基于干細(xì)胞治療非瘢痕性禿發(fā)的研究進(jìn)展

李炳旻，蹇奕蘋(píng)，楊宇光

1 解放軍總醫(yī)院第四醫(yī)學(xué)中心 皮膚科，北京 100048；2 重慶市衛(wèi)生健康統(tǒng)計(jì)信息中心，重慶 401120

非瘢痕性禿發(fā)指由于遺傳、情緒、內(nèi)分泌失調(diào)等因素導(dǎo)致頭發(fā)進(jìn)行性減少的禿發(fā)類(lèi)型。該疾病患病率較高，我國(guó)男性非瘢痕性禿發(fā)的患病率為21.3%，女性患病率為6%，且患病率隨著年齡的增長(zhǎng)逐漸增加[1]。其中，雄激素禿發(fā)占該型禿發(fā)的絕大多數(shù)。雄激素性禿發(fā)發(fā)生在青春期或青春后期，遺傳易感的毛囊在雄激素的作用下發(fā)生毛發(fā)進(jìn)行性減少和變細(xì)。由于毛囊干細(xì)胞未遭到破壞，因此采用非手術(shù)治療方式有望使頭發(fā)再生[2]。該疾病給患者造成較大的心理負(fù)擔(dān)，因此探索有效的治療方式是臨床上亟待解決的難題。

1 毛發(fā)生長(zhǎng)周期

毛囊是具有自我更新能力的器官，生理?xiàng)l件下，毛發(fā)生長(zhǎng)周期經(jīng)歷三個(gè)階段——生長(zhǎng)期、凋亡期和休止期[3-4]。毛囊位于真皮和皮下組織中，可分為毛囊漏斗部、毛囊峽部和毛囊下部三個(gè)部分，最下端為毛囊真皮乳突，該結(jié)構(gòu)與毛發(fā)的生發(fā)關(guān)系密切[5]。真皮乳突上方為毛囊球部，在生長(zhǎng)期，毛囊球部快速分裂的基質(zhì)細(xì)胞生成毛發(fā)，其中的黑色素細(xì)胞合成色素并傳遞到組成毛發(fā)的角質(zhì)細(xì)胞中?；|(zhì)細(xì)胞的不斷分化形成決定毛發(fā)最終形態(tài)的內(nèi)毛根鞘和包裹在外層的外毛根鞘。外毛根鞘的頂端形成囊突，該區(qū)域內(nèi)存在著具有多向分化潛能的毛囊干細(xì)胞[6-7]。毛囊干細(xì)胞在毛發(fā)生長(zhǎng)、皮膚組織修復(fù)和再生等方面的應(yīng)用是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)[8]。

毛囊再生的過(guò)程受到多種信號(hào)通路的調(diào)控。其中，Wnt/β-catenin信號(hào)通路在毛發(fā)生長(zhǎng)周期的調(diào)控中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。Wnt/β-catenin通路的激活是毛發(fā)進(jìn)入生長(zhǎng)期的重要標(biāo)志，其持續(xù)高表達(dá)可促進(jìn)毛發(fā)的生長(zhǎng)[9]。在病理狀態(tài)下，毛發(fā)生長(zhǎng)周期出現(xiàn)異常，表現(xiàn)為毛囊處于生長(zhǎng)期的時(shí)間縮短、凋亡期和休止期延長(zhǎng)以及從休止期向生長(zhǎng)期過(guò)渡更加困難[10]。

2 非瘢痕性禿發(fā)的治療現(xiàn)狀

目前，臨床上常用的非手術(shù)治療方法為外用米諾地爾搽劑及口服非那雄胺。米諾地爾是一種前體藥物，可在磺基轉(zhuǎn)移酶的作用下轉(zhuǎn)化為硫酸米諾地爾，該物質(zhì)是一種鉀離子通道開(kāi)放劑，其治療脫發(fā)的確切機(jī)制尚未闡明，目前認(rèn)為可能與其血管舒張作用和促進(jìn)血管生成作用相關(guān)[11]。據(jù)報(bào)道，僅有約38.3%的患者在使用米諾地爾后可獲得滿(mǎn)意的療效[2]。而藥物的不良反應(yīng)主要包括接觸性皮炎、停藥后脫發(fā)加重等?？诜? mg非那雄胺治療男性雄激素性禿發(fā)可顯著降低血清、前列腺和頭皮組織中二氫睪酮的水平，研究表明在接受非那雄胺治療后約95%的患者可達(dá)到脫發(fā)面積不再擴(kuò)展的效果，66%的患者可實(shí)現(xiàn)部分區(qū)域頭發(fā)再生，僅5%的患者能夠?qū)崿F(xiàn)明顯的頭發(fā)再生效果[2,12]。然而，該治療方式的不良反應(yīng)包括：1)起效慢，通常在連續(xù)服藥12個(gè)月后方可取得療效；2)需持續(xù)服藥，一旦停藥，其療效無(wú)法維持；3)其他不良反應(yīng)包括性欲降低(2.4% ～ 13%)、勃起功能障礙(3.4% ～ 15.8%)、前列腺癌發(fā)病率增加、可能導(dǎo)致胰島素抵抗和糖尿病的發(fā)生。

