2024-10-24 從醫(yī)路漫漫 MedSci原創(chuàng) 發(fā)表于上海

脂肪移植通常產(chǎn)生不一致和次優(yōu)的結(jié)果，需要改進脂肪處理技術(shù)。采用機械乳化技術(shù)制備的基質(zhì)血管組分（SVF）凝膠比傳統(tǒng)的Coleman脂肪移植物具有更高的保留率。

脂肪移植在組織修復(fù)和重建中的重要性日益得到認可，盡管其長期保留是眾所周知的不可預(yù)測的，阻礙了其更廣泛的臨床應(yīng)用。脂肪移植的成功取決于多種因素，主要是移植前的脂肪處理方法。廣泛的研究一直致力于開發(fā)治療或設(shè)計策略，以提高移植后脂肪保留率。最初的研究將保留脂肪的關(guān)鍵歸因于脂肪細胞結(jié)構(gòu)完整性和活性的保存，這一概念被稱為細胞生存理論。然而，最近的研究將對脂肪形成的理解轉(zhuǎn)向了“宿主細胞替代理論”，表明新生兒脂肪細胞主要是通過再生相關(guān)細胞的分化產(chǎn)生的。這種范式轉(zhuǎn)變強調(diào)了探索創(chuàng)新方法的重要性，通過關(guān)注與再生相關(guān)的細胞機制來提高脂肪移植的壽命。

增強移植物再生的關(guān)鍵是獲得更多的再生相關(guān)細胞，特別是脂肪組織來源的間充質(zhì)基質(zhì)細胞（ASCs）。大量培養(yǎng)ASCs的傳統(tǒng)方法涉及使用膠原酶消化脂肪組織，這是一種不適合人類應(yīng)用的技術(shù)。2017年，Yao等人開發(fā)了一種創(chuàng)新方法，通過機械剪切Coleman脂肪移植物產(chǎn)生凝膠狀基質(zhì)血管組分（SVF）脂肪。這種SVF凝膠富含再生相關(guān)細胞，如ASCs，在細胞治療方面顯示出相當(dāng)大的前景。與傳統(tǒng)方法不同的是，SVF凝膠技術(shù)采用純物理方法—機械剪切，使其成為一種更安全的替代方法。傳統(tǒng)方法依賴于膠原酶等酶消化劑，這會帶來各種風(fēng)險，如潛在的過敏反應(yīng)和長期實驗室培養(yǎng)過程中的細胞污染。這種方法有效地破壞了成熟的脂肪細胞，同時保留了干細胞的再生和分化能力。然而，剪切力增強SVF凝膠細胞再生的確切機制仍有待充分闡明。

在我們之前的研究中，我們利用流式細胞術(shù)比較了不同剪切力下的細胞亞群，闡明了細胞水平的變化，并證明了再生相關(guān)細胞的增加。我們發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的脂肪移植技術(shù)相比，通過機械剪切和缺乏酶消化產(chǎn)生的SVF凝膠實現(xiàn)了高效穩(wěn)定的體積增強，并顯著豐富了表達間充質(zhì)干細胞標(biāo)記物的群體。這表明SVF凝膠在臨床移植中比傳統(tǒng)Coleman脂肪具有明顯的優(yōu)勢，包括減少成熟脂肪細胞和增加具有高再生潛力的細胞。包括我們在內(nèi)的各種研究都使用免疫熒光染色來證明新的脂肪細胞起源于宿主來源的脂肪相關(guān)細胞。然而，脂肪移植研究的一個主要挑戰(zhàn)在于它依賴于成像觀察，而沒有全面的分子分析。因此，通過分子生物學(xué)技術(shù)探索機械隔離誘導(dǎo)脂肪再生的機制對于推進該領(lǐng)域的發(fā)展至關(guān)重要。

為了彌補這一知識差距，我們對移植到裸鼠體內(nèi)的Coleman脂肪和SVF凝膠樣本的脂肪組織進行了轉(zhuǎn)錄組分析。該方法利用微陣列和RNA-seq作為強大的工具來剖析移植后脂肪再生差異的分子機制?；虮磉_表現(xiàn)出強大的動態(tài)，可以作為細胞內(nèi)響應(yīng)外部刺激的分子變化的實時指標(biāo)。目前，微陣列或RNA-seq技術(shù)能夠在全基因組范圍內(nèi)同時檢測動態(tài)mRNA變化。我們使用這些方法來研究機械加工的SVF凝膠與未加工的Coleman脂肪移植后的分子事件。我們的目的是闡明機械剪切力促進脂肪組織再生的機制。

