再生医学在医疗美容领域的研究进展

廖 勇，赵紫荆

1 再生医美

再生医学（regenerative medicine，RM）指功能无法自行恢复的受损组织及器官通过临床治疗获得结构的重建与功能恢复，作为一个新兴的跨学科领域，结合细胞和分子生物学、材料科学和组织工程的原理支持内源性愈合、更替或再生细胞、组织或器官的结构，从而恢复原有功能；通过使用细胞、天然或人工支架材料、生长因子、基因编辑或上述元素的组合来支持组织的自然再生修复过程。再生医美是将再生医学原理和技术应用于医疗美容领域，从而获得预期的临床美容效果的交叉学科。

2 再生医学技术

2.1 干细胞

干细胞（stem cell）是一类具有自我复制能力和多向分化潜能的细胞，特定条件下可分化为特定功能的细胞和组织。随着年龄增长，干细胞增殖分化潜能的衰弱会直接导致细胞及机体的衰老。由于干细胞具有来源广泛、免疫原性低、不易出现免疫排斥反应以及体外稳定增殖的优势，因此，干细胞成为近年来皮肤美容领域的研究热点。临床应用的干细胞可来源于骨髓、脂肪、真皮、毛囊、羊膜及羊水等[1]，干细胞治疗通常是将来源于宿主的干细胞经过体外加工后再重新回输供体。

骨髓干细胞（bone marrow stem cells，BMSCs）可用于瘢痕、光老化及脱发的治疗，在皮肤美容领域显示出很好的应用前景。骨髓造血干细胞最早成功应用于慢性创面的治疗，并可用于萎缩性瘢痕治疗[2,3]。人脐带间充质干细胞（human umbilical cord mesenchymal stem cells, hUCMSCs）从脐带中分离，在创面愈合、脱发、自身免疫性皮肤病及皮肤年轻化等多方面具有明显的治疗效果。脂肪间充质干细胞（adipose-derived stem cells,ADSCs）是再生医学中另一种广泛应用的干细胞，其易于获得且含量相对丰富[4]。ADSCs能够分化为脂肪细胞，通过填充组织补充容量，从而有助于维持或改善组织形态，因此被用于面部塑形、丰唇、面部年轻化、瘢痕、阴茎周长和阴道功能的改善。诱导性多功能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs）是通过导入特定的转录因子将终末分化的体细胞重新获得类似胚胎干细胞和成体多能干细胞（adult pluripotent stem cells，APSCs）的一种细胞类型[5]。

2.2 细胞外囊泡

细 胞 外 囊 泡（extracellular vesicles，EVs）是 由细胞释放具有膜结构囊泡的统称，分4种类型：外泌体（exosomes，Exos）、微粒（microvesicles）、凋亡小体（apoptosis body）和癌小体（oncosomes）。间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs）旁分泌产生的Exos在医疗美容基础和应用领域倍受关注。Exos是直径为50～150 nm的亚细胞双层膜囊泡，初始形成于内涵体小室，与细胞质膜融合过程中释放至胞外环境参与细胞间信息交流。Exos通过胞吞、胞吐及膜融合的方式进入细胞，将其活性物质（如蛋白质、DNA、RNA等）释放至宿主胞质溶胶调控细胞生理功能；也可结合胞膜受体激活相关信号通路调控细胞功能，实现非细胞化再生医美治疗[6]。间充质干细胞外泌体（MSC-Exos）生物学功能与原始干细胞相似；但更加稳定，免疫原性更低[7]，其免疫调节和再生功能逐渐引起研究人员的关注，体内外实验均显示出抗炎、抗衰老和创面愈合的作用[8]。MSC可来源不同组织或iPSCs，因此，MSC-Exos种类也很多，相应Exos的组成也不同。

2.3 富血小板血浆

富血小板血浆（platelet-rich plasma，PRP）是血小板超过生理浓度的自体血浆溶液，PRP血小板浓度是初始血浆3～5倍[9]。PRP不含干细胞，而是自体血浆浓缩血小板，包含＞800余种生物活性物质；再生潜能主要归因于血小板释放的各种生长因子，如：血小板源性生长因子（platelet derived growth factor，PDGF）、转化生长因子（transforming growth factor，TGF）、血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、碱性成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor-b，FGF-b）和表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF）等，通过上调与细胞增殖、分化、血管生成以及细胞外基质合成相关基因的表达，以及通过刺激细胞活化和巨噬细胞趋化，上调胶原蛋白合成，最终实现组织再生修复[10,11]。PRP已被用于创面愈合、皮肤再生（改善皱纹）、脱发和痤疮瘢痕的治疗[12]。

