汗腺再生的研究进展

孙锐光 肖志波

严重皮肤烧、创伤的治疗目的是加快创面愈合速度和提高创面愈合质量。目前，加快创面愈合速度的问题已基本得到解决，而人们则越来越重视创面愈合的质量，即如何减少瘢痕和重建皮肤附属器，更好地恢复皮肤功能。汗腺功能的恢复具有重要的意义，本文回顾了近年来汗腺再生的研究进展，主要涉及干细胞和组织工程皮肤方面的内容，现综述如下。

1汗腺概况及功能

汗腺是重要的皮肤附属器，分为外泌汗腺和顶浆汗腺，又称为小汗腺和大汗腺。外泌汗腺可达数百万个，遍布于人体表面，在手掌和脚底处的皮肤处最多[1]。其导管细直，分泌部较粗，位于真皮层和皮下组织中，呈盘曲状；管腔较小,开口于皮肤表面，分泌以水盐为主要成分的汗液。顶浆汗腺数量较少,开口于毛囊管，分布于身体多毛的区域,如腋窝和会阴；分泌没有气味却富含多种有机成分的汗液,但可由细菌进一步分解生成散发臭味的混合物，常可在腋臭患者身上发现。

汗腺的主要功能是分泌低渗汗液，并通过其蒸发散热来调节体温，是体温调节的重要结构；排汗的同时可排泄某些代谢终产物和毒素。汗腺分泌物可湿润手掌和足跖部皮肤，使其抓握力和敏感性增强。人体排汗功能减弱或丧失,可直接导致体温调节功能障碍体温不断升高，导致高热、中暑、休克甚至死亡，严重影响患者的生活质量[1]。

2干细胞诱导分化为汗腺细胞

2.1表皮干细胞与汗腺再生：表皮干细胞是皮肤组织中的特异性干细胞，既能分化为各种表皮细胞，又能分化为各种皮肤附属器[2]，是组织工程皮肤理想的种子细胞。研究汗腺的发生机制并据此诱导表皮干细胞定向分化为汗腺上皮细胞，是汗腺再生的重要途径。研究证明表皮干细胞有分化为汗腺细胞的潜能[3-4]。表皮干细胞主要位于表皮基底层和毛囊隆突(bulge)部[2]。大面积深度皮肤烧伤患者的皮肤及其附属器尽毁，不能提供足够数量的表皮干细胞。汗腺再生的关键问题是干细胞分化，而干细胞数量不足则是阻碍汗腺再生的重要原因。为弥补自身表皮干细胞不足，国内外学者纷纷研究开发其他类型的干细胞并取得了较大进展。

2.2胚胎干细胞(ES细胞)源性表皮干细胞与汗腺再生:研究表明，将小鼠或人的ES细胞和人羊膜共培养，可诱导ES细胞分化为表皮样干细胞，将其种植在裸鼠皮下、腹腔或肾被囊微环境中的均可分化为角化复层扁平上皮和类似汗腺等皮肤附属器的结构 [5-7], 未见畸胎瘤生成。说明与羊膜共培养后,ES细胞定向分化为表皮样干细胞,失去全能性而主要向表皮样组织分化。目前，胚胎干细胞的研究应用多涉及伦理学问题且数量来源有限，严重限制了其研究和应用。

2.3骨髓干细胞与汗腺再生:机体损伤时骨髓间充质干细胞(BM-MSCs)能特异性趋化到损伤部位并分化形成相应的细胞来修复损伤的现象，使人们思考能否以骨髓干细胞再生和重建汗腺。Li等[8]证实经诱导后具有汗腺细胞表型的骨髓干细胞能显著地促进鼠受损汗腺结构与功能的修复，再生的汗腺具有分泌汗液的功能。盛志勇等[9]将具有汗腺细胞表型的自体骨髓间充质干细胞移植到烧伤患者切除瘢痕的创面，从结构上证实汗腺组织再生的同时也从功能学证实再生汗腺组织能分泌与正常汗液理化性质相同的汗液。付小兵等[10]对用上述方法治疗的患处进行免疫组织化学检测，发现再生汗腺的组织中均有神经与血管分布,提示再生的汗腺组织受到新神经的支配和新生血管的血液供应。

骨髓采集对患者会造成一定程度的创伤,容易给患者造成心理压力；而且骨髓采集的量有一定限制，难以满足全身大面积烧伤患者对大量干细胞的需要。此外，由于接受该方法治疗的患者数量和治疗面积非常有限,术后随访时间较短，因此,还需要对该方法进行进一步的基础和临床研究及长期的术后随访，以评估其确切疗效。

