皮肤是人体最大的器官，也是人体第一道屏障，时刻面临着被损伤的风险。随着人们生活质量的日渐提高，外在的各种皮肤问题也越来越得到重视，尤其对于医疗美容的需求也日渐增多。干细胞因其免疫原性小、取材丰富等优势也成为了研究者们关注的焦点。不断涌现的干细胞产品已应用或将应用于临床，其在皮肤创伤愈合以及医疗整形美容等领域占有重要地位，本文将在以上方面做一介绍。
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干细胞在皮肤创伤修复中的作用
这里主要谈两大类干细胞：上皮干细胞和间充质干细胞。
上皮干细胞（epithelial stem cell，EpSCs）属于成体干细胞，它可分化增殖产生多种表皮细胞，用于不同表皮区间的更新。上皮干细胞主要存在于皮肤干细胞壁龛（niche）中，而表皮干细胞壁龛主要位于毛囊内隆突区、毛囊间基底层以及皮脂腺基底部等处。上皮干细胞的增殖和分化维持动态的平衡，这种平衡受多种因素的共同调控，如生长因子、整合素以及最重要的细胞外基质。毛囊内上皮干细胞主要存在于毛囊隆突区。生理状态下，毛囊隆突区的细胞负责毛囊的更新，皮肤出现损伤时也可暂时辅助修复。可通过标记滞留法，以及根据角蛋白K15、R－脊柱蛋白受体 Lgr5、CD34、转录因子 Sox9、Lhx2、 Tcf3、Nfatc、Gli1等的表达来鉴别隆突区干细胞和其他来源的细胞。进一步的谱系追踪实验发现，当皮肤发生轻微损伤时，K15细胞可以第一时间快速且暂时地正向调节Lhx2以重建受损表皮，修复皮肤屏障。但在较严重的皮肤损伤中，此干细胞作用不明显。表皮干细胞主要存在于毛囊间基底部，生理状态下，它们产生快速放大细胞（定向祖细胞），并定期更新。当皮肤发生较严重的创伤后，慢周期干细胞通过1-2周的时间，参与创伤的修复。因此，表皮干细胞与皮肤创伤修复关系最为紧密。研究证明，虽然毛囊内上皮干细胞和表皮干细胞均参与皮肤损伤的修复，然而在长期的皮肤组织愈合和修复过程中，毛囊内上皮干细胞终将被表皮干细胞取代。表皮干细胞可以说是皮肤健康（皮肤组织稳定），防御修复机制中的大哥。要想皮肤好，表皮干细胞真真是需要高度关注的：
1、 要想皮肤好，表皮干细胞正常工作少不了
表皮从基底层到表面可分为五层，即基底层、棘层、颗粒层、透明层和角质层。每一层都有表皮细胞的参与，决定了皮肤是否能抵御阳光紫外线、冷热以及环境等外在刺激，是否足够细腻光滑（角质层、透明层、颗粒层），是否能正常补充皮肤营养（有棘层），是否能保护好真皮层，产生多或少的黑色素（基底层）。
而维持表皮细胞的自我更新是表皮干细胞最基本的能力，在此过程中，表皮干细胞不断的更新分化，来维持表皮的平衡，所以要想皮肤健康、光泽，表皮干细胞一定要正常工作，发挥自我更新的作用。
2、 皮肤受伤了，也要表皮干细胞修复再生
当皮肤受伤了（日光、烫伤、刀伤......），伤口会发出求救信号，这时候，表皮干细胞在皮肤表面逐渐上皮化，在伤口中心的上皮细胞可以和真皮细胞结合，具有更强的形成器官的可塑性，进行创伤的修复。而运用表皮干细胞的生物物学特性，将自体角质细胞的表皮干细胞进行培养，形成可供移植的表皮膜，将其作用于皮肤的损伤区域，可迅速使皮肤的屏障功能恢复。