3 干細(xì)胞治療非瘢痕性禿發(fā)的研究現(xiàn)狀

干細(xì)胞是具有增殖和分化潛能的細(xì)胞，具有自我更新復(fù)制的能力。近年來(lái)，以干細(xì)胞治療為代表的再生醫(yī)學(xué)研究不斷發(fā)展。隨著各種成體干細(xì)胞生物學(xué)特性、臨床前動(dòng)物創(chuàng)面模型和臨床研究的不斷深入，基于干細(xì)胞的治療手段已成為繼藥物和手術(shù)治療以外極具臨床應(yīng)用前景的治療非瘢痕性禿發(fā)的新方法。目前，采用干細(xì)胞促進(jìn)毛囊再生治療非瘢痕性禿發(fā)主要基于如下三種途徑：1)拮抗非瘢痕性禿發(fā)的病因；2)誘導(dǎo)囊突區(qū)的毛囊干細(xì)胞分化從而促進(jìn)毛囊再生；3)通過(guò)干細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)現(xiàn)毛囊再生。然而，直接采用干細(xì)胞進(jìn)行治療目前仍存在一定局限性：1)細(xì)胞來(lái)源困難，且分離、純化、保存過(guò)程復(fù)雜；2)干細(xì)胞長(zhǎng)期體外培養(yǎng)有腫瘤轉(zhuǎn)化的風(fēng)險(xiǎn)。

細(xì)胞在生理和病理?xiàng)l件下可向細(xì)胞外空間釋放膜結(jié)合小囊泡，稱(chēng)為細(xì)胞外囊泡(extracellular vesicles，EVs)。EVs可以攜帶蛋白質(zhì)、miRNA、mRNA和脂質(zhì)成分等。由于囊泡的保護(hù)，這些小分子物質(zhì)在細(xì)胞外環(huán)境中免于被降解，從而被受體細(xì)胞攝取并以此調(diào)節(jié)受體細(xì)胞基因表達(dá)和蛋白質(zhì)合成，在細(xì)胞間通訊、表面修飾等方面發(fā)揮重要作用。與直接采用干細(xì)胞分化進(jìn)行臨床治療相比，EVs具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：1)穩(wěn)定性高，在-80℃可長(zhǎng)期保存，便于儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用；2)免疫原性低，不會(huì)引起排異反應(yīng)；3)可直接作用于靶細(xì)胞，且使用劑量可控；4)安全性高，避免了干細(xì)胞直接作用潛在的致瘤性[13]。干細(xì)胞的細(xì)胞上清液(conditioned medium，CM)中富含EVs，采用CM進(jìn)行治療，既可將干細(xì)胞遺傳信息作用于受體細(xì)胞，發(fā)揮類(lèi)似干細(xì)胞的治療效果，又能克服干細(xì)胞直接治療的局限性，因而引發(fā)廣泛關(guān)注并開(kāi)啟了“非細(xì)胞治療”的新時(shí)代[14-15]。目前，CM促進(jìn)毛囊再生的作用已得到證實(shí)。干細(xì)胞可生成并釋放包含生物學(xué)信息的EVs，通過(guò)旁分泌的方式作用于相鄰的細(xì)胞，調(diào)節(jié)其生物學(xué)功能。既往文獻(xiàn)表明，CM中含有血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、類(lèi)胰島素生長(zhǎng)因子(insulin-like growth factor，IGF)和血小板源性生長(zhǎng)因子(platelet-derived growth factor，PDGF)等生物活性因子，這些物質(zhì)作用于毛囊后，可調(diào)節(jié)毛發(fā)生長(zhǎng)周期，促進(jìn)毛發(fā)的生長(zhǎng)[2]。Won等[16]報(bào)道，脂肪干細(xì)胞(adipose-derived stem cells，ADSCs)的CM中富含VEGF、PDGF等細(xì)胞因子，可通過(guò)激活A(yù)kt和Erk通路促進(jìn)真皮乳頭細(xì)胞(human dermal papilla cells，hDPCs)的生長(zhǎng)和毛干的延長(zhǎng)。ADSCs是目前促進(jìn)毛發(fā)生長(zhǎng)研究最多的干細(xì)胞。Fukuoka等[15]報(bào)道從健康女性脂肪組織中分離出ADSCs，收集ADSCs分泌的CM并制成凍干粉，將凍干粉皮內(nèi)注射于雄激素性禿發(fā)患者的頭皮中，每3 ～ 5周注射1次，共4 ～ 6個(gè)療程。毛發(fā)鏡結(jié)果顯示，與治療前相比，患者在治療后1 ～ 3個(gè)月毛發(fā)數(shù)量顯著增多。患者自覺(jué)禿發(fā)癥狀改善明顯，滿(mǎn)意度高。在另一項(xiàng)自身對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，患者一半頭皮注射ADSCs分泌的CM，另一半頭皮注射0.9%氯化鈉注射液，通過(guò)毛發(fā)鏡計(jì)數(shù)新生毛發(fā)數(shù)量。結(jié)果顯示CM能夠有效促進(jìn)毛發(fā)數(shù)量增多[17]。Shin等[18]采用ADSCs-CM聯(lián)合滾輪微針進(jìn)行給藥，每周1次，共12個(gè)療程，結(jié)果顯示與治療前相比，頭發(fā)的數(shù)量和粗細(xì)都得到了顯著改善。