3 再生医学在医疗美容领域的应用

3.1 抗衰/年轻化

研究表明骨髓间充质干细胞（BM-MSCs）可以抑制人体皮肤成纤维细胞中紫外线引起的基质金属蛋白酶1（MMP-1）的表达，并上调前胶原蛋白的合成，提示BM-MSCs可用于紫外线诱导皮肤光老化的治疗[13]。hUCMSCs可以促进皮肤成纤维细胞的增殖和迁移，以及胶原蛋白、弹性纤维及纤连蛋白的合成，同时降低MMP-1与MMP-3的表达，促进皮肤细胞外基质合成，从而有助于皮肤再生和年轻化[14]。CO2点阵激光术后外用hUCMSCs培养基液，可有效改善术后红斑现象，且联合治疗可提高激光的疗效[15]。相比于BM-MSCs，ADSCs更具有增殖和分化的潜力，并保持向中胚层来源细胞分化的潜能，临床上更多使用ADSCs来改善皮肤老化的表现[16]。ADSCs在受到刺激后分泌细胞外基质的所有主要成分，有效构建含有胶原蛋白和纤连蛋白的真皮结构，而且分化的ADSCs会表达分泌更高水平的Ⅶ型胶原蛋白；ADSCs所构建的真皮骨架具有100%的组织相容性，并且支持细胞与细胞间的相互作用[17,18]。过表达VEGF的ADSCs不仅可以增强ADSCs下调p21、MMP-1的能力，保护皮肤免受紫外线引起的损伤，还能上调Ⅰ型胶原蛋白在伤口处的表达，抑制由紫外线损伤引起的成纤维细胞的周期阻滞，从而改善紫外线辐射损伤引起的皮肤光老化[19]。

有研究发现，EGF对ADSCs的分化、增殖和迁移有促进作用[20]；ADSCs过表达热休克蛋白70也可显著增加毛细血管密度和脂肪细胞数量，提高脂肪移植物在体内存活率[21]；短链脂肪酸丁酸与ADSCs共培养可明显增加ADSCs成脂分化，增加皮下脂肪层厚度[22]；适宜的线粒体活性氧预处理可以提高ADSCs促血管生成的潜力[23]。因此，通过合理的联合方案从多方面提高ADSCs移植的疗效。

自体成纤维细胞负责细胞外基质（胶原蛋白、弹性纤维、透明质酸和糖胺聚糖）的合成和分泌，补充真皮组织由于衰老导致的容量缺失，可有效治疗皱纹和痤疮萎缩性瘢痕[24]。2011年6月，美国食品药品监督管理局（FDA）批准第一款用于皮肤美容领域的个体化自体细胞治疗产品（azficel-T）用于改善鼻唇沟，患者自体皮肤获取的成纤维细胞体外培养后重新注入真皮所需治疗区域[25]。角质形成细胞被用于治疗局部、较深的皮肤全层烧伤；角质形成细胞移植后分化为成熟的上皮细胞，促进损伤后修复[24]。

ADSCs培养液、脂肪组织提取物以及Exos作为无细胞衍生物也在皮肤美容方面发挥着重要的作用，可促进细胞增殖，迁移，血管生成以及抑制细胞凋亡，抑制炎症反应，降低氧化应激以及调节免疫反应[26]。ADSCs培养液中含有其分泌的细胞因子、生长因子、DNA、RNA和蛋白质等多种活性物质，可促进成纤维细胞的增殖和迁移，促进胶原蛋白合成，降低弹性纤维变性，进而促进皮肤年轻化[4]。ADSCs-EVs可加速真皮成纤维细胞和角质形成细胞的迁移和增生，诱导钙黏着蛋白（N-cadherin）、细胞周期蛋白D1、增殖细胞核抗原（proliferating cell nuclear antigen，PCNA）、Ⅰ型和Ⅲ型胶原蛋白基因的表达上调[27-29]。hUCMSCs-EVs作为Wnt/β-连环蛋白（Wnt/β-catenin）信号通路的“加速器”来修复受损的皮肤组织，且可通过调节Yes相关蛋白（Yes-associated protein，YAP）磷酸化来调控皮肤再生[30]。ADSC-Exos在创面愈合早期，促进Ⅰ和Ⅲ型胶原蛋白的合成来加速愈合，但在愈合后期，其会抑制胶原蛋白的合成从而预防瘢痕形成[31]。人羊膜上皮细胞Exos（human amniotic epithelial cell-exosome，hAECs-Exos）可改善真皮层组织结构，原有不规则组织结构在治疗后更接近正常的皮肤结构[32]。