可以这样认为，在皮肤组织修复过程中，毛囊内上皮干细胞的作用是快速而暂时的，而表皮干细胞的作用却是缓慢而持久的。当皮肤全层发生损伤的情况下，毛囊内上皮干细胞将不再起主要作用。间充质干细胞易培养、增殖能力强、可以自我更新、具有多向分化潜能。在适当条件下，间充质干细胞可定向分化为中胚层、外胚层、内胚层细胞，如骨细胞、肌细胞、脂肪细胞等，参与组织损伤修复过程。值得一提的是，间充质干细胞还具有免疫调节作用，能够降低 T 细胞对抗原的识别力，其分泌的免疫调控因子还可对其他干细胞进行免疫调节，从而提高干细胞移植治疗的成功率。人脐带间充质干细胞（UC-MSCs）分离自脐带华尔通氏胶，能自我更新，并具有多向分化潜能。UC-MSCs易于获取、来源丰富，因此被广泛应用，例如在小鼠烧伤模型中不但显示出优秀的修复功能，同时外泌体（MSC-Ex）能促进损伤皮肤中上皮细胞的再生，增加CK19（细胞角蛋白19）、增殖细胞核抗原（PCNA）、胶原蛋白Ⅰ等的表达。体外实验中，当皮肤受热受压，它可以促进细胞增殖，抑制凋亡。这提示我们，UC-MSCs可广泛应用于烧伤患者的损伤修复中。除此之外，UCMSCs还能够抑制炎性因子分泌，促进抗炎介质释放，以及侧支血管的形成，从而改善损伤局部微环境。脂肪间充质干细胞（ADSCs）主要通过刺激上皮和血管再生促进皮肤愈合，可用于治疗难愈合型皮肤溃疡、放射性皮肤损伤等。- 取材方便，最常用的取材部位为腹股沟皮下脂肪，取材过程创伤小，易于被患者接受；
- ADSCs在创伤修复治疗中可提高愈合速度、减少红斑和色素沉着，也可以减少纤维化及瘢痕形成。
研究还发现，ADSCs有向施旺细胞分化的潜能，而施旺细胞通过分泌层粘连蛋白，可促进神经再生，有望在促进皮肤损伤修复之余，用于神经的再生修复。因此，ADSCs是干细胞治疗较理想的细胞来源。骨髓干细胞包括骨髓造血干细胞、骨髓基质细胞（BMSCs）、内皮细胞等，可以促进组织的修复与再生，但是骨髓干细胞取材过程相对复杂，取材量有限，因此临床应用具有一定的局限性。
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干细胞在皮肤医疗美容中的作用
随着生活质量的提高，人们越来越关注如何“延缓衰老”的话题，因为衰老不仅带来容貌的改变和对心理的影响，还将影响人体器官和组织的功能。造成衰老的原因有多方面因素，包括氧化代谢、应激、长期抑郁、端粒的缩短、基因的改变及长期的紫外线照射等。科学家们一直在探索延缓衰老的新方法，近年来，干细胞技术的发展给延缓衰老的研究带来了新的希望。ADSCs可有效促进成纤维细胞增殖、迁移及刺激胶原蛋白生成；
ADSCs可生成SOD、PEDF等抗氧化蛋白，保护真皮成纤维细胞；
通过提高机体免疫功能，延缓 D－半乳糖诱发的皮肤衰老；
抑制黑色素细胞的增殖、降低酪氨酸酶活性和黑色素生成，达到美白效果。
BMSCs能增加血管生长因子等的表达，有助于提高内生细胞的再生能力以及细胞修复损伤及病变组织的能力。动物实验表明，对于因D－半乳糖诱发的皮肤衰老的模型小鼠，给予BMSCs处理的小鼠与对照组相比表现出情绪振奋，毛发更茂密，皮肤更具有弹性。此外，在皮下注射BMSCs后，可以广泛分布于真皮层并保留7天。骨髓间充质干细胞 骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells, BMMSCs）是从骨髓组织中分离获取的一类间充 质干细胞，Friedenstein 等[5]于 1976 年首次报道。BMMSCs 可贴壁生长，具有向中胚层组织细胞分化的能力。