人脐带间充质干细胞的生物学特性、分化及应用研究

武警医学 2010年4月 第 21卷 第 4期 Med J Chin PAPF．Vo1．21，No．4，April．2010 人脐带问充质干细胞的生物学特性、分化及应用研究 王成俊 ，张 涵 ，李鲁生 ，程洪斌 综述 安沂华 审校 【关键词】 脐带；间充质干细胞；细胞分化；细胞移植 【中国图 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 分类号】 R651．19 问充质干细胞是一类存在于多种组织、具有高度 自我更 新能力和多向分化潜能的细胞。巾于作 为问充质干细胞 (mesenchymal stem cell，MSC)经典来源的骨髓组织，可随老 化而致干细胞含量及其增殖能力 著降低⋯ ，而且其标本 需要通过骨髓穿刺来获取，是一个侵袭性、有创伤、易污染 的过程。凶此，寻找新的 MSC来源有着重要意义。Covas和 Romanov等 '3 成功将问充质干细胞从脐带静脉中分离出 来，并发现脐带问充质干细胞(umbilical cord—derived mesen— chymal stem cell，UC—MSC)存特性 类似于骨髓间充质干 细胞 (bone malTOW —derived mesenchymal stein cell，BM — MSC)，在增殖及分化潜能方面相比于 BM—MSC更高 ，其 获取过程为非侵袭性 ， 而被当作是临床和科研_f：作中间充 质干细胞的一个更佳来源Ls,6j。 1 UC—MSC培养方法及基本特性 1 1 培养方法 目前，用于 UC—MSC的培养的组织主要是 脐带 Wha~on胶和脐静脉 ’ ，获取方法主要有酶消化法和 组织块法。酶消化法昂贵、操作复杂、耗时较长、技术要求较 高，还存在对细胞的化学污染和机械损伤。与此相 比，组织 块法则简单 、快捷、经济，能够更好地保持细胞活力减少污 染机会，培养体系中几乎见不到造血细胞 、内皮细胞或平滑 肌细胞的混杂 J。 1．2 增殖特征 第 1、2、6、12代 UC—MSC的生长曲线基本 类似，不同代数细胞具有以下共性特征：培养潜伏期 12—24 h，2 d后进入对数生长期 ，对数增殖期持续 6～7 d，7～8 d后 进入生长平台期，生长停止。12代以内的细胞各代间增殖能 力无明显差别，细胞有丝分裂旺盛，增殖能力强 。细胞周 期 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 显示，大部分细胞(>90％)处于 G。／G。期 ，提示大部 分细胞处于静息期；只有少部分(<10％)处于分裂期。 。 基金 项 目：国 家 高 技 术 研 究 发 展 计 划 (863 计 划 )课 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 (2006AA02AI 15) 作者简介：王成俊，男，1986出生。任读硕士研究生。主要从事中枢 神经系统损伤修复与再生的研究。 作者单位：1．100050 北京，首都医科大学，北京市神经外科研究所 神经干细胞室；2．100039 北京 ，武警总医院神经干细胞移植科 通讯作者：安沂华，电话 ：010—88276849；E—mail：riveran@163．toni 349 1 3 免疫表型 分离 、扩增的问充质干细如何进行鉴定， 是目前的争议问题 。问充质干细胞能表达多种表面抗原 但不特 异 。文献表 明，公认 的 MSC标 志物，如 CD10、 CD13、CD29、CD44、CD90、和 CD166在 UC—MSC巾呈高水平 表达。不表达造血和内皮细胞的标志物 CD31、CD34、CIM5 以及 MHC—II，此外，MHC—I在 UC—MSC中低表 达。 UC—MSC与 BM—MSC的分子标志表达是相一致的，包括 CD38、CD144等，且经反复多次传代后 ，抗原表达无明显改 变，始终保持未分化状态 J。