表皮干细胞:实现创面由解剖修复到功能修复飞跃的新策略

随着社会的发展和科技的进步 ,在基本完成加速受创皮肤解剖修复之后 ,如何重建和恢复受创皮肤的功能已成为组织修复领域需要解决的重大问题。皮肤组织工程学概念的引入 ,使得组织修复由解剖修复模式飞跃为功能修复模式成为可能。近来研究表明 ,皮肤组织特异性干细胞—表皮干细胞是皮肤及其附属器发生、修复、改建的关键性源泉 ,深入开展以表皮干细胞为核心的相关基础理论研究 ,如修复细胞的增殖、迁移、胞外基质的合成与分泌、生长因子与基质信号的传递等 ,对于促进皮肤功能和结构的生理性修复意义重大。国外在有关表皮干细胞的分离鉴定、特…     

利用成体干细胞可塑性潜能重建受创皮肤解剖和生理功能研究的现状与展望

成体干细胞可塑性研究是近年来细胞生物学研究的一个重要领域。近年来 ,国内外已有较多资料证明采用成体骨髓间充质干细胞 (MSCs)治疗心肌梗死等取得了显著疗效。在大面积创、烧伤创面治疗中 ,尽管既往采用的生长因子等疗法显著缩短了创面愈合时间 ,但这种方法尚不能完全满足人们对修复创面功能重建的需要。因此 ,如何在重建受创组织解剖结构的同时恢复其生理功能已成为当前创伤修复领域急待解决的重要课题 ,而利用干细胞可塑性的潜能为解决这一问题提供了可能。一、创面功能性修复研究面临的新问题与成体干细胞研究对解决这些问题的作用…     

干细胞在皮肤创面修复应用中的研究进展

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。     

表皮干细胞的研究近况

目前临床上虽然基本解决了大面积深度烧伤后的创面覆盖问题 ,但仍存在局部皮肤薄弱、抗拉及磨擦能力差等不足 ,特别是无皮肤附件 ,严重影响患者的生活质量。近来研究表明 ,表皮干细胞是皮肤发生、修复、改建的关键性源泉[1] ,了解表皮干细胞增殖分化及其调控机制 ,对于促进皮肤功能和结构的生理性修复意义重大。一、表皮干细胞的定位表皮干细胞为组织特异性干细胞 ,在胎儿期主要集中于初级表皮嵴 ,至成人时呈片状分布在表皮基底层。毛囊隆突部亦含有丰富的干细胞[1,2 ] ,基于Ｍｉｃｈａｅｌ等[3] 对角膜表皮干细胞与短暂扩充细胞的研究 ,Ｔ…     

脂肪间充质干细胞促进皮肤创面修复及其作用机制探讨

大面积深度烧伤以及慢性难愈性创面修复一直是临床治疗的难点.随着干细胞研究的开展和深入,体内外实验证明位于皮下脂肪组织内的脂肪干细胞[1](adipose-derived stem cells, ADSCs)可以有效促进皮肤创面愈合.皮肤创面愈合[2]是一个复杂的多因素过程,涉及炎症反应、细胞增殖、细胞迁移、再上皮化、血管生成、细胞外基质沉积以及重塑等多方面.在创伤条件下,伤口渗液和其中的炎性因子以及有丝分裂原等趋化因子促进ADSCs增殖,向伤口迁移[3].实验证明,ADSCs在体、内外均可以向皮肤表皮细胞、成纤维细胞和血管内皮细胞等多种细胞分化,分泌多种生物活性分子限制炎症和凋亡、促进血管形成、促进创周组织细胞,参与损伤修复等,最终实现促进创面愈合的作用.     

