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科普深度揭开庐山真面目重新认识间充质干细 [复制链接]

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间充质干细胞,又称多能基质细胞,简称MSCs,是属于中胚层的一类多能干细胞,主要存在于结缔组织和器官间质中,包括:骨髓、胎盘、脐带、脂肪、粘膜、骨骼、肌肉、肺、肝、胰腺等组织以及羊水、羊膜、脐带血等。在适宜条件下可分化为脂肪、骨、软骨等多种组织细胞。

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间充质干细胞的再认识

年,Freidenstein等首次发现在骨髓里存在一群贴壁生长细胞,形态和成纤维细胞相似,呈克隆性增殖,命名为骨髓间充质干细胞。后研究发现间充质干细胞来源于发育早期的中胚层和外胚层,属于多能干细胞,广泛存在于人体的许多种组织中,具有多向分化潜能、造血支持和促进干细胞植入、免疫调控和自我复制等潜能。间充质干细胞的基本特性包括:

强大的增殖能力和多向分化潜能:在适宜的体内或体外环境下分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞、肌细胞、神经细胞、肝细胞、内皮细胞、基质细胞等多种细胞的能力。

免疫调节功能:通过细胞间的相互作用及产生细胞因子干扰树突状细胞功能并抑制T细胞的增殖及其免疫反应,从而发挥免疫重建的功能。

来源多样、取材方便,易于分离、培养、扩增和纯化,多次传代扩增后仍具有干细胞特性。

以上是对于间充质干细胞的通常看法,随着研究深入发现间充质干细胞在医疗中的价值远远高过胚胎干细胞、诱导多能干细胞等“干细胞明星”,我们有必要对其进行重新认识。

组织支持的“土壤细胞”

间充质干细胞是一种滋养层细胞,可能存在于所有组织中,支持多种细胞的生存和生长,包括:造血细胞、胚胎干细胞、肿瘤细胞、神经细胞、肝细胞、内皮细胞等。

组织修复的“微药厂”

间充质干细胞在体内发生炎症损伤,释放出炎症信号时,持续地分泌相关抗炎性分子、抗凋亡分子等,在体内形成一个促进组织修复及再生的微环境。

信号开关功能

间充质干细胞可能具有自身开/关调控机制,而这个调控机制的关键可能在于体内是否存在有炎症信号。

抗菌作用

间充质干细胞可以分泌一种被称为hCAP-18/LL37具有抗菌作用的抗菌肽。

抗纤维化作用

间充质干细胞可以修复血管纤维化、肝纤维化、肺纤维化等。

抗排斥作用

间充质干细胞可以抑制GVHD(移植物抗宿主反应),能够促进造血干细胞植入,还可以降低细胞或器官移植后的免疫排斥反应。

激活内源性干细胞

同种异基因移植间充质干细胞,主要通过分泌细胞因子调节微环境,激活内源性干细胞发挥组织修复作用。

“一过性”使命

同种异基因移植间充质干细胞,必要时可以直接参与组织分化与修复,在完成使命后逐步被内源性组织细胞替换,并不长期滞留体内。

超级起始材料

间充质干细胞体外扩增方便,具有多潜能性,可望成为组织工程、细胞重编程,以及细胞转分化理想的起始材料。

伴随生命全过程

有了间充质干细胞,才有组织发生:单细胞生物只有集落,原肠胚阶段的生物有内胚层和外胚层,仍没有组织分化,每个细胞都可以独立生存;当生命进化或发育到三胚层阶段真正意义上的组织才诞生,而间充质干细胞就起源于中胚层。

遍布所有组织

间充质干细胞与血管相伴,存在于机体所有的组织、组织液和分泌物中:除了骨髓间充质干细胞、脐带间充质干细胞外,脂肪干细胞、胎盘干细胞、宫内膜干细胞、外周血干细胞、毛囊干细胞、牙髓干细胞、粘膜干细胞、羊水干细胞、羊膜干细胞、乳汁干细胞、尿液干细胞等均含有或本身就是间充质干细胞。

身体的脚手架

间充质干细胞是组织的建造者和功能维持者:间充质干细胞在组织形态发生中负责搭建脚手架,分化出骨骼、软骨、脂肪、纤维等结缔组织,构成器官发育框架结构;而且,间充质干细胞可以分泌数十种因子,为各种分化细胞提供所需营养。

建造细胞微环境

间充质干细胞是各种细胞niche的建造者和维护者:机体各种细胞处在特有的niche之中才能够正常发挥功能,间充质干细胞负责建造各种niche、并分泌所需的各种因子维护其功能,如:肌细胞niche、神经细胞niche、造血干细胞niche、上皮细胞包niche、肿瘤细胞niche等;另一方面,间充质干细胞还通过免疫调节作用隔离不同niche,避免不同性质niche的相互冲突。

组织功能维护者

间充质干细胞是维护组织功能的基础,任何疾病都与间充质干细胞有直接关系:各种物理、化学、生物因素均直接和间接作用在组织的脚手架和细胞niche上,从而引起损伤、感染、过敏、坏死、免疫力下降、内分泌紊乱、神经失调、衰老、癌变等。

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间充质干细胞的美图细胞形态

绿色为细胞骨架,紫色为细胞核,红色为细胞质蛋白。

细胞增殖

体外培养的间充质干细胞迅速增殖并争先恐后地去抢占底盘,这种“定向迁移”能力对损伤修复等至关重要。

细胞铺展

间充质干细胞迁移的方向感来源于特定蛋白质在特定方向上的激活,人为地使这种蛋白质在各个方向都激活,细胞就丧失了方向性,以至于虽然把自己扯成了薄饼,却还是停留在原地。

