Effect of different additive ingredients on the activity of adipocytes: research progress and application status

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2017.32.023

Abstract

Abstract:

BACKGROUND: Autologous adipose tissue has become an ideal filling material due to the fact that it has no rejection reaction, but has abundant source, good texture and appearance after transplantation, and low cost.
OBJECTIVE: To review the research advance in the effect of different additive ingredients on the activity of adipocytes.
METHODS: A computer-based retrieval of CNKI, WanFang, VIP, PubMed, Elsevier, and Embase databases was conducted for the articles about adipocyte viability using the keywords of “autologous adipose tissue, rate of survival, stromal vascular fraction, platelet-rich plasma, growth factor, adipose derived stem cells, leptin” in English and Chinese, respectively. Finally 47 eligible articles were included for further analysis.
RESULTS AND CONCLUSION: Autologous fat transplantation still holds some limitations. It has been found that the survival rate of single autologous fat globules is less than 60%. The high absorption rate of adipose tissues, cyst, calcification and other complications after transplantation restrict its far-ranging application. In order to improve the survival rate of transplanted adipose tissues, most of scholars have been trying to improve the method of liposuction, cryopreservation conditions, or add different ingredients such as platelet-rich plasma and stromal vascular fraction. The stromal vascular fraction, platelet rich plasma, adipose derived stem cells, botulinum toxin A, and some cytokines have been confirmed to be feasible and effective according to a series of trials; however, the studies on leptin and some other kinds of cytokines and drugs still in the experimental stage, which need to be explored in depth.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

Key words: Adipocytes, Transplantation, Tissue Engineering

CLC Number:

R318

Sun Yin1, Wei Guo-qian1, Gu Luo-sha2, Gu Jin-song3. Effect of different additive ingredients on the activity of adipocytes: research progress and application status[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2017, 21(32): 5221-5226.

Figures/Tables 2

2.1 基质血管成分由于在能量调控、炎症反应和免疫应答方面的作用，脂肪组织已被认为是一个内分泌器官。除此之外，脂肪组织还是多功能细胞(具有多向分化潜能)的来源之一，而多功能细胞就存在于脂肪组织基质血管成分中(见图1)[2]。脂肪组织中的基质血管成分是脂肪组织经过胶原酶消化、过滤、离心、除去成熟脂肪细胞后获得的产物。基质血管成分易于从脂肪组织中提取，并含有大量脂肪组织来源干细胞。从人类乳房、内脏脂肪组织中获取的基质血管成分含有内皮细胞、非特征性基质细胞、血液细胞及组织型巨噬细胞[3]。此外，基质血管成分细胞还是造血祖细胞和中胚层干细胞 (可以分化为骨、软骨、肌肉、神经细胞)的来源之一[4]。有研究发现，基质血管成分细胞在移植后能够自发地向脂肪细胞分化，有促进脂肪组织再生的作用；同时也能向内皮细胞分化，参与脂肪移植物内新生血管的形成过程[2]。孙凯等[5]选择了24例行面部脂肪填充的患者，将静置、纯化后的自体颗粒脂肪加入自身基质血管成分，再将此混合物移植到面部，术后随访1年，满意率为 100%，移植受区皮肤较术前白皙、细嫩；而46例未加入基质血管成分的对照组均存在移植后脂肪组织不同程度的吸收。该研究表明，基质血管成分可以提高自体颗粒脂肪的存活率。混合基质血管成分的脂肪移植于鼻唇沟部位效果最好，其余为颧骨周围以及眶下区，表明基质血管成分在面部深皱纹的区域较其他区域明显。朱茗等[4]从临床抽脂患者获取脂肪组织并提取其中基质血管成分及脂肪来源干细胞，将其分别与裸鼠的脂肪组织混合后移植于其背部的皮下组织，术后3个月发现，基质血管成分、脂肪来源干细胞各自均能有效提高脂肪移植成活率。 2.2 脂肪来源干细胞脂肪来源干细胞是指从脂肪组织中分离提取出的贴壁生长、具有可塑性、黏附性和多向"

