基于干细胞治疗非瘢痕性秃发的研究进展

李炳旻，蹇奕苹，杨宇光

1 解放军总医院第四医学中心 皮肤科，北京 100048；2 重庆市卫生健康统计信息中心，重庆 401120

非瘢痕性秃发指由于遗传、情绪、内分泌失调等因素导致头发进行性减少的秃发类型。该疾病患病率较高，我国男性非瘢痕性秃发的患病率为21.3%，女性患病率为6%，且患病率随着年龄的增长逐渐增加[1]。其中，雄激素秃发占该型秃发的绝大多数。雄激素性秃发发生在青春期或青春后期，遗传易感的毛囊在雄激素的作用下发生毛发进行性减少和变细。由于毛囊干细胞未遭到破坏，因此采用非手术治疗方式有望使头发再生[2]。该疾病给患者造成较大的心理负担，因此探索有效的治疗方式是临床上亟待解决的难题。

1 毛发生长周期

毛囊是具有自我更新能力的器官，生理条件下，毛发生长周期经历三个阶段——生长期、凋亡期和休止期[3-4]。毛囊位于真皮和皮下组织中，可分为毛囊漏斗部、毛囊峡部和毛囊下部三个部分，最下端为毛囊真皮乳突，该结构与毛发的生发关系密切[5]。真皮乳突上方为毛囊球部，在生长期，毛囊球部快速分裂的基质细胞生成毛发，其中的黑色素细胞合成色素并传递到组成毛发的角质细胞中。基质细胞的不断分化形成决定毛发最终形态的内毛根鞘和包裹在外层的外毛根鞘。外毛根鞘的顶端形成囊突，该区域内存在着具有多向分化潜能的毛囊干细胞[6-7]。毛囊干细胞在毛发生长、皮肤组织修复和再生等方面的应用是近年来研究的热点[8]。

毛囊再生的过程受到多种信号通路的调控。其中，Wnt/β-catenin信号通路在毛发生长周期的调控中发挥着关键作用。Wnt/β-catenin通路的激活是毛发进入生长期的重要标志，其持续高表达可促进毛发的生长[9]。在病理状态下，毛发生长周期出现异常，表现为毛囊处于生长期的时间缩短、凋亡期和休止期延长以及从休止期向生长期过渡更加困难[10]。

2 非瘢痕性秃发的治疗现状

目前，临床上常用的非手术治疗方法为外用米诺地尔搽剂及口服非那雄胺。米诺地尔是一种前体药物，可在磺基转移酶的作用下转化为硫酸米诺地尔，该物质是一种钾离子通道开放剂，其治疗脱发的确切机制尚未阐明，目前认为可能与其血管舒张作用和促进血管生成作用相关[11]。据报道，仅有约38.3%的患者在使用米诺地尔后可获得满意的疗效[2]。而药物的不良反应主要包括接触性皮炎、停药后脱发加重等。口服1 mg非那雄胺治疗男性雄激素性秃发可显著降低血清、前列腺和头皮组织中二氢睾酮的水平，研究表明在接受非那雄胺治疗后约95%的患者可达到脱发面积不再扩展的效果，66%的患者可实现部分区域头发再生，仅5%的患者能够实现明显的头发再生效果[2,12]。然而，该治疗方式的不良反应包括：1)起效慢，通常在连续服药12个月后方可取得疗效；2)需持续服药，一旦停药，其疗效无法维持；3)其他不良反应包括性欲降低(2.4% ～ 13%)、勃起功能障碍(3.4% ～ 15.8%)、前列腺癌发病率增加、可能导致胰岛素抵抗和糖尿病的发生。

3 干细胞治疗非瘢痕性秃发的研究现状

干细胞是具有增殖和分化潜能的细胞，具有自我更新复制的能力。近年来，以干细胞治疗为代表的再生医学研究不断发展。随着各种成体干细胞生物学特性、临床前动物创面模型和临床研究的不断深入，基于干细胞的治疗手段已成为继药物和手术治疗以外极具临床应用前景的治疗非瘢痕性秃发的新方法。目前，采用干细胞促进毛囊再生治疗非瘢痕性秃发主要基于如下三种途径：1)拮抗非瘢痕性秃发的病因；2)诱导囊突区的毛囊干细胞分化从而促进毛囊再生；3)通过干细胞培养实现毛囊再生。然而，直接采用干细胞进行治疗目前仍存在一定局限性：1)细胞来源困难，且分离、纯化、保存过程复杂；2)干细胞长期体外培养有肿瘤转化的风险。

