脐带干细胞综述

1、脐带间充质干细胞的研究进展间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSC s)是来源于发育早期中胚层 的一类多能干细胞1-5, MSC由于它的自我更新和多项分化潜能,而具有巨大的 治疗价值,日益受到关注.MSC有以下特点：(1)多向分化潜能,在适当的诱导 条件下可分化为肌细胞、成骨细胞3'4、脂肪细胞、神经细胞网、肝细胞6、心 肌细胞10和表皮细胞11, 12; (2)通过分泌可溶性因子和转分化促进创面愈合；(3) 免疫调控功能,骨髓源(bone marrow ) MSC表达MHC-类分子,不表达MHC-II 类分子,不表达CD80 CD86 CD4第协同刺激分子,

2、体外抑制混合淋巴细胞反响, 体内诱导免疫耐受11,15,在预防和治疗移植物抗宿主病、诱导器官移植免疫耐受 等领域有较好的应用前景；(4)连续传代培养和冷冻保存后仍具有多向分化潜能, 可作为理想的种子细胞用于组织工程和细胞替代治疗.197的Friedenstein16首先证实了骨髓中存在MSC ,以后的研究证实MSC不仅存在于骨髓中,也存在 于其他一些组织与器官的问质中：如外周血17,脐血5,松质骨1,18,脂肪组织 1,滑膜18和脐带.在所有这些来源中,脐血(umbilical cord blood) 和脐带 (umbilical cord)是MSCR理想的来源,由于它们可以通过非侵入性手段容

3、易获 得,并且病毒污染的风险低,还可冷冻保存后行自体移植.然而,脐血 MS画培 养成功率不高19, 23-24 , Shetty的研究认为只有6%而脐带MSC5培养成功率可 达100%5.另外从脐血中别离MSC,就浪费了其中的造血干/祖细胞 (hematopoietic stem cells/hematopoietic progenitor cells,HSCs/HPCs)26,27,因此,脐带 MSC(umbilical cord mesenchymal stem cells, UC-MSCs)就成为重要来源.一. 概述人脐带约40 g,它的长度约60- 65 cm,足月脐带的平均直径约1.

4、5 cm28, 29 o脐带被覆着鳞状上皮,叫脐带上皮,是单层或复层结构,这层上皮 由羊膜延续过来30, 31.脐带的内部是两根动脉和一根静脉,血管之间是粘液 样的结缔组织,叫做沃顿胶质,充当血管外膜的功能.脐带中无毛细血管和淋巴 系统.沃顿胶质的网状系统是糖蛋白微纤维和胶原纤维.沃顿胶质中最多的葡萄糖胺聚糖是透明质酸,它是包绕在成纤维样细胞和胶原纤维周围的并维持脐带形 状的水合凝胶,使脐带免受挤压.沃顿胶质的基质细月fi是成纤维样细胞32,这 种中间丝蛋白表达于间充质来源的细胞如成纤维细胞的,而不表达于平滑肌细胞.共表达波形蛋白和索蛋白提示这些细胞本质上肌纤维母细胞.脐带基质细胞也是一种具有

5、多能干细胞特点的细胞,具有多项分化潜能,其形态和生物学特点与骨髓源性MSC相似5, 20, 21, 38,46,但脐带MSC更原始,是介 于成体干细胞和胚胎干细胞之间的一种干细胞,表达 Oct-4, Sox-2和Nano萨多种胚胎干细胞的特有分子标志20,有更高的克隆形成率45,倍增时间更短47, 56 具有更强的扩增水平,7代后可扩增300120 ; Lund等的研究认为一条人脐带共 可扩增到1015个细胞网47 ; UC-MSC在体外培养和体内移植都是平安的,不会自 发转化成畸胎瘤20 43,体外的细胞分裂周期可达5060次2°.目前各家报道的 UC-MSC勺细胞动力学有差异,可

6、能是由于 UC-MSC勺来源不同,包括血管问、血 管周及羊膜下细胞群,由此导致了 UC-MSC勺异质性20, 38.3.1 . UC-MSC勺分子标志57:目前文献报道的分子标志见表脐带基质细胞的分子标志通过蛋白,mRN减基因表达分析检测所得分子标志可得性参考文献Vimentin十20, 38Desmin十20, 38ASMA十19, 20CD10十43, 47CD13十43, 45, 47, 50, 58CD14一20, 43, 45, 47CD29(integrin 0 1)十41,43, 45, 46, 49, 58CD31 (PECAM)一43, 45, 47, 49, 56, 58C

7、D33一43CD34-20, 38, 42, 43, 45-47, 49, 50, 56,58, 59CD38-CD44 (HCAM)十CD45一38, 42, 43, 45-47, 49, 50, 56, 58,59CD49b (integrin 瓜 2)十43, 50CD49c (integrin a 4)十43CD49d (integrin a 3)+43CD49e+43, 56CD51 (integrin a 5)+CD54 (ICAM-1)-/+aCD56一43CD73 (SH3)+CD90 (Thy-1)+CD105 (endoglin, SH2)+CD106 (VCAM-1)-/