研究发现，iPSCs-EVs可恢复真皮老化成纤维细胞的功能，预处理的真皮成纤维细胞可对抗中波紫外线（UVB）引起的光老化，阻断MMP-1/3的过表达，成纤维细胞活力增加，Ⅰ型胶原蛋白的表达上调[33]。Kim等[34]研究了hUCMSCs-Exos通过调节胶原蛋白和弹性纤维的合成和转运来恢复皮肤的活力。UV导致的皮肤损伤中，氧化应激反应是主要因素；研究发现MSC-Exos可通过核因子相关因子-2（Nrf2）防御系统的适应性调节来降低氧化应激诱导的皮肤损伤[35]。对于亚洲人群双侧面颊随机对照研究发现，＞70%的患者表示使用ADSCs蛋白质提取物一侧面颊的皱纹、紧致度、弹性、水分、肤色和光泽度等均出现明显改善，且未见不良反应[36]。

PRP也可有效促进皮肤年轻化，75%临床医生和62.5%患者使用临床评价量表评价PRP抗衰的疗效均为良好或显著；成像分析软件显示皱纹减少，皮肤纹理和色泽整体改善，屏障功能和皮肤电容测量显示水合作用也得到改善[37]。基于光老化评分发现，PRP治疗较生理盐水治疗受试者自我评分（细纹及较粗的皱纹）出现显著性改善[38]。另有研究发现，患者接受PRP治疗后，皮肤整体外观、紧致度和皱纹均有所改善，但色斑未见显著性差异[39]。PRP可通过增加真皮成纤维细胞的增殖、基质金属蛋白酶的表达和胶原蛋白的合成来促进皮肤年轻化，通过微创治疗进行眶周年轻化[40]。联合CO2点阵激光皮肤年轻化及萎缩性瘢痕治疗时，PRP可降低激光不良反应的程度和持续时间，并提高预期的治疗效果。此外，联合脂肪填充面部年轻化治疗，PRP可维持移植物的组织容量，改善皱纹及眶周色素沉着[41,42]。贫血小板血浆（PPP）富含纤维蛋白和凝血蛋白，临床试验发现二者均有改善眼眶下色素沉着的效果，且PPP要优于PRP[43]。

3.2 脱发

脱发受到多种内外源性因素影响：遗传、内分泌功能（甲状腺器官疾病、性激素水平变化）、免疫系统疾病、营养不良、药物、精神情绪和自然衰老；上述因素会影响毛发周期（hair cycle，HC），降低毛囊干细胞活性和修复能力[44]。再生医学技术可通过诱导毛囊再生来治疗脱发，对于脱发的治疗具有很好的临床应用价值。

研究表明BM-MSCs可以通过抑制斑秃的相关基因（如IFNG、CXCL9、NKG2D和CXCL10等）表达，来促进斑秃皮损处毛发的恢复[45]。hUCMSCs可显著抑制地塞米松诱导的毛发退化，显著增加毛囊的重要组成细胞人毛乳头细胞和HaCaT细胞的增殖，并诱导与上调毛发再生的相关蛋白的表达[46]。毛囊细胞上清液培养hUCMSCs，可诱导其分化为毛囊细胞，进一步证明hUCMSCs治疗脱发的可行性[47]。毛囊细胞移植治疗是从毛囊中提取到毛乳头细胞，再经过体外细胞的培养后移植到皮肤中诱导毛囊的新生并促进毛发生长，已被用于治疗雄激素性脱发（androgentic alopecia，AGA）以及女性弥漫性脱发[24]。ADSCs分泌的生长因子（如：FGF、VEGF和PDG）可提高毛囊细胞的活力[4]。ADSCs培养液也可通过调节细胞周期和诱导头发周期的生长期来促进头发的生长，达到治疗脱发的目的[48]。此外，毛囊的隆突部细胞具有分化为毛囊间表皮、毛囊和皮脂腺结构的能力，并已被用于构建完整的毛囊结构[49]；隆突部干细胞可再生培养出毛囊上皮和小叶间表皮，与新生大鼠毛乳头细胞混合植入免疫缺陷小鼠后可见毳毛的生长[50]。iPSCs已成功分化为上皮性毛囊干细胞（hair follicle stem cell，HFSC），移植小鼠新生真皮后产生正常毛囊结构[51]；利用iPSCs来源的上皮和间充质细胞成分可成功再生毛囊结构[52]，移植至成年裸鼠背部，2周后出现毛发生长，且在移植后的3个月内未发现肿瘤的发生，表明其治疗脱发具有一定安全性和有效性[53]。