几 乎所有的造血细胞表面标志物（CD34、CD14、CD45 等）在 BMMSCs 中呈阴性表达[6- 7]，BMMSCs 表面表达的标 记物包括整合素（CD49、CD29、LFA- 3），免疫球蛋白超家族（CD54、CD102），血管细胞黏附分子（CD106、 CD44、CD166）等[8- 10]。BMMSCs 主要来源于骨髓液，可通过髂前上棘穿刺抽取，也可自胫骨、股骨、胸骨等骨中 获取。抽取的骨髓液通过密度梯度离心法、全骨髓培养贴壁筛选法、流式细胞仪分选法和免疫磁珠法等可筛选 出大小均匀、纯度相对较高的 BMMSCs[11]。BMMSCs 的扩增速度极快，短时间的培养后即可获取大量的细胞。脂肪来源干细胞 1973 年，Poznanski 等在脂肪中发现了类似于成纤维样的细胞，在体外也能保持代谢活性[12]；2001 年， Zuk 等证实这些细胞中存在间充质干细胞并命名为脂肪来源干细胞（adipose- derived stem cells，ADSCs）[13]。其表达基质细胞相关标志物（CD29、CD44）、间充质细胞标志物（CD73、CD90），基本不表达造血源性细胞标 志物 CD45 及 MHCⅡ相关蛋白 HLA- DR[13- 14]。从脂肪组织中分离 ADSCs 的主要方法是胶原酶消化法，操作 简单，产量较高；此外还有组织块贴壁法、吸附柱法、直接离心法、机械振荡法等，但效率较低[15- 17]。在用胶原 酶处理脂肪组织后，收集的底层细胞团被称为脂肪血管基质片段（stromal vascular fraction，SVF），是一类包括 ADSCs、脂肪前体细胞（脂肪祖细胞）、周细胞、内皮细胞、内皮祖细胞、单核 / 巨噬细胞和造血干细胞等在内 的异质性细胞群，也具有促进组织再生的功能[18- 19]。
脐带间充质干细胞 脐带间充质干细胞（umbilical cord mesenchymal stem cells, UCMSCs）是一种自脐带分离的间充质干细胞， 最早在 21 世纪初被报道[20]。脐静脉内皮、脐带 Wharton's 胶质和血管周围组织中均可分离获得 UCMSCs[21- 23]。UCMSCs 具有典型的间充质干细胞表面标志物表达特点，CD29、CD44、CD105、CD166、OCT- 4 和 c- myc 均呈 阳性表达,CD34 和 CD14 均呈阴性表达[24]。UCMSCs 具有长期自我更新、高扩增性和表型稳定性[25]。目前尚无 公认的分离 UCMSCs 方法，使用较多的方法有组织块贴壁法和酶消化法。UCMSCs 的来源是医疗废弃物脐 带，伦理上较易获得知情同意授权回收利用，受到临床转化应用的青睐[26]。
毛囊间充质干细胞 毛囊间充质干细胞（hair follicle mesenchyma stem cell, HFMSCs）分布在两个部位：毛囊球部的真皮乳 头（dermal papilla, DP）和毛囊球部最外层的真皮鞘（dermal papilla, DS）内[1- 2]。通过周期性地在 DP 和 DS 间迁 移，实现随毛发周期的 DP 和 DS 功能性重组[3- 4]。相比于来源于骨髓、脂肪、脐带等组织的间充质干细胞， HFMSCs 具有来源丰富、取材简单、对机体创伤小且无年龄限制等优点。HFMSCs 也具有成骨、成脂和成软骨 潜能，表面阳性标记物有 CD44、CD73、CD90、CD105[5- 7]。HFMSCs 的分离是用中性蛋白酶 + 胶原酶消化皮脂 腺下 2 mm 以下的毛囊下端，扩增培养后通过表面标志物分选出 HFMSCs[8- 9]。由于 HFMSCs 在体外培养过程 中其诱导能力逐渐丧失，所以目前关于维持 HFMSCs 干细胞特性的方法主要是 3D 培养，包括悬滴法、ECM 法、LBL 法等[9- 12]。
