陳耀凱 郭 艷

間充質干細胞（mesenchymal stem cells，MSCs）具有高增殖活性與多向分化潛能等干細胞特性，可在體外擴增分化成為成骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、心肌細胞及肝細胞等成體細胞。間充質干細胞來源廣泛，存在于骨髓、臍帶血、脂肪、滑膜、骨骼肌、肝臟、胰腺和血管等多種組織或器官中，不同來源的MSCs在生物學特性上無顯著差異。骨髓源性間充質干細胞（bone marrow-derived mesenchymal stem cells，BDMSCs）一直是干細胞領域的研究重點，但BDMSCs來源困難、取材不易，使其應用前景受限。相對于BDMSCs而言，脂肪源性間充質干細胞（adipose-derived mesenchymal stem cells，ADMSCs）來源豐富，取材容易，具有自我更新、多向分化和高增殖特性等重要干細胞特征，可望成為細胞工程和組織工程理想的種子細胞來源，已受到廣泛關注。

一、ADMSCs的生物學特性

2001年，Zuk等[1]首次從人類皮下脂肪組織中分離出一種多能干細胞，該細胞形成的克隆具有自我更新能力并可分化為多種組織，此即ADMSCs。ADMSCs與BDMSCs形態(tài)學特征極為相似。細胞于接種12～24h后完全貼壁，細胞呈圓球形、紡錘形或梭形，細胞核居中，可見雙核或多核。隨傳代次數(shù)增加，圓球形細胞逐漸減少，細胞形態(tài)以紡錘形或梭形為主。

有關ADMSCs特異性表面標志至今仍無統(tǒng)一認識，不同實驗室研究結果不盡相同，這種差異可能與細胞分離、培養(yǎng)和純化方法存在差異有關。Zuk等[2]研究發(fā)現(xiàn)ADMSCs表達CD13 而不表達 CD14、CD16、CD56、CD61、CD62E、CD104 和CD106。Gronthos等[3]通過流式細胞儀和免疫組化分析發(fā)現(xiàn)，ADMSCs蛋白質表達與BDMSCs非常相似，可表達CD9、CD10、CD13、CD29、CD34、CD44、CD49d、CD49e、CD54、CD55、CD59、CD105、CD106、CD146 及 CD166。但與 BDMSCs不同的是，ADMSCs不表達Stro-1抗原。Rodriguez等[4]研究發(fā)現(xiàn)，ADMSCs表達 CD44、CD105、CD49b、CD90 和 CD13 而不表達Stro-1、CD34、CD15、CD117、Flk-1、gly-A、CD133 和 HLR-DR。

在體內外特定誘導條件下，ADMSCs可分化形成多種細胞類型，如脂肪細胞、成骨細胞、軟骨細胞、神經細胞、肝細胞、心肌細胞、內皮細胞、胰腺內分泌細胞等。體外培養(yǎng)中，ADMSCs倍增時間一般為2～4天[5]。細胞傳代相對穩(wěn)定、增殖旺盛，體外培養(yǎng)10代以后，細胞增殖速度仍無明顯減慢。傳代過程中端粒長度保持穩(wěn)定，但端粒酶活性變化趨勢尚不肯定，有研究顯示端粒酶活性基本保持不變，但也有研究顯示端粒酶活性可能降低或消失[5]。

二、ADMSCs的多向分化潛能

與其他MSCs相似，ADMSCs在體外試驗中可誘導分化成為成骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、心肌細胞、內皮細胞及肝細胞等成體細胞。

（一）分化為脂肪細胞 王樂禹等[6]采用傳代培養(yǎng)2～4代的ADMSCs，在含胎牛血清、青鏈霉素原液、地塞米松、胰島素和LIBMX的高糖DMEM培養(yǎng)基中誘導培養(yǎng)1周，結果細胞內出現(xiàn)大量脂滴，油紅“O”染色可見胞漿內有大量紅染顆粒，表明ADMSCs在特定條件下分化成為脂肪細胞。Dicker等[7]發(fā)現(xiàn)ADMSCs可表達成熟脂肪細胞的某些重要特征，在鄰苯二酚胺的刺激下表現(xiàn)出脂解能力，在α2-腎上腺素受體的介導下可表現(xiàn)出抗脂解活性且可分泌一些典型的脂肪細胞因子，如脂聯(lián)素、瘦素等。而且，ADMSCs在多次傳代后仍保持向脂肪細胞的分化能力。

（二）分化為成骨細胞 鞠曉東等[8]研究證實在呋塞米、抗壞血酸和β-甘油磷酸鈉的共同誘導下，ADMSCs堿性磷酸酶表達量增加，細胞基質發(fā)生鈣化，骨橋蛋白、骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2（bone morphogenetic protein-2，BMP-2）開始大量表達，表明其可分化為成骨細胞。ADMSCs向成骨細胞的分化過程受多種因子的調節(jié)，如Hattori等[9]研究發(fā)現(xiàn)BMP-2可上調Runx-2和骨橋蛋白基因的表達，促進ADMSCs的成骨性分化。制瘤素（oncostatin M，OSM）可通過誘導堿性磷酸酶、Runx-2和骨鈣素的表達及增加細胞基質鈣化而促進ADMSCs向成骨細胞分化[10]。相反，成纖維細胞生長因子-2（fibroblast growth factor-2，F(xiàn)GF-2）則可抑制ADMSCs向成骨細胞分化[11]。

