分泌多种介质，以自分泌和旁分泌方式在表皮和真皮的协同下发挥多种作用[3-4]，调控远处的靶器官，例如肝脏、骨骼肌、心血管系统、胰腺等[5]。现总结脂肪组织促进伤口愈合的研究进展，分析其临床应用前景。
1 不同类型细胞促进伤口愈合
脂肪组织中含有多种类型细胞，如脂肪细胞、前脂肪细胞、脂肪干细胞、巨噬细胞、T 细胞、内皮细胞、血管平滑肌细胞、成纤维细胞[6]。其中，脂肪干细胞与 BMSCs 相似，具有成脂、成骨、成软骨等多向分化潜能[7-8]，并且容易获取和大规模培养[9]。研究表明，脂肪干细胞具有自我更新、抗氧化、向伤口处迁移、分化成皮肤附属结构表型、分泌旁分泌信号活化成纤维细胞和角质形成细胞促进伤口愈合和再生的能力，同时低氧条件可以增强脂肪干细胞促进伤口愈合的作用[10-11]。近年来，脂肪组织干细胞凝胶在促进面部年轻化及创伤修复方面呈现广泛的应用前景[12-13]。
除了脂肪干细胞外，脂肪细胞在调控代谢[14]、免疫[15]及炎症[16]方面也发挥着重要作用。皮肤伤口愈合及再生的相关研究表明，脂肪细胞可以调控成纤维细胞的募集，是真皮重建的必需因素[17]。再生的脂肪细胞与再生的毛囊之间，在时间和空间上存在着密切关系。皮下脂肪细胞及其祖细胞信号可以促进毛囊再生，进一步完成皮肤伤口修复；同时，毛囊信号又可以刺激脂肪细胞的扩张和再生[18-20]。细菌和真菌可以活化脂肪细胞中的 Toll 和免疫缺陷信号通路[21]，然后脂肪细胞分泌抗菌肽杀灭病原菌[22]。近期有研究发现，脂肪细胞可以通过蠕动方式迁移至伤口位置，在伤口边缘形成板状伪足，紧紧密封伤口，形成防止细菌进入的屏障[23]；同时，还可以协同血细胞和巨噬细胞清除伤口碎片，局部释放抗菌肽对抗病原菌。该研究结果提示，脂肪细胞可以作为参与伤口愈合的相关细胞之一，在修复和再生领域发挥重要作用。
2 细胞外基质促进伤口愈合
脂肪组织不仅有多种类型细胞，还含有丰富的细胞外基质，蛋白多糖和纤维蛋白是两种主要的细胞外基质蛋白[24]。每个脂肪细胞周围都被厚厚的细胞外基质（基底膜）围绕，Ⅳ型胶原蛋白是基底膜的主要成分之一[25]。脂肪组织细胞外基质为细胞黏附和生长提供物理化学支持，并且含有调控血管再生、细胞增殖、细胞迁移和分化过程的信号因子[26]。Flynn[27]通过去除细胞成分，成功制备了脱细胞脂肪组织，最大程度模拟天然脂肪组织细胞外基质结构。脱细胞的目的是去除脂肪组织细胞中的油脂、核酸和产生免疫性的成分，保留内源性成分（例如胶原蛋白和生长因子），维持细胞外基质的生物活性和机械完整性。因脱细胞脂肪组织来源广泛，制备简单，无免疫原性，在组织再生、伤口愈合、药物筛选等方面有巨大的应用潜力，成为学者们关注的焦点[28]。研究者向糖尿病足患者注射同种异体脱细胞脂肪组织外基质，治疗结果提示在溃疡病变前后能有效减轻组织压力，有助于缓解糖尿病足并且延长患者无溃疡的时间[29]。
3 旁分泌信号促进伤口愈合
脂肪组织可以产生多种脂肪因子和细胞外囊泡，通过旁分泌方式在皮肤愈合过程中发挥重要作用。脂肪因子包括一些经典的细胞因子、趋化因子、血管活性因子、凝血因子、脂蛋白代谢调控介质及瘦素、脂联素等[30-31]。
3.1 瘦素
