2001年，Zuk 等[1]首次从人脂肪组织中分离获得一群具有多向分化潜能的细胞――脂肪源性干细胞(adipose derived stem cells,ADSCs)以来，学者们在研究其多分化潜能的同时也开始关注其内分泌功能。现就ADSCs的内分泌功能以及在再生医学和组织工程的应用做一综述。
1ADSCs的内分泌功能
1.1促血管化作用：近年来，大量的研究表明ADSCs可以产生和分泌多种促血管化的细胞因子（如VEGF、HGF、bFGF等），并参与了组织损伤修复的血管化过程[2-4]。Li等[5]在分离培养ADSCs过程中,用ELISA检测到ADSCs分泌大量的VEGF、HGF、SDF-1α，并发现它可通过促进内皮细胞增殖和抑制凋亡来加速血管化。目前，在多种组织缺血模型的研究中也发现移植ADSCs 可改善缺血情况[6-7]。Lu等[8]将标记有Dil的ADSCs注入小鼠任意皮瓣基底部，7天后发现其皮瓣成活率明显高于对照组。用体内成像技术和免疫组织化学方法观察到在注入ADSCs的皮瓣基底部形成较高密度的毛细血管网，同时在新生血管周围发现有标记Dil的血管内皮细胞生成,其机制可能为ADSCs直接诱导分化为血管内皮细胞；另一方面分泌促血管化因子以加速血管化。
同样, Shigemura 等[9]在研究ADSCs 对肺气肿肺泡重建的作用时发现ADSCs可分泌多量的HGF，移植ADSCs 4 周后可观察到上皮增殖和血管增加,恢复了肺气肿损害的肺功能。这也进一步表明ADSCs分泌的促血管生长因子具有强大的促血管化能力, 在局部微环境的诱导下，参与了损伤组织的再血管化过程。
1.2 造血支持作用:体内外研究表明[10-11]，骨髓间充质干细胞（BMSCs）具有支持造血的作用，共移植BMSCs与造血干细胞（HSC）可以促进HSC的增殖与分化，其原因可能是BMSCs可分泌促造血的细胞因子，对HSC的体外扩增及体内促HSC的造血重建均有积极作用。目前，已有学者关注ADSCs的造血支持作用。Cousin等[12]将ADSCs注射给被致死量（10GY）照射过的小鼠,受体小鼠造血功能可完全恢复，并能在小鼠体内检测到供体细胞。由此可见，ADSCs同样也具有造血支持作用。然而其机制是否为ADSCs分化为造血细胞，还是ADSCs分泌大量促造血的细胞因子，或者为两者兼发挥作用，尚不清楚。
2007年,Kilroy等[3]的研究进一步证实ADSCs造血支持功能与其分泌和表达大量与刺激造血有关的细胞因子，如粒细胞集落刺激因子（G-CSF）、粒细胞-巨嗜细胞集落刺激因子（GM-CSF）、巨嗜细胞集落刺激因子（M-CSF）、IL-7、以及Flt3配体等密切相关。此外，ADSCs表面表达与分泌大量参与细胞粘附的受体分子，在ADSCs与造血粘附和相互作用中发挥重要作用[13]，如已有体外细胞粘附试验发现，CD34+ 造血细胞与细胞外基质和基质细胞结合时的整联蛋白有依赖性。
目前，尽管有学者分别研究比较骨髓、脐带血和脂肪组织来源的间充质干细胞(MSC)的造血支持作用时，发现ADSCs的作用不及前两者[14]，但鉴于ADSCs取材方便，来源丰富，低免疫性等诸多优点，故在移植治疗中比BMSCs可能更具有优势。