Baksh等 在将 UC—MSC与 BM—MSC进行对照研究发现，UC—MSC分子标志 CD146和 CD117的表达显著高于 BM—MSC。将 CD146用 CD31，CD3 或 CD45双重标记 后，检测发 现 UC—MSC表达 CIM5一／ CD34一／CD31一／CD146 等表型。 1．4 诱导分化 UC—MSC经诱导后 ，可表达多种细胞的特 异性标志物并显示细胞特征性结构。如经向神经细胞诱导 后可显示神经元特异性标志 NSE【14 J，胞质内可见尼氏小体 样结构——大量排列的粗面内质网和广泛分布的游离核糖 体和发达的线粒体 ；加入脂肪诱导培养液后表达成脂特 异性基因 PPAR~一2和 LPL ，并在油红 0染色后 ，可见红 色小脂滴 ；经成骨诱导后表达成骨细胞特异性的缝隙连接蛋 白43(cx43)、骨桥蛋 白(osteopontin)和 RUNX2基因。此外 在一定条件下还可以诱导分化为胰岛样细胞、肝细胞样细胞 及精原细胞。以上研究均证实 UC—MSC具有多向分化的潜 能 ，为其在研究及临床的应用提供了可能。 2 UC—MSC在移植治疗中的研究进展 近几年来 ，细胞替代治疗及再生医学、组织 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学等成 为研究热点 ，体外诱导 UC—MSC分化及动物体内移植方面 取得了令人瞩 目的成就 ，为临床应用的可行性 、安全性提供 了可靠的理论和实践基础。 2 1 UC—MSC移植治疗神经 系统疾病 中枢神经系统损 伤后将导致严重的功能障碍 ，但目前尚无促进神经再生的有 效 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 。外源性细胞替代治疗是神经修复重建的最有前途 的治疗策略之一。 研究发现 UC—MSC在受损大鼠脑组织内移植后可长期 存活 ，向室管膜下区迁移并有部分细胞转化为神经元。UC — MSC脑内移植有助于促进大鼠创伤性脑损伤后的早期功 350 医学 2010年4月 第21卷 第4期 Med J ChinPAP￡ Vo ． ． ： P ： 能恢复。将 UC—MSC移植至脑缺氧缺血动物模型，在移植 第 1～4周证实 UC—MSC经小腑延髓池移植至大鼠颅内是 能够存活、增殖 、顺利迁移至海马组织，并能分化为 MSC、神 经元和星形胶质细胞 。 移植 UC—MSC可有效改善_卒巾模型老鼠的神经功能， UC—MSC有向大脑缺血 区迁移的能力，在损伤区域向胶质 细胞、神经细胞、血管内皮细胞分化，促进损伤部位神经及血 管的形成，进而改善缺血区的血流。但是，对于移植 UC— MSC后大脑缺血症状得 到改善的机制 目前还存在争议， Seong HK等“ 认为是源于 uc—MSC的神经保护作用，此 外，UC—MSC分泌的各种营养 子存机体损伤修复中也起 到重要的作用。 UC—MSC移植在治疗其他神经系统疾病叶l也 示了巨 大的潜能。将 自体激活雪旺细胞和脐带问充质干细胞联合 移植人大鼠脊髓损伤动物模型内也收到了良好的效果。UC — MSC移植入帕金森病模型大鼠纹状体，移植 4个月后的 Th阳性细胞仍能存活，移植细胞在大鼠脑内向头尾侧各迁 移 1．4 mm，动物有显著行为学改善 。 2．2 UC—MSC移植治疗糖尿病 用阶梯式培养方法在体 外将人 UC—MSC诱导成胰岛小岛样细胞团，将这些分化的 细胞移植人糖尿病老鼠模型，可大大降低血糖水平，有效改 善体重减轻症状 ，并且不会发生移植排斥反应，表明 UC— MSC可分化成成熟的胰岛 B样细胞，任 l型糖尿病中可作为 胰岛 B细胞替代治疗的理想来源 ．． 2．3 UC—MSC在血液 系统疾病中的应用 脐带和骨髓来 源的 MSC具有相似的造血支持作用 ，采用 UC—MSC和 造血干细胞共移植，有望改善异基I太】造血十细胞移植特别是 干细胞总数相对较低的脐带血造血f细胞移植的疗效，扩大 造血干细胞的供者来源 。