最新综述| 干细胞治疗烧伤,伤口完全愈合的新希望

2021
09/10

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干细胞治疗烧伤,伤口完全愈合的新希望。

随着干细胞与再生医学研究的不断深入,干细胞治疗烧伤目前已经成为医学研究中的一个热点,越来越多的科学家把目光聚焦到干细胞治疗策略上来,并取得了巨大的突破,证实了干细胞治疗烧伤的巨大潜力。

近日,加拿大科学家在著名学术期刊《Biologics: Targets and Therapy》上发表了关于干细胞治疗烧伤研究的综述文章,关注干细胞和干细胞衍生产物治疗烧伤的策略,概述了目前干细胞治疗烧伤取得的进展,帮助大家了解干细胞治疗烧伤的前景。

NO.1 关于烧伤:伤口完全愈合尚无金标准

说起烧伤可能大家一点都不陌生,日常生活中经常会遇到各种各样的烧伤情况,轻则影响正常生活,重则危及生命。

据统计,烧伤每年影响约 1100 万人,由烧伤直接造成的死亡人数高达18万人,烧伤在儿童中发病率极高,在中老年人群中死亡率高[1]。

烧伤早已经成为高发病率和死亡率相关的全球健康问题,烧伤会造成患者终生心理负担和经济损失。无论烧伤病因、年龄或性别如何,烧伤护理最重要的方面是伤口覆盖和随后的愈合,这决定了局部和全身反应的严重程度,从而决定了烧伤患者的生存或死亡。

发生非烧伤伤口愈合、伤口感染和败血症是导致死亡率大幅增加的主要原因。目前临床上的护理标准是在受伤后 72 小时内进行烧伤切除。这种烧伤创面的早期切除减少了炎症刺激源和代谢亢进反应,不仅可以降低急性住院期间的全身压力,还可以防止病理性真皮和表皮再生。

虽然这建立了一个强大的早期去除烧伤伤口的证据,但是存在的挑战是如何覆盖这些烧伤伤口并使伤口完全愈合[1,2]。目前,各种皮肤和皮肤衍生材料用于覆盖这些开放性伤口,但目前尚不存在金标准。

图片来自文献1

NO.2 干细胞治疗烧伤的优势

目前使用皮肤替代品的治疗不能在烧伤后恢复功能齐全的皮肤,也不能直接针对伤口愈合的不同阶段促进趋化因子以及细胞因子的释放来影响愈合。虽然施用生长因子已被用于烧伤治疗,但是存在若干缺点。高水平的血管内皮生长因子可导致水肿和水肿相关烧伤并发症并增加患肿瘤的风险。表皮生长因子和血小板衍生生长因子可导致增生性瘢痕形成。分子途径的复杂性也限制了特定生长因子用于治疗的使用[1]。因此,具有持续性的多生长因子系统需要被开发。

在这种情况下,干细胞用于烧伤伤口治疗的优势得以体现,因为干细胞能够以持续的方式分泌所有这些生长因子,对局部刺激做出反应并影响伤口微环境以促进伤口愈合。

根据目前的研究结果,干细胞在烧伤创面愈合中的应用前景广阔,干细胞可以通过加速愈合、改善疤痕结果、更好地再生皮肤及其附属物、调节炎症反应以及减少纤维化和感染的风险。

骨髓间充质干细胞、脂肪来源的间充质细胞和脐带以及胎盘来源的间充质干细胞的蛋白分泌谱显示几种间充质干细胞均具有分泌促进成纤维细胞、内皮细胞和角质形成细胞迁移和增殖的趋化因子、细胞因子和生长因子。

因此,间充质干细胞具有能够促进伤口愈合的能力,因此干细胞产品,包括它们的外泌体和条件培养基也被用于烧伤伤口治疗[4]。

此外,烧伤后长期存在的持续挑战是疤痕。烧伤会导致病理性瘢痕形成,尤其是深部局部或全层烧伤。病理性疤痕很厚,会引起疼痛、瘙痒和挛缩,并导致功能受限。

图片来自文献4

干细胞还显示出通过旁分泌信号抑制瘢痕疙瘩成纤维细胞活性的潜力,从而证明了它们在长期烧伤护理中的疤痕管理中的潜力 ,2018年一项源自人脂肪间充质干细胞的条件培养基用于瘢痕疙瘩植入动物模型,该模型显示炎症和纤维化减少[5]。使用骨髓来源的间充质干细胞的条件培养基也观察到类似结果。这些结果提供了干细胞优于用于烧伤护理的传统方法的有力证据。

NO.3 干细胞治疗烧伤的临床研究

截止到目前,利用各种来源的干细胞治疗烧伤的临床研究已经进行了很多,包括动物模型和人体临床实验。治疗药物包括直接注射的干细胞或其产生的衍生物、注射干细胞的分泌物包括外泌体和其条件培养基等。治疗手段包括直接注射或者利用天然和人工材料作为载体进行递送等方式[4]。

图片来自文献[4]

多项临床案例结果证实了干细胞治疗烧伤的有效性和安全性。

2005年,有科学研究对一名中年女性患者进行了第一次人体试验,该患者的烧伤程度为40% (TBSA分级为重度烧伤),包括30%的全层烧伤。使用从骨髓中分离的成纤维细胞样间充质干细胞治疗烧伤伤口,结果显示出明显改善血管分布、肉芽形成和优良的 99% 移植物的摄入[6]。

