王永飞综述，程勇，许喜生审校

（南华大学附属郴州市第一人民医院烧伤整形外科，湖南郴州423000）

毛囊干细胞在创面愈合中的应用进展

王永飞综述，程勇，许喜生审校

（南华大学附属郴州市第一人民医院烧伤整形外科，湖南郴州423000）

毛囊；干细胞；皮肤；伤口愈合

皮肤是保护人体免受环境侵害最重要的一道屏障，表皮干细胞是皮肤及其附件再生的重要细胞来源，是维持表皮稳态和修复创面的“种子细胞”。我国每年有数百万人发生皮肤烧伤，导致皮肤完整性的丧失，破坏机体抵御环境中病原体侵袭的能力，成为了导致疾病和死亡的主要原因之一。大面积深度烧伤创面及难愈合创面的修复，依然是现代医学的一大挑战，并有着显著的生物医药负担[1]。皮肤创面愈合需要细胞增殖、迁移，细胞外基质沉积及血管生成和重塑等的发生[2]。

传统模式治疗创面愈合，主要侧重于炎症细胞的作用，往往忽视了皮肤干细胞和基质动态变化对皮肤修复的重要性。实质上创面治疗是表皮层、真皮层再生及皮肤功能恢复的关键[3]，如何有效动员皮肤干细胞游走、替代并分化为各级实质细胞，参与损伤修复，重塑生理解剖结构和恢复皮肤功能，是目前亟待解决的问题。成体干细胞具有高度的增殖潜能和终生无限的自我更新能力，能产生至少一种以上高度分化的子代细胞，在细胞的生长和分化过程中具有主导作用。在完整无损的成体表皮中存在大量干细胞储存库，是促使皮肤组织更新和再生的重要因素。表皮干细胞主要位于表皮基底层（约占基底细胞的1%～10%）、毛囊外根鞘隆突部（bugle）和皮脂腺边缘[4]。根据分布位置不同表皮干细胞可分为毛囊间干细胞（基底层干细胞）、毛囊干细胞（hair follicle stem cells，FSCs）和皮脂腺干细胞3类，各自发挥相应功能。其中位于表皮基底层的干细胞可分化形成全层表皮，是皮肤组织修复中最为重要的皮肤干细胞，其在皮肤的新陈代谢和损伤修复等方面发挥关键作用[5]。自从在毛囊外根鞘隆突部中发现FSCs以来，有关FSCs的研究逐渐成为国内外研究的焦点。

1 FSCs的特性及作用

FSCs位于皮脂腺开口处与立毛肌毛囊附着处之间的毛囊外根鞘隆突部[6]，其具有成体干细胞的共性，即慢周期性、多向分化潜能、自我更新和体外增殖能力强等特点。FSCs不仅在毛囊的周期性生长中具有重要作用，同时，也是表皮自我更新的重要细胞来源[7-8]。在缺乏FSCs早期，创面初始应答迟缓，毛囊和皮脂腺的形态发生、皮肤创面修复过程显著延长[9]。皮肤损伤后毛囊和基底层的表皮干细胞被动员并迁移至创面，FSCs作为主体细胞参与创面表皮重建，其子代细胞在创面愈合后继续参与表皮修复数月，以填补组织缺损并发挥屏障功能[10-12]。通过骨形态蛋白质（bone morphogenetic protein，BMP）/转化生长因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）、Wnt/β-连环蛋白、Notch、SHH（sonic hedgehog）信号通路等的严密调控表皮干细胞的增殖、分化及凋亡，FSCs被活化后向上迁移，使分化形成的角质细胞被快速募集至创面中心，参与创面修复[6，13-15]。当相邻部位损伤后FSCs可从隆突部迁移出并参与受损部位的修复，以补充激活创面修复和再生而减少的干细胞数量。Tiede等[16]曾将FSCs成功分化成为毛干、内髓鞘、外髓鞘和表皮角质细胞及皮脂腺。由此可见，FSCs不仅可作为主要细胞通过上、下迁移参与创面表皮愈合，并维持着皮肤动态平衡和组织再生，而且参与了毛囊和皮脂腺等皮肤附属器官的形成，对皮肤创面的修复及功能的恢复具有重要作用。

2 FSCs的临床应用及其前景

大面积深度烧伤或穿透性创伤引起的全层皮肤损伤后常导致表皮和真皮的缺失，经过创面边缘细胞的迁移和伤口收缩逐渐达到愈合[17]。创面愈合后瘢痕挛缩畸形的形成，给患者造成严重心理负担并极有可能导致关节功能丧失。烧伤创面及难愈合创面治疗的目标在过去10年发生了相当大的转变，旨在快速封闭创面并提供覆盖物的传统治疗，已替换成兼具功能恢复或重建及美学理想的瘢痕形成。对大面积深度烧伤或严重创伤引起的皮肤软组织缺损，最有效和常见的方法是利用自体游离皮片移植，但存在供皮量有限和造成额外损伤的缺陷。在皮肤组织工程中异体皮肤的使用避免了重新建立生理连续性的挑战[18]。当使用自体游离皮片或真皮的替代物治疗创面时，特别是结合培养的表皮干细胞时，瘢痕挛缩会明显减小[17，19]。