牙髓间充质干细胞 牙髓间充质干细胞（human dental pulp stem cells, hDPSCs）作为人体牙髓组织中存在的一种间充质干细胞，与其他间充质干细胞一样具有很强的增殖力、自我更新和多向分化能力,同时还具有免疫调节功能和潜 在的组织再生特性[27- 28]。hDPSCs 与 BMMSCs 具有相似的免疫表型，同样表达 CD73、CD90 和 CD105，不表达 CD14、CD34 和 CD45 等表面标记，但 hDPSCs 具有更高的增殖率和克隆形成能力[27]。迄今为止，已分离和鉴 定出 8 种不同的 hDPSCs，其中应用最为广泛的是 hDFSCs，其分离培养的方法与其他组织间充质干细胞方法 类似[29]。
胚胎干细胞、诱导性多功能干细胞等其他干细胞 胚胎干细胞（embryonic stem cells, ESCs）是一种从早期胚胎或内细胞团中分离出来的全能干细胞，可以 向 3 个胚层分化，在体内或体外环境均可被诱导分化为机体几乎所有细胞类型[30]。ESCs 表达的特异性标志 物包括 SSEA- 3、SSEA- 4、TRA- 1- 60、TRA- 1- 81、TRA- 2- 49/6E 和 Nanog[31]。然而胚胎干细胞的使用仍存在风 险和伦理问题。诱导性多功能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs）是利用哺乳动物的成体细胞，由人 工转入 Oct4、Sox2、c- Myc、Klf4 四种转录因子，使成体细胞执行去分化途径而形成类似于胚胎干细胞的多能 干细胞[32]。iPSCs 与 ESCs 拥有相似的再生能力，理论上可以分化为所有成体器官、组织，其表面标志物与未分 化的 ESCs 类似。相比 ESCs，iPSCs 面临的伦理道德争议较小，但 iPSCs 诱导技术面临着诱导效率低，用于治 疗存在长期肿瘤风险等挑战[33- 34]。其他的干细胞还包括胎盘、羊水以及尿液等来源间充质干细胞，这些细胞也具有多向分化能力和较高的增殖能力。干细胞分泌的生长因子在体内表达量极低，但却有极高的生物活性，可促进细胞分化增殖，诱导趋化炎症细胞，并影响细胞的分裂、迁移。因此，干细胞分泌的生长因子在皮肤整形、美容、修复中都起着重要作用：
表皮生长因子（EGF），可促进皮肤细胞的新陈代谢，达到美白、抗皱等效果，同时还可间接促进胶原蛋白和透明质酸的分泌，增加皮肤弹性、减缓皱纹形成，延缓衰老；
成纤维细胞生长因子（FGF），可促进成纤维细胞、上皮细胞、内皮细胞等的增殖，刺激血管新生、增加纤溶酶原激活物生成以及胶原蛋白的合成，从而减少瘢痕形成、增加皮肤弹性、延缓衰老；
血管内皮生长因子（VEGF），可诱导皮肤微血管的生成，改善皮肤新陈代谢，同时也可提高微血管通透性，为皮肤细胞增殖和胶原蛋白的合成提供丰富的营养，有助于改善皮肤暗沉。