瘦素是第 1 个被鉴定的脂肪因子，它是由瘦素（ob）基因编码的蛋白质，主要由脂肪细胞产生[32-33]，也存在于胎盘[34]、胃[35]、骨骼肌[36]、脑和脑垂体[37]等组织。研究表明，引起 obese/obese（ob/ob）瘦素缺陷型小鼠伤口愈合延迟的原因是瘦素功能的缺失，全身和局部涂抹瘦素可以加速 ob/ob 小鼠伤口愈合[38-39]。研究表明，瘦素可以作为一种血管生成因子促进血管内皮细胞的增殖及再血管化[40-41]；可以促进伤口的再上皮化[38]；可以作为角质形成细胞的有丝分裂原，活化角质细胞的细胞外调节蛋白激酶（extracellular regulated protein kinase，ERK）信号通路，促进角质细胞的增殖及迁移[42]；可以加快角质形成细胞增殖、迁移和血管化来促进皮肤伤口愈合[43]；还可以促进Ⅰ、Ⅲ型胶原蛋白基因的表达，促进伤口部位胶原蛋白的合成，进而加快伤口愈合[44]。在皮肤修复过程中，瘦素还可能参与了免疫调节，可能作为内分泌和免疫系统间的调节剂而发挥作用[45]。瘦素同样可以促进烧伤[46-47]、口腔黏膜伤口[48-49]和胃溃疡[50]愈合。
3.2 脂联素
脂联素是一种大小为 30 kDa 的脂肪特异性分泌蛋白[51]，在调控胰岛素敏感方面发挥重要作用[52-53]。脂联素缺失或脂联素受体功能异常都会影响伤口的正常愈合，说明脂联素直接参与创伤组织的修复[54]。研究表明，脂联素作为皮下伤口愈合新的调节剂，通过脂联素受体 1（adiponectin receptor protein 1，AdipoR1）介导伤口愈合作用，上调角蛋白基因的表达和伤口边缘处再上皮化，促进胶原沉积和皮脂腺结构的形成，促进基底上皮细胞层细胞和皮脂腺细胞的增殖[55]。脂联素还可以通过角质形成细胞 AdipoR1/AdipoR2 活化 ERK 信号通路，促进角质形成细胞的增殖和迁移，完成皮肤伤口愈合[54]。成纤维细胞是主要的创伤修复细胞，它可以合成胶原蛋白等细胞外基质成分。研究表明，脂联素和瘦素都可以诱导真皮成纤维细胞的增殖，进而增加胶原蛋白和透明质酸的生成，提示脂联素对伤口修复具有积极作用[56]。众所周知，新血管的形成在伤口愈合过程中发挥重要作用。脂联素可以通过 AMP 依赖的蛋白激酶和蛋白激酶 B 信号，促进血管内皮细胞的增殖迁移及血管再生[57]，脂联素还可以活化细胞分裂周期蛋白 42 和 Ras 相关 C 3 肉毒素底物 1，促进内皮祖细胞的迁移，从而在血管化和再内皮化方面起重要作用[58]。除了促进皮肤伤口愈合外，脂联素可以有效地防止内脏组织损伤，例如心肌缺血再灌注损伤[59]、心肌再灌注损伤的机械创伤[60]、大脑和肾缺血再灌注损伤[61-62]、脂联素抑制脂多糖诱导的急性肺损伤[63]。
3.3 生长因子
脂肪组织可以分泌多种促进皮肤伤口愈合相关的生长因子，如 FGF[64]、IGF-1[65]、肝素结合表皮生长因子样生长因子[66]、VEGF、血管生成素 1[67]等。有学者对吸脂术获取的脂肪中促伤口愈合相关因子（例如瘦素、脂联素、角化细胞生长因子、aFGF、bFGF 和 VEGF）[68]及生长因子（例如 IGF-1 和 PDGF-BB）的含量进行了分析，结果证实脂肪组织中含有大量生长因子[69]。FGF 通过促进成纤维细胞、角质形成细胞增殖迁移和血管内皮细胞血管化，加快皮肤伤口的愈合[70-71]。角化细胞生长因子可以促进创面的再上皮化，VEGF 促进内皮细胞增殖迁移，在血管再生过程中发挥重要作用[72]。