细胞在生理和病理条件下可向细胞外空间释放膜结合小囊泡，称为细胞外囊泡(extracellular vesicles，EVs)。EVs可以携带蛋白质、miRNA、mRNA和脂质成分等。由于囊泡的保护，这些小分子物质在细胞外环境中免于被降解，从而被受体细胞摄取并以此调节受体细胞基因表达和蛋白质合成，在细胞间通讯、表面修饰等方面发挥重要作用。与直接采用干细胞分化进行临床治疗相比，EVs具有独特的优势：1)稳定性高，在-80℃可长期保存，便于储存、运输和使用；2)免疫原性低，不会引起排异反应；3)可直接作用于靶细胞，且使用剂量可控；4)安全性高，避免了干细胞直接作用潜在的致瘤性[13]。干细胞的细胞上清液(conditioned medium，CM)中富含EVs，采用CM进行治疗，既可将干细胞遗传信息作用于受体细胞，发挥类似干细胞的治疗效果，又能克服干细胞直接治疗的局限性，因而引发广泛关注并开启了“非细胞治疗”的新时代[14-15]。目前，CM促进毛囊再生的作用已得到证实。干细胞可生成并释放包含生物学信息的EVs，通过旁分泌的方式作用于相邻的细胞，调节其生物学功能。既往文献表明，CM中含有血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、类胰岛素生长因子(insulin-like growth factor，IGF)和血小板源性生长因子(platelet-derived growth factor，PDGF)等生物活性因子，这些物质作用于毛囊后，可调节毛发生长周期，促进毛发的生长[2]。Won等[16]报道，脂肪干细胞(adipose-derived stem cells，ADSCs)的CM中富含VEGF、PDGF等细胞因子，可通过激活Akt和Erk通路促进真皮乳头细胞(human dermal papilla cells，hDPCs)的生长和毛干的延长。ADSCs是目前促进毛发生长研究最多的干细胞。Fukuoka等[15]报道从健康女性脂肪组织中分离出ADSCs，收集ADSCs分泌的CM并制成冻干粉，将冻干粉皮内注射于雄激素性秃发患者的头皮中，每3 ～ 5周注射1次，共4 ～ 6个疗程。毛发镜结果显示，与治疗前相比，患者在治疗后1 ～ 3个月毛发数量显著增多。患者自觉秃发症状改善明显，满意度高。在另一项自身对照实验中，患者一半头皮注射ADSCs分泌的CM，另一半头皮注射0.9%氯化钠注射液，通过毛发镜计数新生毛发数量。结果显示CM能够有效促进毛发数量增多[17]。Shin等[18]采用ADSCs-CM联合滚轮微针进行给药，每周1次，共12个疗程，结果显示与治疗前相比，头发的数量和粗细都得到了显著改善。

其他类型的干细胞亦可发挥促进毛发生长的作用。Gentile等[19]通过环钻获得头皮组织并分离提取来自真皮乳头部位CD44阳性的干细胞和囊突区CD200阳性的干细胞。将干细胞悬液皮内注射于雄激素性秃发患者头皮中，共注射2次，结果显示实验组患者头发密度显著升高。另一项随机对照研究纳入20例雄激素性秃发的患者，分别给予自体骨髓间充质干细胞皮内注射、自体头皮毛囊干细胞皮内注射和安慰剂注射，结果显示两组注射干细胞的患者在6个月后均取得良好的疗效，但两干细胞注射组的组间差异无统计学意义[20]。

4 提高CM促进毛囊再生能力的方式

现有研究证据表明，干细胞CM对于毛囊再生具有一定的效果，但由于CM中成分复杂，各种细胞因子之间可能存在拮抗作用，使得CM的疗效难以稳定发挥[21]。因此，如何提高CM促进毛发再生的功能是目前需要研究的问题。

4.1 低氧环境 在体内，干细胞通常定植在组织中深在且安全的部位，因此成体干细胞常处于低氧的环境。如间充质干细胞在体内定植部位的平均氧分压为1% ～ 5%，远低于体外培养时20%的氧分压[22]。研究表明，给予间充质干细胞先低氧后恢复氧分压的体外培养，可促进间充质干细胞的增殖能力并提高细胞的干性，而干性更强的间充质干细胞产生的CM具有更好的组织修复和促进再生作用[22-23]。Pawitan[24]研究表明，低氧环境能够促进脂肪干细胞维持细胞处于低分化状态，并促进细胞分泌多种生长因子，从而更好地促进毛发生长。

4.2 基因工程 对干细胞进行基因修饰可改变细胞的生物学活性，增强特定功能。该途径有望成为精准解决特定临床问题的新途径[25-26]。Wei等[27]报道，转染MiR-17-5p的MSC-CM能上调Akt/HIF-1α/VEGF通路并更好地促进组织再生。Dong等[28]报道，与普通MSC-CM相比，富含Wnt7a的MSC-CM能够促进毛囊再生。Park等[29]报道，过表达Nanog基因的间充质干细胞CM可激活真皮乳头细胞，促使毛发生长周期由休止期向生长期过渡，并促进毛囊的再生。

5 结语

随着再生医学的发展，干细胞在毛囊再生方面具有广阔的应用前景。目前，相关研究日益深入，部分产品也已投入临床使用。如韩国干细胞研究机构Prostemics研发的AAPE®(advanced adipose-derived stem cell protein extract)是一种脂肪干细胞上清液中提取的蛋白，皮下注射能够显著改善非瘢痕性秃发症状[15]。未来治疗非瘢痕性秃发的研究中，如何增强干细胞及其产物的作用效果是研究的重点[30]，合理的给药方式也是研究的重要领域[31]，通过创新给药方式，将干细胞相关产物安全、高效、精准地应用于临床，从而为非瘢痕性秃发提供更多治疗方式。