创面愈合过程中创缘表皮干细胞的异位

目的观察创缘表皮干细胞在全层皮肤创面愈合过程中的分布特征,初步探讨其在创面愈合过程中的作用.方法将已行BrdU活体标记的 20只Wistar大鼠背部制备4个为2.54 cm2的全层皮肤创面,分别于伤后3、7、14和21 d(n=5)行组织学检查,动态观察创面愈合情况,并行β1整合素、角蛋白19(K19)与BrdU免疫组织化学法检测表皮干细胞在创面愈合过程中的分布情况.结果创面愈合率为83.75%(61/80).所有创面肉芽组织于各时相点均未见β1整合素、K19阳性细胞出现,但于创缘表皮的棘层或颗粒层均出现散在的β1整合素、K19和BrdU阳性细胞.且越接近创面阳性细胞越密集,组织学上与基底层的阳性细胞无直接联系;其数量随创面的缩小逐渐增加,直至创面愈合.创面上皮化后,阳性细胞逐渐减少,并随愈合创面表皮脚的出现而消失.而感染创面的阳性细胞数量明显少于未感染创面.结论表皮干细胞能主动参与创面的修复,创缘的表皮干细胞异位的主要功能可能是促进创面再上皮化.     

毛囊干细胞表皮膜片修复裸鼠皮肤缺损的实验研究

目的开发新的组织工程表皮替代物,利用毛囊干细胞-壳聚糖明胶膜片(Chitosan-gelatin membrane,CGM)进行修复裸鼠皮肤缺损的实验研究。方法将体外扩增培养的毛囊干细胞接种于CGM,构建组织工程表皮膜片,裸鼠背部作直径1cm的全层皮肤缺损,将毛囊干细胞-CGM复合物覆盖创面。回植后1周、4周和12周分别进行组织学和免疫组织化学检测。结果毛囊干细胞在CGM上生长良好。毛囊干细胞-CGM修复裸鼠后1周切片示创面有新生上皮覆盖,表皮分化良好,而对照组残留较大未愈创面。修复后4周和12周可见对照组收缩较实验组显著。结论体外构建的毛囊干细胞-CGM可以修复裸鼠皮肤缺损。     

表皮干细胞在皮肤创面修复中的作用与机制研究进展

表皮干细胞在皮肤自我更新、创面修复、再上皮化过程中发挥关键作用。单细胞测序、基因敲除等新技术新理念的出现进一步揭示了表皮干细胞维持表皮自我更新、参与创面修复的新机制, 为创面修复提供了新思路。该文回顾了近年来关于表皮干细胞的增殖、分化、迁移的机制, 通过对表皮干细胞异质性与可塑性相关研究的分析, 进一步加深对表皮干细胞生理功能的理解;结合表皮干细胞在创面修复领域中的应用进展, 为从事创面修复相关工作的临床与基础研究工作者提供参考。     

创面愈合过程中创缘表皮干细胞的再分布

目的研究皮肤干细胞在全层皮肤创面愈合过程中的分布与增殖分化特征,以及该特征在创面愈合过程中的作用.方法10只Wistar大鼠背部各制备4个面积为2.54cm2的全层皮肤创面,将刨面随机分为2组,即银锌霜治疗组(20个创面),空白对照组(20个创面).分别于伤后3d、1周、2周和3周以组织学检查动态观察各组治疗效果,并以β1整合素、角蛋白19(K19)免疫组化法检测表皮干细胞在创面愈合过程中的表达情况.结果两组创面愈合率为银锌霜组80%(16/20),对照组60%(12/20).两组创面肉芽组织于各时相点均未见β1整合素、K19阳性细胞出现,但于创缘表皮的棘层或颗粒层出现了散在的β1整合素和K19同时染色阳性细胞.且越接近创面这些阳性细胞越密集,组织学上与基底层的阳性细胞无直接联系,其数量随着创面的缩小渐渐增加,直到创面愈合.上皮化后,这些阳性细胞逐渐减少,并随着愈合创面表皮脚的出现而消失,而感染创面的阳性细胞数量明显少于未感染创面的阳性细胞数.结论表皮干细胞能动地参与创面的修复,创缘表皮干细胞再分布的主要功能可能促进创面再上皮化.     