ADSCs培养液中的细胞因子[如：FGF、VEGF、PDGF及胰岛素样生长因子（insulin-like growth factors，IGF）等]可显著提高患者头发的密度和直径；使用微针辅助给药3个月后与治疗前相比，头发的直径和密度均出现显著性改善，提示ADSCs培养液对脱发同样具有治疗作用[4]。Exos也是一种很有前途的AGA新疗法，研究发现Exos疗法可以使头发生长良好，而且无明显不良反应[54]；真皮乳头（dermal papilla，DP）细胞来源Exos可促进DP细胞的增殖，增加人毛囊毛轴的长度，局部注射诱导毛囊进入生长期，促进毛发的生长和再生[55]。

PRP对毛发的生长/再生具有促进作用，其至少含有FGF、PDGF、IGF-1、VEGF和EGF等其他生长因子，其中b-EGF可促进毛囊发育；IGF-1促进毛囊细胞活力、增殖和迁移；前列腺素E2（prostaglandins E2，PGE2）可刺激毛囊中毛发的生长；PGE2及其类似物可促进毛囊从休止期向生长期的转变[44]。PRP可通过作用于毛乳头细胞，促进新的毛发生长，加速毛发从休止期向生长期的转化，增加毛发密度，同时具有免疫调节的作用，从而发挥毛发再生的作用[56]。活化的PRP（AA-PRP）和非活化的PRP（A-PRP）对于AGA的治疗显示出不同的治疗效果，A-PRP治疗的头发密度改善（31%±2%），显著高于AA-PRP治疗组（19%±3%），说明体内凝血酶在激活血小板和体内分配激活血小板内容物方面的优势[57,58]。PRP可联合其他治疗方法，如联合外用（米诺地尔）或口服治疗（非那雄胺），会提高治疗效果[59]。PRP对于不同性别AGA患者的效果存在差异；PRP可显著增加男性患者头发的密度和直径，但PRP只显著增加了女性患者头发的直径，头发密度改善不明显[60]。脂肪组织的衍生物基质血管成分（stromal vascular fraction，SVF）联合PRP治疗AGA被报道比SVF单独治疗的效果更好[61]。

3.3 萎缩性/增生性瘢痕

再生医学技术治疗痤疮萎缩性瘢痕时可以联合微针来改善功效成分的皮肤渗透率，如联合微针。微针联合使用羊水间充质干细胞（amniotic fluid-derived mesenchymal stem cells，AF-MSCs）培养液治疗痤疮萎缩性瘢痕发现，联合治疗组瘢痕的改善程度明显高于单独微针治疗组，而且胶原蛋白和弹性纤维的质与量出现明显改善[62]，说明联合治疗可获得更好的疗效。临床研究证明微针联合PRP治疗痤疮萎缩性瘢痕比单用微针或单用PRP治疗效果更加明显；PRP也可联合皮下分离术治疗痤疮萎缩性瘢痕，联合治疗比单独PRP治疗更有效，不良反应更轻[63-65]。增生性瘢痕是组织对损伤的过度纤维异常增生的结局。研究发现，增生性瘢痕纤维组织与ADSCs共培养后，ADSCs培养液能够下调细胞外基质相关的基因和蛋白质的表达，细胞增殖被显著的抑制[66]，说明ADSCs培养液可抑制纤维组织的异常增生，从而治疗增生性瘢痕。PRP也可联合曲安奈徳治疗瘢痕疙瘩，治疗结果同样比曲安奈徳单独治疗效果更好[67]。

3.4 萎缩纹

萎缩纹（striae distensae，SD）是各年龄段均可见的线性纹路，其特征是表皮萎缩、真皮厚度减少、胶原蛋白和弹性纤维结构质与量出现改变（包括减少、缺失、断裂或增厚）。目前有激光、机械磨削、微针等治疗方法，但是多数治疗会诱发术后色素沉着的不良反应。PRP能够促进细胞外基质重塑，新的胶原蛋白和弹性纤维的合成，所以PRP在SD的治疗中很有价值[68]。研究发现，PRP联合微晶磨削治疗3个月与PRP单独给药的效果比单独使用微晶磨削的效果更好；组织学检查显示真皮胶原蛋白和弹性纤维含量增加，表皮增厚，血管周围炎症浸润减少，而且患者对治疗的耐受性好[69]。