其他類(lèi)型的干細(xì)胞亦可發(fā)揮促進(jìn)毛發(fā)生長(zhǎng)的作用。Gentile等[19]通過(guò)環(huán)鉆獲得頭皮組織并分離提取來(lái)自真皮乳頭部位CD44陽(yáng)性的干細(xì)胞和囊突區(qū)CD200陽(yáng)性的干細(xì)胞。將干細(xì)胞懸液皮內(nèi)注射于雄激素性禿發(fā)患者頭皮中，共注射2次，結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組患者頭發(fā)密度顯著升高。另一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照研究納入20例雄激素性禿發(fā)的患者，分別給予自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞皮內(nèi)注射、自體頭皮毛囊干細(xì)胞皮內(nèi)注射和安慰劑注射，結(jié)果顯示兩組注射干細(xì)胞的患者在6個(gè)月后均取得良好的療效，但兩干細(xì)胞注射組的組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[20]。

4 提高CM促進(jìn)毛囊再生能力的方式

現(xiàn)有研究證據(jù)表明，干細(xì)胞CM對(duì)于毛囊再生具有一定的效果，但由于CM中成分復(fù)雜，各種細(xì)胞因子之間可能存在拮抗作用，使得CM的療效難以穩(wěn)定發(fā)揮[21]。因此，如何提高CM促進(jìn)毛發(fā)再生的功能是目前需要研究的問(wèn)題。

4.1 低氧環(huán)境 在體內(nèi)，干細(xì)胞通常定植在組織中深在且安全的部位，因此成體干細(xì)胞常處于低氧的環(huán)境。如間充質(zhì)干細(xì)胞在體內(nèi)定植部位的平均氧分壓為1% ～ 5%，遠(yuǎn)低于體外培養(yǎng)時(shí)20%的氧分壓[22]。研究表明，給予間充質(zhì)干細(xì)胞先低氧后恢復(fù)氧分壓的體外培養(yǎng)，可促進(jìn)間充質(zhì)干細(xì)胞的增殖能力并提高細(xì)胞的干性，而干性更強(qiáng)的間充質(zhì)干細(xì)胞產(chǎn)生的CM具有更好的組織修復(fù)和促進(jìn)再生作用[22-23]。Pawitan[24]研究表明，低氧環(huán)境能夠促進(jìn)脂肪干細(xì)胞維持細(xì)胞處于低分化狀態(tài)，并促進(jìn)細(xì)胞分泌多種生長(zhǎng)因子，從而更好地促進(jìn)毛發(fā)生長(zhǎng)。

4.2 基因工程 對(duì)干細(xì)胞進(jìn)行基因修飾可改變細(xì)胞的生物學(xué)活性，增強(qiáng)特定功能。該途徑有望成為精準(zhǔn)解決特定臨床問(wèn)題的新途徑[25-26]。Wei等[27]報(bào)道，轉(zhuǎn)染MiR-17-5p的MSC-CM能上調(diào)Akt/HIF-1α/VEGF通路并更好地促進(jìn)組織再生。Dong等[28]報(bào)道，與普通MSC-CM相比，富含Wnt7a的MSC-CM能夠促進(jìn)毛囊再生。Park等[29]報(bào)道，過(guò)表達(dá)Nanog基因的間充質(zhì)干細(xì)胞CM可激活真皮乳頭細(xì)胞，促使毛發(fā)生長(zhǎng)周期由休止期向生長(zhǎng)期過(guò)渡，并促進(jìn)毛囊的再生。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展，干細(xì)胞在毛囊再生方面具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，相關(guān)研究日益深入，部分產(chǎn)品也已投入臨床使用。如韓國(guó)干細(xì)胞研究機(jī)構(gòu)Prostemics研發(fā)的AAPE?(advanced adipose-derived stem cell protein extract)是一種脂肪干細(xì)胞上清液中提取的蛋白，皮下注射能夠顯著改善非瘢痕性禿發(fā)癥狀[15]。未來(lái)治療非瘢痕性禿發(fā)的研究中，如何增強(qiáng)干細(xì)胞及其產(chǎn)物的作用效果是研究的重點(diǎn)[30]，合理的給藥方式也是研究的重要領(lǐng)域[31]，通過(guò)創(chuàng)新給藥方式，將干細(xì)胞相關(guān)產(chǎn)物安全、高效、精準(zhǔn)地應(yīng)用于臨床，從而為非瘢痕性禿發(fā)提供更多治療方式。