1.3 抗凋亡作用：Sadat等[4]应用Transwell共培养新生鼠心肌细胞和ADSCs时发现ADSCs有保护心肌细胞的作用。进一步采用SiRNA技术研究显示ADSCs所分泌的IGF-I和VEGF发挥抗凋亡的作用。也有学者[5]用ELISA法检测发现ADSCs分泌的基质细胞衍生因子-1α(SDF-1α），并体外试验证实SDF-1α能刺激内皮细胞增殖，同时可以抑制TNF-α诱导的细胞凋亡，以提高内皮细胞的生存率。其体内机制可能为SDF-1α一方面能通过上调VEGF的表达而发挥作用；另一方面能促进外周血中CD34+ 细胞增殖，抑制其凋亡。其抑制凋亡机制在于激活PI3-K/Akt通路，调节bcl-2蛋白表达[15]。bcl-2基因及蛋白上调被公认是细胞逃避凋亡的一条重要机制[16]。并且试验中发现应用条件培养液的ADSCs试验组内皮细胞的bcl-2 mRNA表达上调，故推测ADSCs所分泌的细胞因子可能通过bcl-2 家族蛋白来发挥抗凋亡作用。
1.4 趋化作用：ADSCs除了表达和分泌与BMSCs相同的粘附分子和细胞因子，如M-CSF、GM-CSF、TNF-α，以及IL-8等促进造血外，还能通过其内分泌因子归巢静脉输注的HSC归巢至骨髓。目前，已证实ADSCs和BMSCs都能够合成和分泌趋化因子SDF1[5,17]。而在机体的发育过程中，HSC归巢至骨髓主要依赖于SDF1与其受体CXCR4的相互作用[18]。Peled等[19]分析了SDF1趋化因子在 CD34+ 细胞归巢至骨髓的影响。最初的设想是通过SDF1和它的受体CXCR4的相互作用提供信号，促进HSC向骨髓的归巢。事实上，实验也证实 CD34+ 细胞的归巢作用的确得到明显的增强，同时这种作用依赖于HSC表面表达CXCR4。抗CXCR4抗体封闭试验中，CD34+的归巢被阻断了，重新加入SDF1后，刺激的CXCR4表达逆转了部分阻断作用。Kim 等[20]认为,SDF1对骨髓源和脐带血源的 CD34+ HSC归巢均有协同促进作用。已有报道证实[11]，以NOD/SCOD小鼠为受体，将体外扩增的人骨髓源MSCs和脐带血来源的CD34+ 细胞联合移植，其植入率较CD34+ 细胞单独移植组的植入率高10～20倍。因此，在骨髓性肿瘤患者中联合移植HSC和ADSCs时，可通过ADSCs的内分泌因子促进CD34+ 细胞归巢至骨髓，以加速造血恢复。
此外，ADSCs还可以分泌大量的炎性趋化因子，如IL-6和IL-8等[3]。这些趋化因子可对各种白细胞亚类都有趋化活性和激活功能，并能选择性地引导白细胞亚类的定向游走和组织内聚集,它们与相应受体结合后主要通过G蛋白偶联的磷脂酰肌醇途径而发挥免疫炎性和血管生成等多种生物活性。其中IL-8 是人类发现的第一个趋化因子，属于趋化因子CXC 家族。目前认为它是研究最多,作用最强的一种趋化因子，因此，其在炎症反应过程和组织损伤修复中起重要作用[21]。
1.5免疫抑制和免疫调节作用：目前，已有大量研究表明ADSCs具有免疫抑制及免疫调节作用[22-23]。其机制可能包括：①MSCs高表达MHC-Ⅰ类分子及共刺激分子，而不表达MHC-Ⅱ类分子，和FAS 配体与共刺激分子[24]；②MSCs干扰各种免疫细胞的功能[25]；③MSCs产生各种可溶性的细胞因子诱导免疫抑制[26]。Cui等[26]应用Transwell系统将ADSCs与效应细胞分离后,淋巴细胞的增殖反应受到了显著的抑制。随后，进一步证实了ADSCs所分泌的前列腺素E2（PGE2）参与了ADSCs介导的对混合淋巴细胞反应或丝裂原刺激的T淋巴细胞增殖的抑制作用，因其在混合淋巴细胞反应中加入ADSCs的同时也加入抗PGE2抗体后发现ADSCs对T淋巴细胞增殖反应的抑制作用有所减轻。同样，Wan等[27]在小鼠异体原位肝移植的动物模型中也证实ADSCs分泌的细胞因子在ADSCs免疫抑制效应中起一定的作用。