3.5 其他适应证

3.5.1 炎症 BM-MSCs对T淋巴细胞具有免疫抑制作用，可使用BM-MSCs治疗炎症性或过敏性皮肤疾病。MSCs的免疫反应并不是自发进行的，而是需要干扰素（IFN）-α、IFN-β及白细胞介素（IL）-1等启动因子的激活，但是潜在机制仍不清楚[70,71]。hUCMSCs可通过抑制肥大细胞脱颗粒，Ⅰ/Ⅱa期临床研究显示高剂量（5.0×107细胞）hUCMSCs治疗中重度特应性皮炎（AD），55%患者湿疹面积及严重度指数（eczema area and severity index，EASI）、研究者总体评分（investigator"s global assessment，IGA）、AD积分指数（scoring atopic dermatitis，SCORAD）和瘙痒评分均显著降低，患者血清IgE水平和嗜酸粒细胞数量不同程度下降[72]。hUCMSCs可降低由于微环境中的高钙水平而导致的角质形成细胞分化及功能的异常，对于皮炎的治疗表现出良好的效果[73]。皮下注射ADSCs-Exos可显著提高角质层的水合作用并降低炎性因子的表达水平，通过诱导神经酰胺的合成从而促进AD的表皮屏障修复，这表明Exos具有治疗屏障受损相关皮肤炎症性问题的潜力[74]。

3.5.2 黄褐斑 有研究对10例黄褐斑女性患者进行PRP治疗2、4、6周及1个月后，使用改良黄褐斑面积与严重程度指数（melasma area severity index，mMASI）、皮肤黑色素/血红素测试仪（Mexameter）和皮肤成像测量仪（Antera 3D）来评价试验结果，发现PRP治疗组比生理盐水对照组的黄褐斑明显改善，患者的满意度也随时间增加而显著提高，但Mexameter评估的红斑和黑色素指数在对照组和PRP治疗组之间没有显著性差异，而且黑色素指数有逐渐减少的趋势，且未见明显不良反应[75]。PRP治疗后黄褐斑患者治疗区域皮肤内TGF-β表达显著升高，TGF-β负向调控黑素细胞分化，减少皮肤色素沉着的细胞因子，提示PRP可以通过升高TGF-β来改善黄褐斑[76]；而且氨甲环酸与PRP联合使用比氨甲环酸单独使用治疗黄褐斑的效果更好，这提示PRP可作为氨甲环酸的联合治疗手段，从而提高氨甲环酸对黄褐斑的治疗效果[77]。

4 现存问题及展望

再生医学技术在皮肤美容领域具有较好的治疗效果以及应用前景，但是部分技术还处于初期的阶段，存在着一定的潜在风险，如干细胞的排斥反应、超敏反应、与其他干细胞发生交叉污染以及不可控增殖产生肿瘤的潜在风险；干细胞在体内对众多宿主细胞影响机制的细节还不够明确[78]。且对于常用干细胞的提取、制备和使用等方面没有相应的标准指南来规范，这更加降低了干细胞临床使用的安全性，限制了干细胞在皮肤美容领域的应用前景[26]。

基于上述问题，科学家转而关注去细胞化技术在再生医美领域的应用，研究最多的是PRP和外泌体。既往有接受腓肠肌PRP注射后患者发生局部感染和溃疡的报道，但在皮肤美容领域未见严重不良反应的报道[79]。使用PRP时会出现一些轻微、短暂的不良反应，未见瘢痕以及炎症后色素沉着的现象，少数注射后会出现疼痛、灼烧感及轻微红斑，一般持续数分钟至1 h，临床使用PRP非常安全[10]。Exos质量直接决定其临床应用的有效性以及安全性。国际胞外囊泡协会（International Society for Extracellular Vesicles，ISEV）以及药品生产质量管理规范均制定了Exos质量控制的相关规定，内容包括：Exos中相关活性物质的数量和质量、Exos的特异性标志物、颗粒与蛋白质、脂质及RNA的比例及毒理学风险和效价分析[7]。毒理学实验系统阐述ADSCExos的毒理学特性，ADSCs-Exos在皮肤致敏试验中被归类为潜在非致敏剂，眼部刺激试验中被归类为非致敏剂，皮肤刺激试验中被归类为皮肤非致敏剂，光毒性试验或急性口服毒性试验中均未诱导出任何毒性；该研究说明ADSCs-Exos局部应用的安全性，且在毒理学测试中无不良作用[80]。

目前的基础和临床数据说明需要更多的实验/试验及数据来更加全面认识再生医学技术在医学美容领域的应用，争取做到更加精准的治疗；且需要更多的基础与临床数据来确定各种技术手段的适应证与禁忌证，以达到更加准确且安全的临床应用，从而获得更好的预期治疗效果，同时尽量避免不良反应的发生。