组织工程口腔黏膜固有层修复皮肤缺损的初步研究

目的探讨两种组织工程口腔黏膜固有层移植修复皮肤缺损的效果.方法分别以胶原凝胶和壳多糖-胶原凝胶为网架与体外培养的Wistar大鼠口腔黏膜成纤维细胞构建胶原凝胶口腔黏膜固有层(fibroblast-populated collagen lattice,FPCL)、壳多糖-胶原凝胶口腔黏膜固有层(fibroblast -populated chitosan collagen lattice,FPCCL),用BrdU标记其中的成纤维细胞后,移植修复同种异体大鼠背部全层皮肤圆形缺损.将36只21～25周龄Wistar大鼠分为FPCL组、FPCCL组及创口仅覆盖纱布的对照组,每组12只.术后行大体观察创面愈合情况;4、7、14和21 d 3组创面直径测量;组织学及免疫组织化学染色观察其组织修复情况.结果术后大鼠创面均无感染,创面结痂在14及17 d自然脱落,创面逐渐愈合,被新生表皮覆盖,术后21 d新生皮肤光滑,颜色与正常皮肤接近,无体毛.术后各时间点3组创面直径均逐渐变小,差异有统计学意义(P＜0.01),14 d以后,创口大小较稳定.术后7 d,FPCL组受植创面比FPCCL组受植创面和对照组创面小(P＜0.01).组织学观察:术后7 d,3组创面未完全表皮化;14、21 d,FPCL组、FPCCL组受植区完全表皮化,有钉突,对照组无明显钉突,表皮已分层,基底细胞层完整,最表面有角化物;真皮中新生胶原纤维细,含毛细血管.免疫组织化学染色显示,FPCL组、FPCCL组术后各时间点阳性成纤维细胞出现在肉芽组织的细胞密集处和新生真皮中,与新生肉芽组织共同参与了皮肤缺损的修复重建,未出现免疫排斥现象.结论口腔黏膜成纤维细胞作为修复皮肤缺损的种子细胞是可行和有效的,壳多糖胶原凝胶在限制受植区创面收缩变小方面优于单纯胶原凝胶.FPCL和FPCCL两组新生皮肤的质量优于对照组,两种组织工程口腔黏膜固有层作为皮肤缺损区永久性真皮替代物是可行和有效的.     

荷载角质细胞生长因子纳米微囊组织工程皮肤修复裸鼠皮肤缺损

目的 研究荷载角质细胞生长因子(keratinocyte growth factor,KGF)纳米微囊的新型组织工程皮肤对裸鼠皮肤缺损的修复效果及特点.方法 采用超声乳化一溶剂挥发法及低温干燥法,制备KGF纳米微囊,并构建KGF-脱细胞真皮基质(acellular dermal matrix,ADM);分离培养和鉴定人表皮干细胞群和成纤维细胞;接种表皮干细胞群于KGF-ADM之上,观察其生长情况;将荷载KGF纳米微囊的组织工程皮肤移植于裸鼠皮肤缺损处,以无KGF纳米微囊的组织工程皮肤为空白组,以其自体皮肤移植作对照组.于术后2,6周时分别观察修复区组织学愈合及皮片挛缩情况,并应用抗人角蛋白10及β1-整合素免疫荧光检测修复区表皮和真皮层细胞来源、分化及生长情况.结果 表皮干细胞群在KGF-ADM表面生长良好,粘贴紧密,可见到多角形的终末表皮细胞及小圆形的表皮干细胞,活性良好,有连接成片的趋势,部分形成克隆团块.以荷载KGF纳米微囊组织工程皮肤修复裸鼠皮肤缺损,2、6周时修复效果均优于空白组及对照组,移植的组织工程皮肤边缘可与邻近皮肤完全融合,但存在一定的挛缩.镜下可见修复区组织工程皮肤表皮细胞分层良好,与ADM紧密结合,能产生正常角质层.6周时实验组修复区组织工程皮肤切片免疫荧光检测,基底层仍存有少量β1-整合素阳性的表皮干细胞或短暂扩充细胞.结论 所构建的荷载KGF纳米微囊组织工程皮肤修复裸鼠皮肤缺损的效果,优于无KGF纳米微囊的普通组织工程皮肤及裸鼠自体全厚皮片移植修复效果.     

