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摘要:隨著細(xì)胞組織工程的研究不斷深入,對(duì)干細(xì)胞在體內(nèi)機(jī)制的不斷了解研究,21世紀(jì)在全球多個(gè)國(guó)家藥品管理局批準(zhǔn)了干細(xì)胞制劑進(jìn)入臨床運(yùn)用,為傳統(tǒng)醫(yī)藥無(wú)法治療和控制的疾病,提供了新的治療途徑,本文主要介紹現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于臨床的間充質(zhì)干細(xì)胞制劑的作用機(jī)制。
關(guān)鍵詞:間充質(zhì)干細(xì)胞;作用機(jī)制
干細(xì)胞技術(shù)研究為人類疾病的治療提供的新的途徑、方法和手段,干細(xì)胞在生命科學(xué)、新藥試驗(yàn)和疾病研究這三大生物醫(yī)藥領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。目前,臨床應(yīng)用最為廣泛之一的間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymalstemcells,MSC)是干細(xì)胞家族的重要成員。它可以在體內(nèi)或體外特定的誘導(dǎo)條件下,可分化為脂肪、骨、軟骨、肌肉、肌腱、韌帶、神經(jīng)、肝、心肌、內(nèi)皮等多種組織細(xì)胞,連續(xù)傳代培養(yǎng)和冷凍保存后仍具有多向分化潛能,可作為理想的種子細(xì)胞用于衰老和病變引起的組織器官損傷修復(fù)。
一、間充質(zhì)干細(xì)胞的治療作用機(jī)制
1.歸巢作用
MSC的歸巢作用可能與以下幾個(gè)方面有關(guān):
1.1.表達(dá)大量趨化因子和趨化因子受體(CXCR4)并且能夠通過(guò)向炎癥趨化因子和細(xì)胞因子遷移歸巢到炎癥部位[1,2]。
1.2.MSC表面的CD44使間充質(zhì)干細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞上的E-選擇蛋白結(jié)合從而歸巢到含內(nèi)皮細(xì)胞的炎癥部位[3]。
1.3.整聯(lián)蛋白和黏附因子(ICAM-1、ICAM-2、VCAM-1、ALCAM)參與間充質(zhì)干細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的結(jié)合[4,5]。
2.免疫調(diào)節(jié)作用(主要為免疫抑制)[6]
MSC可能先通過(guò)免疫激活的T細(xì)胞釋放IFNγ、TNFα和IL-1等細(xì)胞因子,進(jìn)而刺激MSC產(chǎn)生大量不同趨化因子和一氧化氮(nitricoxide,NO);趨化因子招募T細(xì)胞向MSC聚集,MSC生成的NO抑制T細(xì)胞增殖,產(chǎn)生免疫抑制效果。
3.抗炎作用
3.1.MSC可能通過(guò)CD4+CD25+FOXP3+Treg細(xì)胞和IL1-RA表達(dá)來(lái)抑制IL-1ß因子的作用。
3.2.MSC顯著下調(diào)炎癥組織中的炎癥因子IL-1ß,TNF和IFN-γ的表達(dá),上調(diào)血清中抗炎因子IL-10和CD4+CD25+FOXP3+Treg細(xì)胞的表達(dá),進(jìn)而下調(diào)炎癥因子和上調(diào)抗炎因子的表達(dá)來(lái)抑制炎癥反應(yīng)。
3.3.MSC可以抑制脾淋巴細(xì)胞分泌炎癥因子,上調(diào)淋巴細(xì)胞中CD4+CD25+FOXP3+Treg的表達(dá),從而可以抑制由淋巴細(xì)胞誘導(dǎo)的IFN-γ的分泌和巨噬細(xì)胞誘導(dǎo)的TNF的分泌。
4、組織修復(fù)作用
與歸巢和多向分化特性有關(guān)。其分化可能通過(guò)三種機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn),即轉(zhuǎn)錄因子隨機(jī)抑制或激活機(jī)制[8]、微環(huán)境誘導(dǎo)分化機(jī)制和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制[6]。
目前有關(guān)MSC定植、增殖和/或分化對(duì)于治療益處存在廣泛爭(zhēng)論,因?yàn)殚g充質(zhì)干細(xì)胞經(jīng)體外培養(yǎng)后不能適應(yīng)體內(nèi)環(huán)境的氧濃度和營(yíng)養(yǎng)條件等并且其體積變大,除進(jìn)行骨組織修復(fù)外,靜脈注射或局部注射后均大量死亡或不易到達(dá)損傷部位,一般只有10%的細(xì)胞到達(dá)損傷部位并且即使到達(dá)損傷部位,大部分細(xì)胞亦在短期內(nèi)因缺氧及乏營(yíng)養(yǎng)死亡。由此可以推測(cè)移植的間充質(zhì)干細(xì)胞被趨化至組織損傷局部后,少數(shù)存活的細(xì)胞分泌大量小分子物質(zhì),趨化受體干細(xì)胞,促進(jìn)細(xì)胞增殖并定向分化;同時(shí),大部分死亡的間充質(zhì)干細(xì)胞可以釋放膜微粒,趨化并調(diào)節(jié)周圍細(xì)胞功能活性。兩種因素的結(jié)合,最終完成組織損傷結(jié)構(gòu)和功能的修復(fù)。
生物論文投稿刊物:《中國(guó)細(xì)胞生物學(xué)學(xué)報(bào)》(月刊)曾用刊名:細(xì)胞生物學(xué)雜志,創(chuàng)刊于1979年,主要刊載以中文或英文撰稿的細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)及其相關(guān)領(lǐng)域具有創(chuàng)新性的基礎(chǔ)及應(yīng)用基礎(chǔ)原創(chuàng)性研究論文和反映當(dāng)前國(guó)內(nèi)外生物科學(xué)前沿或熱點(diǎn)領(lǐng)域的綜述性文章。此外,還設(shè)有特約綜述、研究簡(jiǎn)報(bào)、技術(shù)與方法、教學(xué)研究、熱點(diǎn)評(píng)析、干細(xì)胞研究等欄目,歡迎投稿或訂閱。
二、討論
綜上所述,間充質(zhì)干細(xì)胞的以上4個(gè)作用機(jī)制表明間充質(zhì)干細(xì)胞在臨床上可能對(duì)大多數(shù)疾病均有一定效果,因?yàn)槠浞置诖罅靠赡艽嬖诙喾矫嬷委熥饔玫募?xì)胞因子并且大多數(shù)疾病均存在炎癥和組織病變。但要使其作用達(dá)到最大化,可能需要同時(shí)發(fā)揮以上4種作用,加之目前其免疫調(diào)節(jié)作用已相當(dāng)明確,并且免疫系統(tǒng)疾病的間充質(zhì)干細(xì)胞治療亦為目前國(guó)內(nèi)外臨床研究的主要。我們可以深信隨著對(duì)MSC研究的步步深入,其必將有更為廣闊的應(yīng)用前景。
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作者:任瑩瑩
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