同样,在 2015 年,研究人员用来自骨髓的间充质干细胞在纤维蛋白喷雾中治疗了一名患有全层烧伤的年轻人,结果显示血管分布和肉芽形成得到改善[7]。

2015年,迈阿密大学的科学家已经完成了间充质干细胞应用于烧伤伤口的临床1期试验,以评估来自健康供体的同种异体干细胞疗法在四种不同剂量水平下治疗二度烧伤的安全性。这项研究报告了间充质干细胞在烧伤伤口治疗中的安全性、治疗烧伤以及同种异体 间充质干细胞的免疫抑制特性。完成了使用接种有脂肪干细胞的 Integra™ 治疗烧伤伤口的案例研究,结果显示间充质干细胞对复杂烧伤挛缩具有良好的治疗功能和美容效果[8]。

2017年,一项前瞻性比较研究将 60 名近几全层烧伤的患者随机分为 3 组,并比较传统的早期切向切除和网状分层皮肤移植(STSG),针对局部注射的自体骨髓间充质干细胞或局部注射/局部喷洒的同种异体间充质干细胞几种治疗方式的效果,结果表明,与 STSG 相比,间充质干细胞治疗减少了烧伤相关并发症的出现[8]。

国内使用干细胞治疗烧伤的临床研究也取得了很多进展,2018年,发表在《中外医疗》杂志上的关于新鲜羊膜联合自体角膜缘干细胞移植治疗29例急性重症眼表烧伤疗效观察结果表明,干细胞联合手术能有效治疗急性重症眼表烧伤,对减轻炎症,缩短病程,重建眼表及减少并发症起到关键作用[9]。

2020年,国内郑州市第一人民医院“人胎盘间充质干细胞治疗烧伤患者中厚供皮区创面的随机对照临床研究” 完成国家干细胞临床研究备案,正式开展临床研究。

NO.5 未来的机遇与挑战

多项研究证明了干细胞的策略优于目前可用于烧伤治疗的传统治疗策略。干细胞在烧伤伤口和全身抗炎作用方面具有宏观和微观改善的潜力。不过使用干细胞治疗烧伤仍然存在巨大的挑战,截至目前用于烧伤伤口愈合试验的干细胞报告多集中于案例研究。并且在皮肤上使用干细胞的临床试验数量有限,递送干细胞药物产品的材料的可用性、生物相容性、免疫排斥和血管化等仍然面临着一些挑战。

未来,随着科研工作者们对干细胞治疗皮肤损伤项目的不断深入研究,相信在未来干细胞会造福更多的烧伤患者。

参考文献

【1】Jeschke MG, van Baar ME, Choudhry MA, Chung KK, Gibran NS, Logsetty S. Burn injury. Nat Rev Dis Primers. 2020;6(1):11.doi:10.1038/s41572-020-0145 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32054846/

【2】Scott-Conner CEH, Meydrech E, Wheeler WE, Coil JA.
Quantitation of rate of wound closure and the prediction of
death following major burns. Burns. 1988;14(5):373–378.
doi:10.1016/0305-4179(88)90006-X https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/030541798890006X

【3】Ghieh F, Jurjus R, Ibrahim A, et al. The use of stem cells in burn wound healing: a review. Biomed Res Int. 2015;2015:684084.doi:10.1155/2015/684084 https://hsrc.himmelfarb.gwu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1078&context=smhs_anatregbio_facpubs

【4】Abdul Kareem N, Aijaz A, Jeschke MG. Stem Cell Therapy for Burns: Story so Far. Biologics. 2021;15:379-397
https://doi.org/10.2147/BTT.S259124

【5】Liu J, Ren J, Su L, et al. Human adipose tissue-derived stem cells inhibit the activity of keloid fibroblasts and fibrosis in a keloid model by paracrine signaling. Burns. 2018;44(2):370–385.doi:10.1016/j.burns.2017.08.017 https://link.springer.com/chapter/10.1007/5584_2020_588

【6】Ahmadi AR, Chicco M, Huang J, et al. Stem cells in burn wound healing: a systematic review of the literature. Burns. 2019;45(5):1014–1023.doi:10.1016/j.burns.2018.10.017 https://jhu.pure.elsevier.com/en/publications/stem-cells-in-burn-wound-healing-a-systematic-review-of-the-liter

【7】Mansilla E, Marín GH, Berges M, et al. Cadaveric bone marrow mesenchymal stem cells: first experience treating a patient with large severe burns. Burns Trauma. 2015;3:17. doi:10.1186/s41038-015-0018-4 https://europepmc.org/article/PMC/PMC4963940

【8】Rangatchew F, Vester-Glowinski P, Rasmussen BS, et al.
Mesenchymal stem cell therapy of acute thermal burns: a systematic review of the effect on inflammation and wound healing.Burns.2021;47(2):270294.doi:10.1016/j.burns.2020.04.012

https://www.dovepress.com/stem-cell-therapy-for-burns-story-so-far-peer-reviewed-fulltext-article-BTT

【9】李娟, 陈淑香. 新鲜羊膜联合自体角膜缘干细胞移植治疗29例急性重症眼表烧伤疗效观察[J]. 中外医疗, 2013, 32(31):75-75.

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关键词:
干细胞,研究,伤口,烧伤,治疗

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