脐带间质干细胞的研究进展 脐带间质干细胞骗局

　　间充质干细胞(mesenchymal stem cells，MSCs)最初是特指骨髓基质细胞，后来研究发现在胎儿肝脏、肺脏、心脏等实质脏器及脐带血中均提取到了与骨髓基质细胞生物学特性相似、免疫表型相同的于细胞，因此将间质组织来源的与骨髓MSCs生物学性状相似，具有多向分化潜能的细胞统称为间充质干细胞。MSCs因其扩增迅速、免疫原性低，易于转染外源基因等优点使其成为组织工程最理想的种子细胞。近年来，脐带间充质干细胞(Human umbilical cord mesenchymal stem cells，HUCMSCs)的概念越来越引起人们的重视[3-51。已有研究证实，在脐带的连接组织中分离出的细胞在特定条件下能分化为软骨细胞或神经样细胞，并表达神经烯醇化酶(NsE)等神经元特异性抗原，表明脐带来源的干细胞具有多向分化潜能，具有作为细胞替代治疗之种子细胞的可能。本文就脐带间充质干细胞的研究进展作一综述。
　　
　　1　脐带间充质干细胞的分化潜能
　　
　　干细胞是指一类具有多向分化潜能和自我更新能力的细胞，胚胎干细胞是全能干细胞，理论上能分化为各种成体细胞。脐带中富含造血、间充质、神经及内皮等多种干／祖细胞，随着对MSCs生物学特性研究的深入，认识到MSCs除了分化为间充质细胞谱系外，还具有向非间充质细胞谱系如神经细胞分化的多向分化潜能，可充当多种器官改建或损伤后修复反应的细胞源。2003年，Mitchell等报道采用猪进行体外实验，去除脐带动静脉及脐血，将脐带间质干细胞纯化、扩增在DMEM培养体系中用2巯基乙醇(BME)、二甲基亚砜(DMSO)和丁羟基茴香醚(BHA)等一些具有还原性的物质成功诱导MSCs转变为神经元，并表达神经元特有的标记如神经丝蛋白(NF neurofilament)、神经元特异性烯醇化酶(NSE neuron specificenOlase)，组织化学检测法可以看到神经元特有的尼氏体结构。Kim等将人脐带剔除血管，消毒后剪碎，经胰蛋白酶和胰酶消化，在地塞米松，磷酸甘油，抗坏血酸，异丁基甲基黄嘌呤，成纤维细胞生长因子(FGF8)等诱导分化下，78％的细胞表达多巴胺能神经元样表型。袁源等研究对人脐带MSCs分别采用化学诱导，神经营养因子诱导其分化为神经元样细胞，其中化学诱导法采用二甲基亚砜(DMSO)，叔丁基羟基茴香醚(BHA)，拂司扣林(forskolin)，丙戊酸钠等试剂；神经营养因子诱导法包含重组人碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)，全反式维甲酸(RA)等，结果显示化学诱导法诱导的细胞形态更接近神经元样细胞，神经营养因子诱导后的细胞平均有70％左右呈现典型的神经元样表型。范存刚等采用化学诱导法诱导脐带MSCs向神经细胞转化，其中神经元标志NSE和少突胶质细胞标志MBP阳性细胞分别达80％和4.2％，未见到星形胶质细胞标志GFA阳性细胞，认为脐带MSCs具有在较短时间内转化为神经元样细胞的可能性。
　　
　　2　脐带间充质干细胞的抗原标志
　　
　　新鲜分离的以及诱导后的脐带细胞向神经分化主要是靠细胞形态和神经标志物的表达来鉴定的。人脐带MSCs表面表达CD105(SH2)、CD73(SH3，SH4)、CD29、CD44、CD71、CD90、CD106分子，它们大部分是粘附分子，bfSCs不表达CD14，CD34，CD45等造血细胞标记，目前普遍认为CD34、CD133则是造血干细胞的标志。CD29属于整合素家族，CD105是间充质相关抗原，CD14是单核巨噬细胞表面标志，CD11a是淋巴细胞功能相关抗原1α链，CD34和CD45是造血干细胞阳性标记，CD31是内皮细胞特异性抗原标记。目前尚未明确脐带MSCs的特异性抗原标志，通常以细胞形态、流式细胞检测结果、多向分化潜能作为判断标准。Weiss等证实脐带高表达MSCs相关的标记，不表达造血细胞与移植排斥相关的细胞表面标记，提示从脐带连接组织来源的基质细胞是MSCs，具有MSCs细胞的特性，是一类免疫缺陷细胞，适宜不同个体之间的移植。