组织血运障碍是整形外科常处理的问题，干细胞可被用于治疗皮瓣缺血及其他组织缺血性疾病。临床前研究已证实，干细胞有促进细胞迁移、成管的能力，可改善皮瓣血液循环，促进皮瓣成活。在缺血的手 部移植皮瓣内及周围组织中注射 SVF，可观察到皮瓣血运有明显改善，手功能改善。干细胞在下肢缺血疾病 中也有应用，在严重下肢缺血的病例中，通过肌肉内注射 CD133+ 的干细胞，可刺激新血管生成。在瘢痕治 疗方面，BMMSCs 可用于预防肥厚性瘢痕患者移植后皮肤移植物的收缩[13]。此外，皮下局部应用 BMMSCs 可明 显改善中、重度萎缩性痤疮瘢痕，且无明显副作用[14]。还有研究应用 ADSCs 治疗系统性硬化症的指端溃疡， 发现可促进创面愈合，改善疼痛症状和手功能。创伤居疾病谱首位，其中皮肤缺损最为多发。同时，糖尿病、脉管疾病等引发的皮肤溃疡创面也是高发病。近年来发现干细胞可通过直接分化、旁分泌生长因子等多个途径参与皮肤再生。在外伤导致的急性皮肤全层缺损中，局部注射 ADSCs 可缩短创面愈合时间，减少继发性瘢痕挛缩、色素沉着和增生的发生。在糖尿病足、慢性创面等多种难愈性创面的治疗中，在创面边缘及基底注射干细胞可有效促进组织血管新生、加速 肉芽组织形成、改善组织血供，同时促进创缘角质形成细胞的增殖，加速创面再上皮化进而促进愈合。相较于无毛囊的皮片，带有毛发的皮肤移植物因含有毛囊干细胞和更多的表皮干细胞，在促进慢性溃疡愈合中可 达到更好的效果。皮肤扩张中，局部的张力可诱导血液循环中干细胞向扩张皮肤局部迁移，在局部定植后通过分化和合成生长因子促进扩张皮肤组织再生。另有研究证实，干细胞在促进光老化和衰老后的皮肤再生年轻化等方面有显著效果。脂肪移植是软组织萎缩和缺损修复的重要方法，但移植的脂肪组织由于缺乏血供与生长因子，常出现较高的吸收率及纤维化、钙化等现象，影响其疗效。应用干细胞辅助脂肪移植（cell- assisted lipotransfer, CAL） 后脂肪细胞成活率提高，组织结构形态更好，并发症更少。在乳房脂肪填充中，加入干细胞可以提高移植后脂肪的成活率，减少脂肪注射后纤维化、囊肿等并发症的发生率，同时未观察到脂肪异常增殖、肿瘤等并发症的发生。另外，在半面萎缩的治疗中，也观察到应用 CAL 可提高脂肪的成活率。脱发是困扰现代人的重要问题，除了与雄激素代谢物二氢睾酮相关的代谢障碍有关，也与毛囊周围血管化减少和生长因子失去平衡有关[58]。干细胞分泌的血管内皮生长因子、肝细胞生长因子、胰岛素样生长因子、血小板衍生生长因子等多种细胞因子[59]，一方面可调控复杂的毛发生长周期，另一方面可促进毛囊周围的血管化[60]，诱导毛囊真皮乳头增殖及调控毛囊由休止期进入生长期，促进毛发生长、毳毛发育为终毛。在脱发区域皮肤内注射 ADSCs 和 SVF，可观察到注射区域毛发密度有所增加、毛发直径显著增粗。ADSCs 的 条件培养基也具有促进毛发再生的效果，多次注射后效果与非那雄胺疗效接近。自体 BMMSCs 及自体HFMSCs 也被报道在治疗难治性斑片状脱发和雄激素性脱发中有显著作用。目前针对因创伤、肿瘤、先天畸形等导致的骨和软骨缺损的修复，临床上主要采用的是自体组织移植、异体组织移植和替代物植入等方法，但应用范围和治疗效果有一定的局限性。BMMSCs 和 ADSCs 是在骨和软骨缺损临床研究应用中最常见的干细胞类型，向骨、软骨的局部缺损注射BMMSCs 或 ADSCs 可促进组织修复再生。将干细胞与生物支架材料复合，不仅可提高干细胞利用效率，而且支架材料的引入也为干细 胞再生提供更有利的微环境，使其具有更稳定的结构和更优化的功能。关节腔内注射ADSCs、BMMSCs 或 hDPSCs，可以通过调节局部炎症、促进软骨再生修复从而缓解疼痛、控制关节炎的发展。临床研究显示采用自体干细胞治疗骨缺损是安全有效的，尚无研究显示发生炎症、感染、组织过度生长或肿瘤发生等。
