自体脂肪移植概述

黄声震，吕长胜

（中国医学科学院北京协和医学院整形外科医院，北京，100144）

脂肪组织不仅可作为软组织填充物，还可应用在因自然衰老、先天性缺陷、外伤、疾病等引起的组织体积减小或轮廓变形。另外能够改善老化的皮肤和瘢痕增生，改善诸如辐射损伤、慢性溃疡、乳房包膜挛缩及声带受损等[1]。而且自体脂肪组织中分离出来的SVF（脂肪组织基质血管成分）及干细胞等在组织工程领域都取得了很大的进展。

1 脂肪移植存活机制

脂肪移植的操作实践在很早就已流行，但对于脂肪移植物如何存活的机制一直缺乏深入的了解。传统的思想是基于细胞存活理论，该理论由Peer在1950s年代提出，认为脂肪移植物中的某些脂肪细胞可以接受足够的灌注并继续存活[2]。根据该理论，脂肪移植物存活的机制主要在于移植物和宿主血管之间的早期吻合建立血液循环。随着对脂肪来源干细胞（ADSC）的发现和深入了解，其他人提出了移植替代理论，认为ADSC在缺氧条件下能够分化为脂肪细胞，并替换移植后坏死的脂肪组织。

1.1 脂肪移植存活理论

这个理论在提出之后被广泛接受并影响了脂肪移植研究的方向，他们认识到大块脂肪的移植更容易发生坏死和液化，并且脂肪的体积随着时间逐渐减小。根据Carpaneda和Ribeiro的研究[3]，距离血管化组织2mm以内的脂肪组织可以受到血浆的滋养和血管重建来保持活力，所以在脂肪移植过程中，需要保持移植脂肪与宿主接触面积的最大化才能获得更高的存活率，因此他认为脂肪移植应在多个隧道多个平面注射进行多次注射。中国的赵建辉等人[4]做了一项动物研究，他们将C57BL/ 6-gfp小鼠和C57BL/ 6小鼠随机配对，将互换的脂肪移植物（约0.2 mL）注射到每对配对小鼠的背部，然后使用免疫组织化学染色，来区分移植脂肪细胞和宿主脂肪细胞，证明移植后的脂肪细胞可以在移植后直接存活，并且血管从宿主受体部位生长入移植物。这些报道进一步支持了细胞存活理论。但是，该理论本身并不能解释临床上观察到的所有脂肪移植现象。

1.2 脂肪替代理论

日本的学者Yoshimura等人[5]通过切断血液供应的脂肪移植动物实验，表明几乎所有的脂肪细胞均在移植几天后发生死亡（除了表面300微米以内的脂肪组织），而脂肪干细胞及祖细胞对于缺氧耐受能力较强，随后通过缺氧、细胞因子等外部信号刺激分化为脂肪细胞，逐步取代原来的坏死脂肪组织，而坏死脂滴逐渐被巨噬细胞吞噬。随后他们进行了另外一项研究，将小鼠腹股沟脂肪垫移植至小鼠头皮下，使用免疫组织化学方法检测周脂蛋白（检测有活力的脂肪细胞比传统的苏木精伊红染色方法更精确），他们观察到了从移植物周围到中心的三个区域：存活区域（脂肪细胞存活）、再生区域（脂肪细胞死亡，脂肪干细胞及祖细胞存活）、坏死区域（所有细胞均死亡），他们从第3天开始观察到增殖细胞数量的增加，第5天在外围观察到新生的脂肪组织（检测到pin），第7天开始脂肪组织的体积增加，表明脂肪组织的再生。2014年日本的Kato等[6]再次通过上述实验证实了脂肪移植后的动态重塑，大多数脂肪细胞在移植后第一周死亡，通过免疫组织化学检测周脂蛋白计数小新脂肪细胞，发现它们在移植后出现至第4周达到高峰。证实了再生区域的大多脂肪是由脂肪干细胞活化形成。通过了解脂肪移植存活的机理，能帮助指导我们临床脂肪移植的应用，但目前该类研究仍然较少，尚无大型动物研究及临床研究。有待我们的学者进一步的研究。

2 脂肪移植技术

脂肪移植的关键是保持脂肪细胞的活力，这与脂肪的获取、加工处理和移植过程都息息相关。有学者分析比较了倾析、离心、组织膜过滤三种加工获得脂肪的技术，认为组织膜过滤能够获得更大浓度的脂肪组织，但是总体生存能力无差异[7]。Coleman认为脂肪移植成功的关键在于脂肪移植技术。根据不同的脂肪移植部位和量可以选择相应合适的技术方案。目前比较推崇的脂肪移植技术包括科尔曼技术、霍里技术和纳米脂肪移植技术。