范存刚等通过RT-PCR检测示OCT-4mRNA表达阳性，OCT-4是胚胎干细胞特异性基因，对维持干细胞未分化状态具有重要作用，表明脐带MSCs具有干细胞特性，研究还发现脐带MSCs表达间充质细胞特异性抗原标志而不表达造血干细胞、内皮细胞特异性抗原。脐带MSCs强烈表达CD13、CD29、CD105、CD44，弱表达CD106，不表达CD14、CD34、CD11a、CD31、CD45，表明脐带分离到的贴壁细胞也属于MSCs，与骨髓、脐血、胎肺等其他组织来源的MSCs流式细胞检测结果一致。
　　
　　3　脐带间充质干细胞的免疫调节功能
　　
　　Weiss等用猪脐带MSCs移植到鼠大脑，在没有用免疫抑制剂的情况下，猪脐带细胞在鼠脑内存活移行，并表达猪神经细胞的标记，表明脐带MSCs可逃脱宿主免疫系统的排斥，MSCs没有抗原递呈作用。脐带间质细胞免疫源性较弱，能耐受更大程度上的HLA配型不符，异体移植后免疫排斥反应发生率低或程度较轻。MSCs不表达或表达极低水平的MHC－Ⅱ分子，Fas配体和T细胞共刺激分子B－7，CD－40，因此不易被宿主T细胞识别，并能逃脱宿主免疫系统的排斥。MSCs具有特殊的免疫调节功能，体外研究证实MSCs能阻断异源T细胞的增殖，从而延长皮肤移植物的在体寿命；Ma等在人脐带华尔通(Wharton’s Jelly)来源的MSCs的特性及向神经细胞分化的研究中证实脐带MSCs不表达或低表达移植免疫排斥相关的表面标记CDSO，CD86，CD40，CD40L。Tse等证实了在混合培养体系中MSCs不能刺激同种异基因T细胞或外周血单核细胞增殖，表明人脐带MSCs可能不表达MHCⅠ和MHCⅡ，同种异基因MSCs移植至中枢神经系统后未见短期排斥反应，推测MSCs免疫调节的主要机制是通过抑制树突状细胞发育和分泌IL－10、TGF－β等细胞因子，从而抑制异体T细胞的活化，MSCs表达的MHC－Ⅰ类分子可激活T淋巴细胞提供第一信号，但由于缺乏协同刺激分子，不能产生第二信号，导致T淋巴细胞无能，从而诱导免疫耐受。
　　
　　4　脐带间充质干细胞的应用前景
　　
　　目前以脐带MSCs作为细胞来源的实验研究报道较少，但以骨髓或脐血等来源的MSCs通过诱导分化向非间充质细胞谱系如神经细胞分化，来充当多种器官改建或损伤后修复反应的细胞源报道较多。Akiyama等通过静脉注射发现MSCs可使受损脊髓内的髓鞘再生，Hofstetter等在受损脊髓的局部给予MSCs，发现在瘢痕组织和移植物之间有神经纤维柬形成，MSCs在体内迁移至受损部位及分化的机制尚不明了，局部环境的生长因子、细胞因子和局部的干细胞可能作用于此过程。在将MSCs应用于周围神经再生的研究中，Dezawa等将绿色荧光蛋白(GFP)标记的MSCs移植至坐骨神经断端，在再生神经纤维中追踪观察到了表达GFP的MSCs。Cuevas等用BrdU标记的MSCs注射到坐骨神经断端，在移植部位观察到BrdU阳性的细胞存活，且约有5％的BrdU阳性的细胞表达S100，表明MSCs能促进神经纤维再生及功能恢复，其作用与移植的MSCs存活、迁移并分化为雪旺细胞密切相关。Milnura等研究表明，MSCs在体外经β－巯基乙醇、视黄酸、forskolin和神经营养因子的先后处理，可被诱导分化为雪旺细胞，移植修复受损大鼠坐骨神经后，能促进神经再生。Tohill等则用胶质细胞生长因子诱导MSCs分化为雪旺细胞，这些雪旺细胞能表达S100和GFAP等胶质细胞标记分子，植入受损大鼠坐骨神经后，仍能表达S100并促进轴突再生和雪旺细胞迁移生长；而MSCs未经胶质细胞生长因子处理，在受损坐骨神经中仍能表达S100，提示MSCs在神经中可能受到局部的细胞因子和生长因子的诱导而分化为雪旺细胞，但其促进神经再生的作用略弱于受胶质细胞生长因子诱导的MSCs。目前已有研究机构正以脐带间质组织作为细胞来源进行实验研究，相信脐带MSCs作为进行细胞治疗、基因治疗的靶细胞，以及组织工程研究的种子细胞具有广泛的应用前景。