8、+a38, 45, 50, 58CD117 (c-kit)-/+a32, 38, 47, 50, 56, 58CD123 (IL-3 receptor)一38CD133一43CD146+56CD166 (ALCAM)+45, 49CD235a (glycophorin A)一38HLA-1十HLA-DR (MHC class II)一38, 43, 45, 47, 50, 58, 60HLA-DP (MHC class II)一38, 47HLA-DQ (MHC class II)-47HLA-A, B, C (MHC class I)十38, 45, 47, 50, 58HLA-G (MHC

9、 class I)一38STRO-1-38, 56Oct-4/ +38, 43, 48Nanog+43, 48SSEA-4一38Sox-2+43, 48reference 48蒯胞来源是猪,其它细胞来源均为人.a不同参考文献的报道有矛盾缩写:ALCAM, activated leukocyte cell adhesion molecule; HCAM, homing-associated cell adhesion molecule; HLA, human leukocyte antigen; ICAM, intercellular adhesion molecule; IL, interle

10、ukin; MHC, major histocompatibility complex; PECAM, platelet endothelial cell adhesion molecule; SSEA, stage-specific embryonic antigen; VCAM, vascular cell adhesion molecule.3.2 人UC-MSC勺类型人UC-MS加为一个异质的细胞群,从表型上至少有两种不同类型的细胞20： I型和II型,波形蛋白在两型细胞均表达,而 I型细胞还表达角蛋白中间丝 (Pancytokeratin), I型细胞主要来源于血管周细胞.两型细胞在

11、向软骨、骨和 脂肪谱系的分化上没有区别,但在神经谱系的分化上有区别,I型细胞体外不能向神经元细胞分化.3.3 UC-MSC的分化潜能UC-MSCs起源于胚外中胚层,脂肪、软骨、骨、心肌和骨骼肌的诱导是目 前研究最多的谱系57.目前没有发现公认的MSCs特异性外表抗原,无直接方法 可鉴定MSCs,都是通过在培养过程中出现分化表型,然后逆推得知是否为 MSCs61, 62.研究证实人UC-MS体外可以分化为脂肪细胞、软骨细胞20, 40, 46, 56、 骨细胞、心肌细胞46, 49、骨骼肌细胞、神经元/神经胶质前体细胞20, 45, 46、多巴 胺能神经元、内皮细胞58.与BM- MSCs相比,

12、UC-MSCs分化为软骨和骨的水平 更强20,成骨分化速度更快56,而分化为脂肪的水平更弱200在向软骨谱系诱 导时,UC-MSC仅表达II型胶原,也表达I型胶原20.四.临床应用前景近来,随着对MSCF究的深入,逐渐发现MSCE损伤等刺激下能参与多种组 织的修复,其机制尽管尚未完全说明,但初步结果显示可能与创伤的刺激及局部 创面的微环境中含有各种不同的因子有关,它们具有促进MSC1化以及诱导MSC向所需要的组织或细胞分化来参与组织的修复.有研究认为MSCS过分泌可溶性 因子来改变微环境,在促进创面愈合过程中比细胞转分化起的作用更大.细胞分化依赖于细胞所处的三维空间结构和相应的多维分化信号62

13、o细胞与细胞、细胞 与细胞外基质间相互作用直接影响干细胞的分化方向和进程.周边环境对其增 殖、分化有重要作用.生物体提供了复杂微妙的微环境,可以借助生物体本身来 进一步完成多种干细胞的诱导分化.Weiss等64, 65移植猪的UC MSCs到纹状体接受过神经毒素6-羟基多巴胺注 射的大鼠脑里,结果提示UC MSCs移植是平安的,没有明显的宿主免疫应答, UC MSCs能够增殖,不形成畸胎瘤；移植的 UC MSCs可以分化为酪氨酸羟 化酶阳性细胞.他们以后的研究发现43,移植未分化的人UCMSCs到单侧震 颤麻痹症的大鼠脑中,UC-MSCs可以改善阿朴吗啡引起的眩晕.Jomura等41 预先在大

14、鼠的左侧丘脑核、海马、月并胀体和皮层显微注射了大鼠的Oct-4(+) UCMSCs,然后通过心跳停止再复苏造成脑缺血,实验证实预先注射了 UC-MSCs 的大鼠脑部椎体细胞的损伤最轻,提示了 UC-MSCs在脑缺血的治疗中是有前 景的.Lund等47移植人UC MSCs到有早期视网膜退变的大鼠视网膜下,通过 视网膜电流图,空间分辨水平,亮度阈的测定,发现能够促进光感受器的恢复.人UC MSCs可能有助于治疗视网膜退行性疾病如色素性视网膜炎.Tsai发现人 66UC MSCs可以治疗四氯化碳诱导的大鼠的肝纤维化.UC-MS貌为一种具有多能干细胞特点白细胞,不但能够成为骨髓MSC等理想替代物,而且具有更大的应用潜能.由于脐带有更充足的来源,收集容易, 对供者无任何损伤不受任何伦理及法理限制；