2.4脐带间充质干细胞与汗腺再生: Xu等[11]将人脐带间充质干细胞(umbilical cord mesenchymal stem cell s, UC - MSCs )在汗腺细胞条件培养基中培养，发现诱导后这些细胞表达汗腺细胞标志和汗腺发育基因，表明分化后的人脐带间充质干细胞有能力分化为汗腺样细胞。Yang等[12]首次用无动物血清培养基(ASFCM)扩增人脐带间充质干细胞，发现像正常条件培养的间充质干细胞一样，人脐带间充质干细胞在无动物血清培养条件下也能诱导表达汗腺细胞标记物和发育基因。脐带间充质干细胞与BM-MSCs生物学性质相似，取材方便且对身体不会造成创伤,免疫原性更低, 细胞分化能力更强，是组织工程皮肤更为理想的种子细胞。

2.5有潜力的其他新型干细胞:诱导多能干细胞(iPS)除具有胚胎干细胞的众多特点外，还具有来源广泛且不受患者年龄和身体状况的限制,不涉及伦理学问题等优点。目前其存在的问题主要是：①产生iPS的效率低；②使用能在宿主动物导致癌症的c-myc 转基因进行细胞重编程；③使用多个逆转录病毒作为载体；④分化成各种细胞的效率较低等。随着技术的不断进步，这些问题将被逐步解决。iPS仍具有极其诱人的应用前景，未来将会更好地促进再生医学的发展。

脂肪干细胞除具有一般干细胞的特性外，更具有成本低、增殖速度快且患者易接受等优点。它同样是组织工程理想的种子细胞，将来有望培育出人体所需的各种组织和器官。

3含有汗腺的组织工程皮肤

国内外大量研究证明，细胞的生长增殖等需要局部微环境，细胞外基质成分可以调控细胞的分化方向。真皮对皮肤附件结构的发育起重要作用。Takanori等[13]在真皮成纤维细胞与细胞外基质替代物制成人工皮肤，并在其中培养表皮干细胞和人角质形成细胞，发现人工真皮内出现三维汗腺导管样结构。Zhang等[14]将人脐带间充质干细胞、沃顿胶和皮肤微粒的混合物植入切除全厚皮肤的鼠背部创面。7天后，证实有新的汗腺形成。Huang等[15]在体外将表皮细胞与汗腺细胞直接共培养后，把两种细胞的混合物接种于含有成纤维细胞的胶原基质进行三维培养。证明所构建组织工程皮肤具有与天然皮肤相似的结构，在真皮浅层形成了类似汗腺组织的结构。万丽等[16]将BM-MSCs接种于激光微孔化脱细胞真皮基质（LPADM）载体并复合自体刃厚皮移植重建鼠皮肤功能，术后14天，在真皮基质的浅层发现皮脂腺样细胞和汗腺样细胞以及新生的无髓鞘神经样末梢。Lei等[17]发现人外分泌汗腺上皮细胞在Matrigel中能形成管状结构。舒申友等[18]体外在 Matrigel 基底膜基质中培养的人外泌汗腺细胞,可形成类似体内汗腺的管状和球状结构。

上述研究表明组织工程皮肤能最大程度地模拟细胞在体内生存的微环境，调控干细胞向汗腺细胞分化并使之形成汗腺的三维结构。下一步的工作是使这些形成的汗腺组织具有排汗功能，从而实现真正意义上皮肤排汗的功能恢复。

4基因疗法的探索

除大面积深度烧创伤外,某些遗传性疾病也会引起排汗障碍，如：少汗型外胚层发育不良症(Hypohidrotic ectodermal dysplasia， HED)它主要是由于编码外异蛋白A (Ectodysplasin-A, EDA) 的基因突变引起。目前很多学者利用正常的基因来补充或替代基因疾病中某些缺失或突变的基因,即所谓的基因疗法。Cai等[19]用转染了人EDA的骨髓间充质干细胞移植到小鼠脚掌汗腺被破坏的创面一段时间后，通过发汗实验、组织化学和免疫组织化学分析证实该方法促进汗腺再生。目前基因疗法大多处于研究实验阶段，临床应用较少，但其应用前景非常广阔。

5小结

目前，应在以下几个方面继续深入研究汗腺再生：①如何在较小甚至没有创伤条件下，方便、经济、大量地获取更原始的干细胞；②如何更深入研究汗腺发生发育机制，以便在诱导时给予最精确的调节；③如何构建结构和成分与皮肤更类似的组织工程皮肤，使细胞所在的微环境更接近其在人体的微环境，从而形成汗腺组织特有的结构和功能，达到真正意义的解剖和功能修复；④整合干细胞研究，组织工程技术和基因疗法的成果，制造出结构尤其是功能更完善的组织工程皮肤。

相信在不远的将来，具有正常皮肤功能的组织工程皮肤将会在临床广泛应用，造福那些因不能正常排汗而饱受痛苦的患者。

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[收稿日期]2014-03-16 [修回日期]2014-04-24

编辑/李阳利