表皮干细胞：从基础到临床

创伤后组织结构和功能的快速修复是微创治疗的热点研究内容之一。为实现上述目的,各种生物学技术已渗透到该领域内,包括干细胞技术、再生医学、材料科学、纳米技术等。在干细胞技术领域,表皮干细胞（ epidermal progenitors ,EP ）被认为是一种专能干细胞,主要分布于皮肤表皮基底部和毛囊隆突中,不但能维持皮肤的更新代谢,而且能有效促进皮肤创伤后的修复,已成为创伤修复领域的研究热点。从1975年Rheinwald 和Green［1,2］成功进行体外表皮角朊细胞培养并提出表皮层内存在具有干细胞特性的细胞开始,到后来在Wistar大鼠及57BL／6J小鼠等动物内成功获取EP［3,4］,人们在持续补充对EP认知的同时,不断尝试各种生物学技术与EP相结合,拓宽其临床应用范围。     

Wnt信号通路在微环境中调控毛囊干细胞的研究进展

近年来,皮肤毛囊干细胞(hair follicle stem cells,HFSC)已成为国内外在创伤修复领域的研究热点,组织工程皮肤和皮肤创面的干细胞移植在临床应用已充分说明干细胞在再生医学治疗的潜能.如何更好地阐明信号通路在调控干细胞促进组织修复过程中所发挥的作用,从而可以进一步了解干细胞的生物学特性,是我们需要解决的问题.     

组织工程皮肤修复全层皮肤缺损的实验研究

目的 探索由人表皮干细胞、成纤维细胞与纤维蛋白支架构建的组织工程皮肤修复全层皮肤缺损的可行性. 方法 将人全层皮肤采用胰蛋白酶消化法使表皮干细胞和真皮成纤维细胞分离后,分别在无血清培养基中行原代及传代培养.将体外扩增培养至第3、4代的表皮干细胞(5×104/mL)和真皮成纤维细胞(1×104/mL)共0.5 mL与纤维蛋白支架(0.5 mL)混合凝固构建组织工程皮肤.取4～5周龄雄性裸鼠45只,体重19.5～20.3 g,平均20.0 g,制备背部全层皮肤缺损模型.随机分为5组,每组9只,分别为空白对照组(C组),创面仅覆盖凡士林油纱,自然愈合;单纯支架组(F组),创面移植无细胞的纤维蛋白支架;表皮支架组(S组),创面移植含有表皮干细胞的纤维蛋白支架复合物;成纤维细胞支架组(Fb组),创面移植含有成纤维细胞的纤维蛋白支架复合物;组织工程皮肤组(T组),创面移植组织工程皮肤.术前及术后1、3、6、8周行全身及移植部位大体观察;移植后3、6、8周,取材行组织学、免疫组织化学及扫描电镜观察. 结果 细胞培养4周后,表皮干细胞培养皿内可见圆形细胞,在加有BrdU的培养液中培养6 d后可见BrdU染色阳性细胞;成纤维细胞培养皿内可见梭形细胞.构建的组织工程皮肤可见CK19免疫荧光染色阳性细胞、Nestin染色阳性细胞.移植后T组新生皮肤较其余各组生长快、瘢痕轻.术后6周,C、F、S、Fb及T组皮肤厚度分别为(0.460 ±0.049)、(0.480 ±0.055)、(0.540 ±0.043)、(0.510 ±0.032)及(0.60 ±0.047)mm,T组明显厚于其余各组,且差异有统计学意义(P＜0.05).术后3、6、8周,HE染色及扫描电镜示,T组新生表皮层数及真皮成纤维细胞、血管数量均多于其余各组,且T组真皮血管及胶原纤维排列均较其余各组整齐;术后3周,Ⅳ型胶原免疫组织化学染色显示,T组已形成连续的染色带,而其余各组均不连续;术后6周,CK14免疫组织化学染色显示,T组可见阳性细胞,其余各组均未见. 结论 用表皮干细胞、成纤维细胞及纤维蛋白支架构建的组织工程皮肤移植后能使创面迅速愈合,可望成为一种较理想的组织工程皮肤.     