此外，BM—MSC的免疫抑制作 用已经为人们所广泛认可，最近研究发现，UC—MSC同样对 异基因免疫细胞有抑制作用 ’ ，输注 MSC已经成为预防 和治疗移植物抗宿主病(graft—versus—host disease，GVHD) 的一种有效细胞治疗途径。 I期临床试验结果已经证实，在 接受异基因造血干细胞移植的患者中，同时接受异基因 MSC 者的GVHD发生率明显降低 。另据文献报道，携带人凝 血因子IX(human factor IX，hFⅨ)的逆转录病毒转导的人 UC — MSC能在体外产生 功能性的 hFⅨ，且能在小鼠体内分 泌出可检测水平的 hFⅨ人外周循环中，持续时间超过 8周。 这些结果提供使用人UC—MSC作为生产 hFⅨ的理想靶细 胞和使用它作为治疗血友病 B的细胞载体的理论基础。 2，4 UC—MSC移植治疗心脏疾病 心肌细胞缺乏再生能 力，在局部缺血损伤的情况下，心肌细胞的死亡会导致心力 衰竭，采用健康人不同干细胞类型替代治疗并增强心脏功能 成为细胞工程治疗研究的一个热点。 文献报道将人 UC—MSC移植人心肌梗死大鼠体内后， 相比于对照组，实验组大鼠的心脏功能得到了明显的改善。 移植后 4周，检测证实移植的 UC—MSC通过分化成心肌细 胞、内皮细胞及平滑肌细胞再生修复梗塞受损的心肌 。 将 UC—MSC与脐血来源的内皮细胞体外移植入人工心 瓣膜支架上，利用生物效应器模拟体 内心瓣膜工作环境，通 过生物与机械刺激作用 ，可获得具有活力的人造生物心瓣 膜，该瓣膜表现m成熟的分层组织结构，含有有功能的内皮 细胞与细胞外基质产物 。因此，在组织工程中，UC—MSC 可作为人工心瓣膜的来源 。 2 5 UC—MSC移植治疗其他疾病 研究证明将 UC—MSC 移植入 MRL／lpr狼疮小鼠和不育小鼠体内、皮肤缺损裸鼠缺 损创面均收到了良好效果 。 。Rachakatla等 研究发现， UC—MSC在体外以及小鼠体内均能向肿瘤组织定向迁移， 并且可以显著抑制人乳腺癌细胞(MDA231)的增殖。孙凌 云等 报道过一例人脐带问充质干细胞移植治疗难治性系 统性硬化症合并下肢溃疡的患者，移植过程及移植后均未出 现不良反应，移植后患者临床症状改善，且免疫学检查结果 明显好转。 3 展 望 在细胞治疗领域，干细胞有着良好的应用前景。间充质 干细胞是近年来干细胞生物学研究中发现的重要细胞之一， 且在组织的损伤修复中起重要作用 。人脐带间充质干细 胞相比于其他来源间充质干细胞具有更多的优势。脐带取 材方便 ，易于收集、保存 、冷冻，且人脐带间充质干细胞含量 丰富，较为原始，分化能力强，可在体外进行分离、培养、扩增 迅速、生物性能稳定、多次传代扩增仍能保持旺盛功能，可以 为实验和临床提供充足的细胞来源。此外人 UC—MSC不表 达或低表达免疫排斥相关标记，免疫原性低，是一类免疫缺 陷细胞 ，不须经过严格配对使用，异体移植无免疫排斥反应 或反应较弱，适宜于不同个体之间的移植，是细胞治疗的理 想靶细胞，在未来的应用中将发挥更大的作用。 【参考文献】 Rao Ms，Mattson M P．Stem cell and aging：expanding the possi- bilitics[J]．Mech Ageing Dev，2001，18：1—9． Covas D T，Siufi J L，Silva A R ，et a1．Isolation and culture of umbilical vein mesenchymal stem cellsfJ]．Braz J Med Biol Res， 2003，36(9)：1l79—1l83． Romanov Y A，Svintsitskaya V A，Smimov V N．Searching 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