爬高上低

间充质干细胞可以沿着胶原纤维等胞外基质四处爬行。与血管同行

图中灰色管状为毛细血管,哪里有血管哪里就有间充质干细胞(红)。

拯救死亡细胞活细胞染为红色,死亡的心肌细胞染为青色,间充质干细胞不断迁移,箭头所指部位间充质干细胞逐渐与死亡细胞融合成为双核,分钟时死亡的心肌细胞开始奇迹般地复活。3间充质干细胞可治疗的疾病间充质干细胞是一种多能干细胞,能分化成多种组织细胞,具有强大的免疫调节作用,近年来,间充质干细胞被医学界广泛的运用在各类疾病的治疗上,产生了很多成功的案例。间充质干细胞可治疗的疾病有:「生殖系统疾病」①治疗卵巢早衰——让生育无望“有望”

卵巢早衰是指女性40岁之前,因卵巢萎缩而不排卵的现象。目前全世界约有1%~3%的育龄期女性发生卵巢早衰,这一问题已然成为女性不孕的重要原因。通过有效回输间充质干细胞,这些女性已经开始慢慢“绽放”,渐渐的结出幼小的“果实”。

「血管损伤类疾病」

②糖尿病足的治疗——为肢体健全“护航”

在全世界,糖尿病患者比其他人群发生足病的机率多15-20倍,而对于糖尿病患者来说,15%的人可能发生足病,85%的患者截肢原因是足溃疡。间充质干细胞可明显促进新生血管的形成,使病患免于截肢。

③治疗血脉溃疡引起的慢性创面——55天治愈难愈伤口

通常情况下,超过3个月未能愈合的伤口,即为慢性创面。引起慢性创面的原因多种多样,并且存在数年,甚至终身不愈,给患者带去严重的心理、生理压力,以及巨大的经济负担。运用间充质干细胞对慢性创面进行治疗,同时运用伤口湿性愈合理论指导下的伤口护理技术,使伤口很快得到有效控制。

「神经系统疾病」

④帕金森病的治疗——改善老人的晚年生活

帕金森病是一种常见的神经系统变性疾病,老年人多见,平均发病年龄为60岁左右。此病的患者常常意识不到自己已患病,因为病状常常进展缓慢,人的反应能力会随着时间的流逝渐渐变慢,人也会逐渐呆滞,活动笨拙,之后便会出现静止性震颤、肌强直等情况。通过有效利用间充质干细胞,帕金森病患者的发病进程不仅得到了有效控制,还改善了受损的脑组织功能,提高了患者的生活质量。

⑤治疗瘫痪——14年后的再次站立

在尝试了康复、针灸等各种治疗手段无效后,四肢瘫痪的病患开始接受干细胞治疗,卧床14年的病患终于能双脚落地,在支具辅助下缓慢的迈开脚步。如今该病患不再需要尿不湿和通便药物,不用别人的帮助也能日常照顾自己,这一切,都要归功于间充质干细胞蛛网膜下腔治疗。

⑥肌萎缩侧索硬化症(ALS)的治疗——解除“渐冻”提到这种病症大家可能都有点陌生,但是提到科学家霍金,可能就会对这种疾病有一定的了解了。患者会随着时间流失,四肢、躯干、头面部肌肉、大脑、颅神经核会慢慢硬化,整个人变得无法说话,也无法动弹,因此,该疾病患者常被称为“渐冻人”。ALS患者在接受间充质干细胞移植后,可以改善的运动功能。穿衣、上肢肌群肌力等能力都得到提高,经过一段时间的持续治疗后,双腿便能迈开走路。

⑦治疗失眠——筑一个甜美梦乡

现代人越来越大的学习和工作压力让很多人饱受失眠的折磨,但长期服用安眠药又会让身体遭受伤害,如何治疗,成为当下热点。深受失眠困扰的患者在接受间充质干细胞治疗以后,睡眠质量、睡眠障碍和日间功能障碍得到改善。

「免疫系统疾病」

⑧类风湿性关节炎的治疗——告别多年的疼痛

类风湿性关节炎是一种以关节软骨侵蚀为主要表现的全身性自身免疫性疾病。相信大多数的人家里,多少都有人患有风湿,这种疾病,轻则疼痛难忍,重则会导致关节畸形乃至丧失性命。使用间充质干细胞进行治疗后,病患的手、脚疼痛减轻,改善饮食、睡眠、体力、疲劳等临床反应。

「心脏类疾病」

⑨心脏衰竭的治疗——将拥有一剂“强心针“

老龄化社会给医疗系统带来了诸多难题,心力衰竭便是其中之一。目前我国大概有万左右的心力衰竭患者,已经成为世界上患有此类疾病人数最多的国家。

一项关于治疗心脏衰竭的研究发现,间充质干细胞可以改善慢性扩张型心肌病合并心力衰竭患者的心功能,帮助心室重构,降低短期病死率。

在这项共59名患者研究中,研究人员分别使用不同的方法为其进行治疗,其中一组是使用间充质干细胞。在治疗后的一年中,相比其他治疗组,间充质干细胞疗法表现出持续改善心脏的泵血能力,改善了患者的日常功能状态和生活质量。

⑩儿童先天心脏病的治疗——还孩子一个健康的心脏

先天性心脏病是最常见的出生缺陷类型,这种疾病的唯一治疗手段就是进行修复手术,即是用一块被称为“移植物”的组织代替受损区域,但是,随着患儿年龄的增长,心脏也在发育长大,因此需要反复进行植物手术。这样一来,患儿会不断的接受来自手术带来的痛苦。

都说患有先天性心脏病的孩子是折翼的天使,当这小小的天使还得遭受治疗疾病带来的无尽痛苦时,间充质干细胞帮助他们减轻了痛苦。

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参考文献:

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