深入开展组织由解剖修复到功能性修复的应用基础研究

尽管创面愈合与组织再生修复是一个十分古老的课题 ,近十余年来 ,人们对这一领域的进展仍然高度重视 ,并相竞开展研究。其主要原因有两个方面 :一是现代高新生物技术的发展 ,特别是克隆技术、分子生物学技术、组织工程技术以及干细胞技术的发展和应用 ,为我们深入开展创面愈合与组织再生修复的基础理论研究和在实际应用中实现理想化的组织修复提供了美好的前景 ;二是广大的伤病员 ,特别是大面积深度烧伤病人 ,已不再满足于目前临床上常用的治疗手段所能提供的治疗结果 ,他们希望修复后的创面不但在外观形态与功能上要与正常皮肤相近 ,而且还…     

脂肪干细胞来源外泌体在皮肤创面修复中的作用机制

皮肤创面修复有多种方法,但均存在一定的局限性.近年来,有关脂肪干细胞来源外泌体的研究日益增多,大量研究表明脂肪干细胞来源外泌体在皮肤创面修复过程中具有积极的作用.本文对脂肪干细胞来源外泌体在皮肤创面修复中的作用机制研究进行综述,并展望其在皮肤组织再生领域的应用前景.     

表皮细胞生长因子通过诱导皮肤干细胞分化加速受创表皮再生的研究

目的：从皮肤干细胞增殖分化角度研究表皮细胞生长因子（EGF）加速受创皮肤再生的机制。方法：8例经EGF治疗创面于治疗后8天及14天对创面边缘部进行活检取材。用常规病理与SP免疫组织化学法研究β1整合素、角蛋白19（K19）、角蛋白14（K14）以及角蛋白10（K10）在不同修复阶段修复表皮的表达特征。另选研究β1整合素、角蛋白19（K19）、角蛋白14（K14）以及角蛋白10（K10）在不同修复阶段修复表皮的表达特征。另选7例同期未经EGF治疗创面为对照。结果：常规病理学检查与对照创面相比，EGF治疗创面后8天可见表皮层增厚，表皮脚增粗，治疗后14天以上特征更为明显。SP免疫组织化学对β1整合素与K19染色表明，EGF治疗8天的创面表皮干细胞与短暂扩充细胞不仅数量多，而且体积增大，治疗后14天创面面生表皮的棘细胞层中有干细胞岛出现。对照治疗后8天与14天创面除有一定数量的β1整合素与K19阳性染色细胞外，未见干细胞岛出现，在EGF治疗和对照治疗创面，治疗后8天及14天，K16、K10表达均见于再生上皮的表层，即那些已失去增殖能力与终末分化细胞。结论：EGF促进损伤皮肤再生的主要机制之一可能与它能诱导皮肤干细胞快速定向分化有关。     

影响皮肤干细胞增殖与分化的信号转导途径及其分子调控机制研究进展

皮肤干细胞是皮肤发生、修复、改建的重要“源泉”，为修复因外伤、感染等导致的皮肤缺损所必需。烧伤创面、供皮区创面以及其他创面的修复离不开皮肤干细胞的增殖与分化。皮肤干细胞具有很强的增殖能力，但在正常稳定条件下，则处于相对静息状态。本文就近年来表皮干细胞向终末角质细胞增殖分化过程中研究较多的信号转导通路综述如下。[第一段]     

表皮干细胞增殖分化的分子调控机制

皮肤作为人体最大的组织器官，覆盖于人体的外表，是医学美学美容研究的主要组织器官。近年来的研究表明，皮肤表皮细胞的自我更新、再生修复以及衰老退变是由来自毛囊或表皮基底层的成体干细胞——表皮干细胞的增殖分化所决定的。对于表皮干细胞的深入研究，将对烧创伤创面修复机制、皮肤年轻化医学美容提供强有力的实验依据及新技术、新方法。     

特殊部位自体微粒皮修复大面积深度烧伤创面疗效观察

本研究前瞻性观察了以富含上皮细胞或表皮干细胞的特殊部位(腋窝、耻骨联合部、阴茎体和阴囊等处)正常皮肤作为自体微粒皮源,移植修复大面积深度烧伤创面的临床效果.旨在为解决严重烧伤,尤其是伴有头皮严重毁损患者皮源缺乏问题提供新方法.