3.4 脂肪组织提取物及外泌体
脂肪组织提取物作为一种无细胞的生物活性物质，不仅含有已知的生长因子，例如 VEGF、FGF-β、IGF-1、血管生成素等，还存在很多未知组分，为细胞增殖、迁移及分化创造良好的微环境，在体内诱导血管和脂肪组织再生[73-74]。 Lopez 等[75]的研究表明，脂肪组织提取物中无细胞成分，蛋白和生长因子浓度恒定，且来自自体，安全性高、操作简单、来源广泛、价格低廉，有望用于再生医学以及伤口治疗。与 Lopez 等获取脂肪组织提取物的方法不同，Bellei 等[76]通过增加对抽脂后收集的液体进行离心去除细胞碎片，得到含有大量具有保护、修复特性的生物活性成分的无细胞液体，将其命名为脂肪组织来源的细胞外部分（AT-Ex）。研究表明，脂肪组织提取物在加快伤口愈合的速度和提高愈合质量方面发挥了重要作用[77-79]。
除了脂肪因子和生长因子外，脂肪组织还通过分泌细胞外囊泡发挥调控作用[80-81]。细胞外囊泡主要分为 3 个类型：微囊泡、凋亡小体、外泌体[82]。其中，外泌体是指细胞通过胞内途径产生的直径 30～100 nm 的细胞外囊泡，由 Johnstone 等[83]于 1987 年研究绵羊网织红细胞过程中发现。体液及细胞来源的外泌体能够携带蛋白质、核酸、脂类等物质参与细胞之间的物质转导和信号交流，研究表明，终末分化细胞（例如内皮细胞、成骨细胞、神经细胞等）能够分泌外泌体，促使相应的干细胞成血管内皮分化、成骨分化、成神经分化[84-85]等。脂肪组织中成熟脂肪细胞及其他细胞组分同样能够分泌外泌体，在组织再生、血管生成、免疫调节、创面愈合中发挥作用[86-87]。Connolly 等[88]研究证实脂肪形成之前的前成脂细胞能够产生更多的细胞外囊泡。研究表明，保留腹股沟脂肪能够加速伤口愈合，瘢痕形成更少，分析原因是脂肪干细胞外泌体可以被成纤维细胞内吞，促进创面成纤维细胞大量增殖、迁移及胶原蛋白合成，从而加快创面修复[86]。通过脂肪组织悬浮培养获取的脂肪组织浸提液，能够有效促进脂肪组织工程室模型中血管及脂肪再生[89]。同时，脂肪组织来源的外泌体能够诱导脂肪干细胞分化及引发脂肪组织再生，促使内皮细胞增殖迁移及血管再生[90]。脂肪组织外泌体与脂肪干细胞外泌体相比，前者具有更好的促进成脂分化能力；高通量测序结果显示，与脂肪干细胞外泌体相比，脂肪组织外泌体中有 45 种高表达 miRNA，参与调节与创面愈合及组织再生相关的各种信号通路[87]。因此，具有获取便捷、价格低廉等优点的脂肪组织外泌体有望成为一种创面缺损修复的新方式。
4 展望
在皮肤伤口愈合和再生领域，了解脂肪组织特定作用，有助于更好地理解伤口愈合中各个成分间相互作用机制。脂肪组织作为一种内分泌器官，不但具有取材方便、创伤小等优点，同时能够以自分泌、旁分泌方式调节机体细胞生物学功能、能量代谢及组织修复再生。探讨脂肪组织调控细胞功能及组织再生机制，有望使脂肪组织成为临床治疗皮肤软组织缺损的一种新方法。