此外，本研究可能揭示通過戰(zhàn)略性預(yù)處理提高移植脂肪保留率的特異性靶點分子，為提高脂肪移植治療的療效提供新的方向。

方法：本研究通過將抽脂患者吸出的脂肪（經(jīng)科爾曼脂肪移植或通過機械剪切力進一步精制成SVF凝膠）移植到裸鼠背部來研究其作用機制。

基質(zhì)血管組分（SVF）凝膠和Coleman脂肪的制備方案。通過離心抽吸脂肪來回收Coleman脂肪。SVF凝膠是通過選擇性地保留含有油脂的上層，去除下層水層，然后施加壓力以建立包裹的脂肪來獲得的。這個程序之后是一個額外的離心步驟。這種制備涉及到使用純手工技術(shù)，不依賴于任何外部物質(zhì)。

各種脂肪的剪切力與運動粘度之間的關(guān)系。SVF凝膠是從最初的Coleman脂肪中獲得的，在機械隔離期間使其受到剪切力。脂肪的粘度與剪切力呈正相關(guān)，兩者之間存在顯著的線性關(guān)系。

移植脂肪組織的總體外觀、壽命和組織學(xué)改變。(A)用于實驗的方法。(B)對兩類脂肪移植物在移植后間隔3天和60天進行綜合觀察。(C)脂肪組織保存率的改變。與Coleman脂肪相比，SVF凝膠具有更高的保留率。*p < 0.001。(D)移植后60天的組織學(xué)分析顯示右側(cè)SVF凝膠內(nèi)有組織的脂肪結(jié)構(gòu)完全成熟，而左側(cè)Coleman脂肪移植物中觀察到殘留的油滴。顯微鏡檢查用比例尺設(shè)置為200 μm。符號“#”表示存在油滴。(E)免疫熒光染色顯示，移植后3天，SVF凝膠移植物內(nèi)的脂肪細胞出現(xiàn)壞死跡象，與Coleman脂肪移植物相比，perilipin染色陰性的區(qū)域明顯增加。這表明SVF凝膠中的成熟脂肪細胞受到剪切力誘導(dǎo)的損傷。然而，移植60天后，在右下方的SVF凝膠移植物中觀察到大量新形成的脂肪細胞，而在右上方的Coleman脂肪移植物中發(fā)現(xiàn)了多個缺乏perilipin染色的區(qū)域。這些發(fā)現(xiàn)表明SVF凝膠中脂肪細胞新生的發(fā)生率較高，Coleman脂肪中脂肪細胞壞死的情況較多。顯微鏡檢查用的比例尺尺寸為100 μm。

流式細胞術(shù)定量測定不同組織間充質(zhì)干細胞的相對豐度。流式細胞分析結(jié)果顯示，與在Coleman脂肪中觀察到的相比，SVF凝膠中間充質(zhì)干細胞的豐度顯著增加，差異超過8倍

通過對SVF凝膠組和Coleman脂肪組的移植組織進行微陣列和RNA-seq分析，確定移植早期的組織來源。(A)第三天移植脂肪組織的人cDNA微陣列的點陣圖顯示雜交信號質(zhì)量較低。該示意圖基于本研究中SVF凝膠組獲得的樣品。(B)背景校正后抽脂后直接分析的人體組織高質(zhì)量雜交信號。圖示樣本是最近獲得的未接受任何移植治療的Coleman脂肪標(biāo)本。(C)熱圖顯示了單個基因的表達水平，從綠色到紅色表示低到高水平。(D)右側(cè)灰框顯示了前10個顯著富集的生物過程/類別，以及相應(yīng)數(shù)量的參與脂質(zhì)代謝和細胞周期過程的上調(diào)/下調(diào)表達基因。

結(jié)果：移植后SVF凝膠的保留率超過了Coleman脂肪。蘇木精和伊紅（HE）染色和免疫熒光結(jié)果表明，SVF凝膠組可以形成新的脂肪組織，其特征是組織良好的成熟脂肪結(jié)構(gòu)。施加機械剪切力誘導(dǎo)間充質(zhì)干細胞豐度增加。移植后脂肪再生，而不僅僅是存活再生，再生細胞主要來自小鼠，微陣列分析支持了這一點。RNA-seq顯示在SVF凝膠組和Coleman脂肪組之間表達了601個基因，其中164個基因上調(diào)（細胞周期過程），437個基因下調(diào)（脂質(zhì)代謝）。

討論:機械剪切力的應(yīng)用可以減少并發(fā)癥的風(fēng)險和促進細胞增殖和分裂,從而提高移植脂肪的保留和再生。

原始出處：

Yuan, Ye;  Jian, Ma;  Bing-Yang, Guo;Mechanical force promotes tissue and molecular changes in adipose tissue regeneration post-transplantation.Front Cell Dev Biol 2024;12(0):1472575

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網(wǎng)址: Front Cell Dev Biol：中國學(xué)者發(fā)現(xiàn)機械乳化技術(shù)促進脂肪移植后再生的組織和分子變化 http://www.u1s5d6.cn/newsview312593.html