2.1 科尔曼技术

这是广泛被认可的成熟的由Coleman倡导的技术，但是该项技术比较耗时，主要用于小剂量脂肪的获取移植，研究证实该技术相较传统的脂肪抽吸移植能够获得更好的脂肪细胞活力[8]，腹部和大腿内侧是最常选择的供体部位，通常从折痕或有毛的隐蔽部位作为切口，吸取的脂肪组织与肿胀溶液比例为1：1,选用10ml的注射器连接到15cm钝头的两孔收获套管，通过向后拉动注射器使针筒中形成1-2ml的空间以产生负压，将获得的脂肪组织离心3000转3分钟，这样组织分成三层：上层为油脂，中层为脂肪组织，下层主要为血液、水及局麻药物，脂肪组织移植到受体部位这个过程是最具挑战性的，需与宿主组织形成较大的接触表面积以提高存活，并且不同部位的移植最大组织量不同，脸上为0.1ml，而眼睑为0.03ml甚至0.02ml[9,10]。

2.2 Khouri 技术

该技术是由Khouri倡导的用于大批量自体脂肪移植的技术，他们开发了Lipografter设备，为了得到更有活力的脂肪细胞，较低的抽吸压力是有必要的（＜250mmHg）[11]，该设备通过设定恒定的低压真空吸脂术（300mmHg），将脂肪抽吸物收集以15g离心2至3分钟（手摇离心机），在密闭系统中以反向模式使用AT阀进行移植，可以减少操作和时间[12]。脂肪移植物需以微滴的形式分散至受体，来获得更好的血运和最大的接触面积。此外，Khouri提倡使用外部软组织扩张器来进行预扩张，以期能够物理增加空间较少移植后压力，并且能够刺激血管生成细胞因子产生[13]。

2.3 纳米脂肪移植技术

最早由Tonnard等人提出，通过乳化和过滤的方式提取的纳米脂肪移植技术，具体方法是将先将脂肪进行盐水洗涤和过滤，然后使用两个10ml注射器通过Luer-Lok连接来回移动脂肪30次以实现乳化，结束后脂肪变成液体并呈现白色的外观，再次过滤脂肪液体以清除结缔组织残留物，这样就获得了纳米脂肪。他们证实纳米脂肪中脂肪组织的结构被完全破坏，但是ADSC和基质血管分数（SVF）的数量与标准的脂肪抽吸物相当，所以纳米脂肪主要用于皮肤修复，也取得了良好的效果[14]。纳米脂肪通过机械方法去除细胞成分和脂质残留物的液体成分被成为脂肪提取物（FE），是一种无细胞成分，研究证实FE可以通过对ADSC的促血管生成、抗凋亡和促增殖作用改善脂肪移植，并且能与纳米脂肪联合增强脂肪移植[15]。

3 提高脂肪移植存活率

脂肪组织由于其较好的生物相容性、取材方便、天然等特点成为绝佳填充物，由于干细胞的发现其应用范围进一步扩大，前景光明，但是由于脂肪移植后体积损失在10%-80%，所以提高脂肪移植存活率成为学者们致力克服的难题，而脂肪干细胞的发现为解决这一问题带来了希望，目前认为干细胞再生和血管化是显著提高移植后脂肪体积的因素，而两者往往使相辅相成的。

3.1 脂肪干细胞

在所有组织中脂肪组织拥有最高比例干细胞，每克脂肪中有多达5000个脂肪来源干细胞，而每毫升骨髓中有100-1000个干细胞[1]，供体部位和收获技术会影响ASC的含量，直接切除腹部的脂肪组织是实现ASC产量最大化的方法[16]。通常认为脂肪移植后最终保留的体积取决于存活的脂肪细胞和脂肪干细胞。脂肪干细胞对于缺血耐受能力较强，在缺血及其他坏死脂肪组织的刺激作用下能够释放血管生成因子、分化为脂肪细胞。因此脂肪干细胞对于脂肪移植最终的体积有着举足轻重的影响，很多学者做了很多脂肪干细胞的研究，Kakuda等人[17]使用自动提取设备进行干细胞的提取，探究脂肪联合脂肪干细胞移植中何种比例最佳，他们最终认为脂肪与ASC的比例为1：1和2：1时显著促进脂肪移植。Harris等人[18]研究发现脂肪联合内皮表型的ADSCs可增加新血管生成并提高脂肪存活率，并可与SVF辅助的脂肪移植产生可比拟的效果。骨髓来源的间充质干细胞和扩增的骨髓来源的间充质干细胞也能够改善脂肪移植存活率[19]。

使用各种抗氧化剂都能增加脂肪移植后体积的保留量，N-乙酰半胱氨酸是可保护脂肪来源的干细胞免受氧化应激并改善过氧化氢处理后的细胞存活率，和过氧化氢的共同暴露使脂肪来源的干细胞增殖增加200倍，高于单独使用任何一种药物的情况，并且处理的脂肪移植物在移植后的1个3个月时表现出更大的体积[20]。研究表明，ASC中热休克蛋白70的过表达也可通过促进血管生成来增加脂肪组织的再生[21]。