分化能力的细胞群。近年研究发现，脂肪来源干细胞作为种子细胞，能促使血管、骨、软骨、肌腱、神经、皮肤等组织的修复、再生及更新[6]，并能分泌血管内皮生长因子、肝细胞生长因子和胰岛素样生长因子等细胞因子。脂肪来源干细胞还能转化为新生代脂肪细胞，现有的成熟脂肪细胞凋亡后，新生代脂肪细胞会对脂肪组织进行补充。在此研究基础上，Matsumoto等[7]提出了脂肪来源干细胞辅助自体脂肪移植的概念，研究发现加入脂肪来源干细胞的脂肪移植可使脂肪细胞成活率在单纯脂肪颗粒移植的基础上提高35%。国内已有学者将脂肪来源干细胞辅助自体脂肪移植应用于临床隆胸[8-9]，观察认为，术中添加脂肪来源干细胞能减少脂肪颗粒液化、感染等并发症，具有促进移植物血管再生、提高脂肪细胞存活率、减少手术次数等优点。随访发现术后3个月，乳房内保存的移植脂肪基本存活，之后乳房的隆起效果不再发生变化，不同年龄的患者均可获得满意的临床效果。Tian等[10]比较了加入同种同源、同种异源的脂肪来源干细胞应用于大鼠脂肪移植的效果，从称质量、光镜观察、血管密度测定等几方面评定效果得出结论，异体脂肪来源干细胞和自体来源的脂肪来源干细胞都能较高程度的提高大鼠移植脂肪组织的成活率。但目前脂肪来源干细胞的应用仍有许多重要问题有待探索解决，有研究显示，长时间培养的脂肪来源干细胞可使免疫缺陷小鼠发生肿瘤[11]，故尚需临床大样本进行长期观察研究，以确定其移植后的安全性。 2.3 富血小板血浆富血小板血浆是由全血离心得到的含有高浓度血小板的血浆，富含来源于血小板的多种生长因子和黏附分子。研究表明只有当富血小板血浆中血小板计数达到109 L-1，或全血血小板数的4-7倍，才能取得有效的临床效果[12]。血小板中含有α颗粒和高密度颗粒，而每个血小板中大约含有50-80个α颗粒。目前已证实α颗粒中至少有7种能够激活创面修复的生长因子，包括3种血小板衍化生长因子、两种转化生长因子β、血管内皮生长因子、表皮生长因子以及3种细胞黏附蛋白(纤维蛋白原、纤维连接蛋白和玻连蛋白)[13]。富血小板血浆中基质细胞衍生因子１、胰岛素样生长因子1、碱性成纤维细胞生长因子和血管内皮生长因子等[14]，是目前认为促进血管生成及前脂肪细胞分化的生长因子。血小板激活后可以释放生长因子，它的激活是α颗粒与血小板膜融合、胞吐释放蛋白、通过添加组蛋白和碳水化合物使侧链活化的过程。富血小板血浆的激活方法影响富血小板血浆中生长因子的释放。Kim等[15]比较了4种不同激活方式的富血小板血浆应用于脂肪移植的疗效，使用0.1%Triton-X(或142.8 U/mL凝血酶与14.3 g/L CaCl2•2H2O混合)激活会使血小板衍生生长因子和转化生长因子β的释放更充分，获得含量更高的生长因子；在20 mg/L胶原蛋白预先激活后添加10 U/mL凝血酶和2 mLCaCl2•2H2O，会使血管内皮生长因子含量更高；单纯使用10%CaCl2•2H2O激活获得的成纤维细胞生长因子的含量更高，因此不能说哪种激活方法更好，但可根据需要侧重选择。 Salgarello等[16]将自体脂肪组织与富血小板血浆按9∶1混合移植用于乳房重建(采用梯度离心法以1 100×g离心10 min制备富血小板血浆，加入氯化钙激活)，术后1年，富血小板血浆混合脂肪移植组的体积维持率为69%，而单纯脂肪移植组只有39%。此外，Gentile等[17]报道添加富血小板血浆与添加基质血管成分辅助人体脂肪移植的体积维持率分别为69%、63%，二者效果相似。Cervelli等[18]进一步研究发现，已激活的富血小板血浆对脂肪来源干细胞的增殖有促进作用，40%体积比的富血小板血浆是最佳的混合比例，能促进人面部移植脂肪的体积维持达50周。但不同动物间富血小板血浆与脂肪颗粒混合的最适比例各不相同，需研究、探讨，制定标准的人类富血小板血浆制备和激活方法[19]。目前，多数研究证实，富血小板血浆能提高脂肪细胞的存活率和促进血管新生，提高移植脂肪组织的体积维持率，当富血小板血浆中的生长因子持续、缓慢释放时效果更佳。富血小板血浆还能减轻炎症反应程度和减少囊肿形成，对体外培养人原代脂肪来源干细胞的增殖有促进作用[20]。 2.4 细胞因子为增加移植后脂肪组织的血供，研究者们发现了一些促进移植后血管形成的细胞因子，如白细胞介素8、血管内皮生长因子、碱性成纤维细胞生长因子、肝细胞生长因子、血管生成素1等(表1)。王少华等[27]在自体脂肪移植的动物实验中分别加入碱性成纤维细胞生长因子、血管内皮生长因子、表皮生长因子、胰岛素，通过重量测定、苏木精-伊红染色"

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