总之，ADSCs内分泌的免疫抑制和免疫调节作用，为其在临床应用的安全性和有效性提供了可靠的依据，同时大大扩展了其临床适应证的选择范围，即它们不仅可以用来进行各种退行性和衰竭疑难病的替代治疗，而且可用来进行辅助的免疫治疗。这一内分泌功能的发现也为许多疾病的治疗与痊愈，特别为那些接受了器官移植需终身服用免疫抑制剂的患者带来了新的希望。
1.6 维持高增殖率及多分化潜能的作用：众所周知，干细胞的应用为组织器官损伤修复的治疗开创了新的局面。其中持久的高增殖率与多向分化潜能正是其魅力所在。然而维持这两大特性的具体机理一直未明。最早的研究提示外源性的刺激因子白血病抑制因子和成骨蛋白4与内源性的调节物Oct4，Sox2以及Nanog都可能与胚胎干细胞的这两大特性有关[28]。但与胚胎干细胞不同，先前的研究认为MSCs可经Wnt通路促进增殖，同时也抑制其骨源性分化[29]。这说明干细胞的这两大特征并非通过共同的通路调节。2006年，Zaragosi等[30]首次发现ADSCs自分泌的FGF-2是其保持长期高增殖率与多分化潜能的关键因子，并可形成一个紧密的FGF-2环来调节和维持ADSCs的高增殖率和多分化潜能。同时进一步研究发现FGF-2可通过ERK1/2通路调节ADSCs的克隆性增殖但不能维持其多分化潜能。这证实了FGF-2促增殖与维持分化潜能是通过不同通路介导的设想。然而其具体的各个通路及靶基因仍需进一步的阐述。
2 与再生医学及组织工程
研究表明某些组织的再生过程中，生物活性因子发挥了重要作用。Ando等[31]将ADSCs注入2�4�6-三硝基苯磺酸诱导的结肠炎局部创面时，发现ADSCs可加速肠粘膜的修复。同样，Kim等[2,5]也发现ADSCs可加速皮肤创面愈合，其机制之一就是ADSCs分泌的各类细胞因子通过促进修复细胞的增殖、迁移及分泌胶原来加速创面愈合。但Jackson等[32]用MSC修复坏死心肌时发现过多的成纤维细胞生成反而影响心肌的功能。这也可能为ADSCs修复组织损伤提出了新的课题，即存在瘢痕修复的问题。
此外，组织工程学的出现,使得再生医学进入了一个新时代。如某些损伤组织器官的修复与重建需要一定的支架结构，使干细胞处于适宜的微环境中，其中需解决的关键问题之一是这类含有种子细胞的工程化组织移植后的快速血管化。所以，ADSCs的上述内分泌功能在组织工程血管化方面可能会有重要的应用价值；另外，对不同种子细胞的分化调节作用仍值得深入研究。
3问题与展望
以往的研究表明[2-5]，ADSCs分泌的各类细胞因子的量极少，基本上是pg级水平；在体内其到底通过哪些途径发挥作用，还尚未知。因此，采用何种策略和手段（比如应用药物或基因工程）以提高ADSCs内分泌的量以及延长其分泌因子的作用时间，还有待于我们进一步的研究。
尽管如此，但鉴于ADSCs取材方便、来源丰富、低免疫性等诸多优点以及上述多种内分泌功能，我们相信ADSCs内分泌功能必将和其多分化潜能一样将受到学者们的加倍青睐。
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[收稿日期]2008-03-08[修回日期]2008-05-15
编辑/李阳利