3.2 血管化策略

任何能够促进移植物快速血管化的策略均能提高移植物的存活，因而增加保留的移植脂肪体积。

3.2.1 M2巨噬细胞M2巨噬细胞本身具有修复特性，有学者研究发现，通过在脂肪移植中添加M2巨噬细胞，能够促使血管密度增加，移植后脂肪体积相对增加，随着新血管的形成，它的低氧驱动力会减低，导致他们分化为另一个细胞谱系，即其他脂肪细胞，通过这项研究发现，他们认为未来可以联合注射巨噬细胞趋化剂和预先植入M2巨噬细胞极化剂来提高脂肪移植存活率[22]。最新的研究发现高BMI女性的脂肪细胞在低氧下有更高的存活率，并且更倾向于产生更多的M2巨噬细胞[23]。

3.2.2 脂肪基质细胞目前已经开发的细胞辅助移植（CAL）能够显著提高脂肪移植存活率，其中MSC能够分泌一系列血管生成因子，脂肪基质细胞衍生的外来体被证实与脂肪共移植能够有效促进脂肪移植物的存活，促进新血管的形成和减轻炎症，此外，低氧的作用可以进一步增强它的作用[24]。

3.2.3 活性因子血管内皮生长因子和血管生成素1负责新血管生成，但是由于半衰期短以致生物学效应差，而通过添加VEGF-ANG-1-PLA 纳米持续释放微球的方式可以增强ADSC 向内皮细胞（EC）的增殖和分化[25]。富含血小板的血浆（PRP）包含自体全血衍生的血小板，可能分泌多种生长因子、细胞因子、趋化因子及其他活性产物，与纳米脂肪颗粒可以协同作用释放血管生成产物[26]。动物实验研究表明移植物的缺血化预处理也能增加血管内皮生长因子而提高移植脂肪存活率[27]。

3.2.4 电刺激研究表明电刺激可以促进多种组织中的血管生成，可以诱导自体细胞分泌多种活性因子，Beugels 等人[28]通过蛋白质阵列和ELISA 分析电刺激组和对照组中与血管生成相关的蛋白，结果表明内皮生长因子显著升高，血管生成相关蛋白增加，并且能够检测到血管密度增加，根据这一结果他们假想可以使用一种便携式刺激器可以施加电流来进行相应的治疗。

3.2.5 机械力诸多研究结果显示机械力会影响脂肪移植后的血管生长，还阻碍脂肪干细胞的生长分化，Shi N 等人[29]通过大鼠后肢去神经化的方式评估减少机械力对脂肪移植保留体积的影响，结果得到了证实，但没有提供证据来说明详细的机制这一结果是来源于血管生成还是干细胞的影响。国内学者通过注射A 型肉毒杆菌神经毒素至裸鼠股四头肌的方式发现实验组的移植脂肪的保留率更高，并且有更好的血管生成效果[30]。

4 脂肪移植并发症的预防和治疗

脂肪移植手术的增多使得各种并发症更加突出，包括术后的肿胀、纤维化、形态不佳、血清肿、肉芽肿、色素沉着、钙化、感染、脂肪肥大增生，栓塞引起的组织坏死、失明、脑梗死等。所以预防的重要性不言而喻，而预防的关键在于对解剖结构的了解、受体部位的准备以及安全的注射技术[31]。大量的脂肪移植致局部脂肪缺乏血供及压力增加，易使囊肿形成和外形不佳，乃至坏死和后期的钙化，可以通过规范小量脂肪移植或提高移植脂肪的存活率来减少上述并发症的发生；其次是并发症的治疗，肉芽肿可以通过曲安西龙（Kenalog）及5-氟尿嘧啶的注射来治疗，色素沉着可用局部漂白霜如氢醌来治疗[32]；脂肪肥大增生较罕见，多项报道半侧颜面萎缩患者行面部脂肪移植后出现脂肪肥大增生，而且大多出现在体重增加或生长迅速时期如青春期，且在之后减重过程中脂肪肥大无明显变化，早期发现可行吸脂或手术切除[33]。脂肪血管栓塞是最严重的并发症，尤其是脑血管栓塞，大多术中即刻或术后短时间内出现症状，预后较差，且对于溶栓药物无效，大动脉的栓塞可行介入取栓，并早期去除颅骨减压[34]。

5 脂肪移植的应用前景及展望

自体脂肪移植不仅在整形外科领域掀起了一场风波，在其他学科领域也有越来越多的应用，如使用脂肪来封闭硬脑膜、假性脑膨出、治疗慢性溃疡、眼眶脂肪移植填充，在听骨重建假体中加入脂肪也被证实了比标准手术获得更好的听力效果[35]，脂肪中提取的干细胞及活性分子等在再生医学及转化医学都有巨大的前景，一项前瞻性研究中显示，脂肪中提取的再生细胞注射到腋窝是缓解淋巴水肿非常有希望治疗方法；另外在心脏领域，干细胞可以修复心肌细胞，可以分化为血管生成细胞，释放血管生成分子等。但在这一领域诸多问题尚缺乏大型的动物实验及临床研究，比如脂肪移植机制、移植技术优化、干细胞的多学科应用等。脂肪组织在组织工程领域占有非常重要的地位，目前处于研究探索阶段。随着科学技术及研究的进一步发展，相信自体脂肪会成为优越的医学治疗和再生领域的武器。