胚胎干细胞、间充质干细胞及表皮干细胞等是皮肤种子细胞的重要来源，其中表皮干细胞在体外能更稳定地分化为表皮细胞，从而促进创面愈合，发挥表皮层保护屏障作用[20-22]。同种异体脱细胞真皮基质起初是作为真皮替代物应用于临床，目前，常作为真皮支架材料用于构建组织工程皮肤[23-24]。国内外已有学者利用表皮干细胞和同种异体脱细胞真皮基质构建皮肤替代物，但缺乏毛囊、皮脂腺及汗腺等皮肤附属器官，未能实现皮肤的完全重建。将皮肤和毛囊中分离得到的表皮干细胞用于治疗急、慢性创面，在临床上并没有观察到免疫排斥反应[25]。Nowak等[9]曾从毛囊隆突部纯化出了高表达公认干性标志——β1整合素[26-27]的FSCs，并将这些细胞应用于烧伤创面治疗。Jimenez等[28]临床研究表明，移植到创面的自体头皮毛囊增强了上皮、新生血管和真皮的重组，富含毛囊的皮肤区域愈合时间明显缩短。将FSCs作为种子细胞与脱细胞真皮基质构建组织工程皮肤，移植于创面后不仅有利于血管早期形成，减少炎症的发生，加快创面愈合过程，减少瘢痕生长，并可获得与生理皮肤相类似的组织结构，有望解决皮源短缺及后期瘢痕挛缩畸形等问题[29]。众多研究为FSCs作为一种有前景的细胞疗法应用于临床创面治疗提供了依据，也进一步说明了FSCs应用于皮肤创面，甚至难愈合创面是有希望的治疗选择。

毛囊中存在大量的FSCs，具有丰富的自体资源，可利用FSCs作为种子细胞制备皮肤替代物，为大面积烧伤患者提供需要的皮片。FSCs不仅具有多能性、巨大的增殖潜能、便于分离和培养，而且在特定条件下能分化成毛囊、皮脂腺和表皮，具有形成皮肤附属器的能力，并可离开干细胞壁龛进行迁移，在促进创面修复和组织再生方面发挥至关重要的作用。许多学者认为，基于FSCs的可及性、易得到性及其高分化潜能，FSCs在全层皮肤损伤治疗方面，比角质形成细胞更具有显著的临床优越性，很有可能成为再生医学和皮肤组织工程的一种有吸引力的治疗手段。

3 FSCs临床应用的局限性

临床上曾用表皮干细胞构建组织工程皮肤应用于烧伤创面治疗，但这种自体表皮片很脆，不能很好地黏附于创面上，且存在获取较难、对组织提供者的创伤大、供皮量有限等缺点。虽然表皮干细胞的移植显著加速了创面的再上皮化，刺激真皮层胶原蛋白的合成，并表现出增强皮肤拉伸强度恢复的趋势，另外，还激活了血管与毛囊的形成[3]。但体外的缓慢繁殖和识别的复杂性、高成本、感染的高风险性及需要足够的真皮层等均大大限制了表皮干细胞的研究与临床应用[30]。

创面治疗，尤其是难愈合创面治疗仍是临床上的挑战，临床医生和研究人员为此付出了许多努力。实验数据和临床资料显示，当皮肤发生重度烧伤时，表皮和真皮层被破坏，用现有的组织工程皮肤覆盖创面，虽然可以起到皮肤屏障的作用，但不具备正常皮肤的生理功能，不能形成毛囊、汗腺等皮肤附属器官，严重影响了患者的生活质量。用于局部创面治疗的FSCs，培养的数量必须足够。然而，在一个受控释放的空间，有效提供用于治疗的FSCs，并将这些细胞移植在特定的支架上，为其应用于创面修复存在一些相关技术的困难。FSCs参与各种类型皮肤创面愈合的具体机制仍不清楚，需投入更多的研究以全面了解其作用机制，从而找到更先进的治疗方法用于包括那些目前无法治愈的创面治疗。

4 结语与展望

FSCs为制造真皮或皮肤全层的替代物创造了条件，即既能促进创面愈合，又能减少瘢痕形成。利用这种很有“潜力”的皮肤种子细胞——FSCs的无限增殖和多向分化潜能来构建组织工程皮肤，将有望达到从解剖修复到功能修复的飞跃，对表皮重建具有重大实用价值。许多研究也表明了FSCs对受创后的皮肤重建具有重要作用，其有可能彻底改变治疗皮肤创面的方法，但在其广泛应用于临床实践前，许多问题仍需要解决。基于干细胞应用的真皮替代物、复合移植和组织工程的引进已被大家所提倡，基因治疗也已从一种纯粹的实验科学演变为临床相关的治疗手段。基因和干细胞疗法的组合已成为用于治疗急、慢性创伤的新趋势，对治疗创面愈合也是一种新的选择。

组织工程提供了创建功能性皮肤的潜力，生物医学工程师、材料科学家、分子和细胞生物学家的协同努力在治疗难愈合创面方面已取得了可喜的成绩。为更好地促进伤口愈合及抑制瘢痕的形成，还需明确创面愈合不同阶段的生长因子水平，明确基因表达或下调的精确时间。可设想，将经基因操纵的FSCs作为治疗剂用于创面修复，其作用主要是对创面提供再生细胞并参与皮肤功能重建。在创面愈合中关于最佳目标细胞的选择、连续治疗方法的发展及引入基因可能有害因素的识别仍存在挑战。研究FSCs的特性与临床适用性及其促进创面愈合及损伤后功能与结构的修复意义重大。因而，在大规模使用干细胞进行临床试验之前应集中注意其在临床上使用所要面临的挑战和应用前景。

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：A

：1009-5519（2015）04-0548-04

2014-12-21）

王永飞（1988-），女，湖南郴州人，硕士研究生，主要从事创面修复的研究；E-mail：wangyongfei307@163.com。

许喜生（E-mail：czyyxxs@126.com）。