（三）分化為軟骨細胞 有研究顯示，在含有轉化生長因子-1、胰島素和轉鐵蛋白的特定培養(yǎng)基誘導下，ADMSCs可向軟骨細胞分化，誘導后細胞表達前II型膠原蛋白和聚集蛋白聚糖mRNA基因。FGF-2可通過誘導N-鈣粘蛋白、轉錄因子Sox-9的表達而促進ADMSCs向軟骨分化[12]。

（四）分化為心肌細胞 Rangappa等[13]采用5-氮胞苷（5-azacytidine，5-aza）在體外培養(yǎng)過程中誘導ADMSCs定向分化為心肌細胞，3周時可觀察到細胞出現(xiàn)自發(fā)搏動并可表達 α 肌動蛋白（α-actin）、心肌肌鈣蛋白 I（C-TnI）等心肌細胞特異性標志，研究者認為ADMSCs可望成為心肌細胞移植的細胞來源之一。

（五）分化為血管內皮細胞 ADMSCs具有向血管內皮細胞分化的能力，誘導分化的血管內皮細胞可分泌部分促血管生成因子，如血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、肝細胞生長因子（hepatocyte growth factor，HGF）等。管利東等[14]利用脂肪抽提術從脂肪組織中分離出ADMSCs，將其在含有馬血清、地塞米松、尼克酰胺、VEGF和FGF等的DMEM培養(yǎng)液中誘導培養(yǎng)，結果誘導后細胞具有血管內皮細胞的一些特性，能夠表達血管內皮細胞特異性表面標志CD34和vWF，具有很強的低密度脂蛋白攝取和前列環(huán)素代謝活力，并且在Matrigel凝膠中能夠形成毛細血管樣結構。

（六）分化為神經細胞 ADMSCs雖起源于中胚層，但可橫向分化為外胚層來源的神經細胞。周進等[15]用含有丁酸酯羥基茴香醚、KCL、丙戊酸、地塞米松和胰島素的培養(yǎng)液，誘導ADMSCs向神經細胞分化。誘導后細胞出現(xiàn)類似軸突和樹突樣結構，有類神經元間網絡形成，表達神經元特異性烯醇化酶。

（七）分化為胰腺內分泌細胞 Timper等[16]在activin-A、exendin-4、HGF及五肽胃泌素的誘導下，成功將人類ADMSCs分化成具有胰腺內分泌表型的細胞。這些分化細胞表達Isl-1、Pax-6、Ipf-1、Ngn-3及胰腺內分泌激素，如胰島素、胰高血糖素和生長抑素。

三、ADMSCs在肝臟疾病中的應用

在特定體外誘導條件下，ADMSCs具有向肝細胞分化的能力。Seo等[17]研究發(fā)現(xiàn)在HGF、OSM及二甲基亞砜（DMSO）的誘導下，ADMSCs逐漸向肝細胞分化，分化細胞表達白蛋白（ALB）和甲胎蛋白（AFP）等肝細胞表型，且具有攝取低密度脂蛋白及尿素合成功能。Banas等[18]研究發(fā)現(xiàn)，在HGF和FGF（FGF-1，F(xiàn)GF-4）的誘導下，來自于不同年齡患者的ADMSCs均可誘導為肝細胞樣細胞，這些細胞能夠表達多種肝特異性標志及功能，如白蛋白合成、低密度脂蛋白攝取和氨代謝功能等。Yamamoto等[19]通過聚類分析發(fā)現(xiàn)由ADMSCs分化而來的肝細胞和正常肝細胞在基因表達方面極為相似，表明ADMSCs經特定誘導后可在基因水平上表達肝細胞的某些特征。

Banas等[20]最近研究發(fā)現(xiàn)，將ADMSCs移植到CCl4誘導肝損傷的裸鼠體內，移植后受體裸鼠體內血氨、尿酸、ALT及AST水平逐漸趨于正常，表明植入裸鼠體內的ADMSCs對受損肝臟產生了明顯修復作用。他們還比較了ADMSCs、BDMSCs 及 NHDFs（normal human dermal fibroblasts，正常人皮膚成纖維細胞）誘導為肝細胞后在體外產生細胞因子和生長因子的能力，結果發(fā)現(xiàn)ADMSCs誘導的肝細胞在IL-1Rα、IL-6、IL-8、G-CSF、GM-CSF、MCP-1、NGF 和 HGF 的分泌量上要高于后兩者來源的肝細胞。IL-6是肝臟再生轉錄因子的關鍵誘導因子，是啟動肝細胞再生早期信號轉導機制中不可缺少的重要組成部分。HGF能顯著促進肝細胞再生，有利于肝細胞膜穩(wěn)定性及肝功能恢復，促進血管內皮細胞生長和毛細血管再生。因此，作者認為ADMSCs在促進肝再生方面可能較BDMSCs更加有利。柳林等[21]經肝動脈途徑移植自體ADMSCs治療肝硬化患者8例，并與采用內科綜合療法的10例肝硬化患者進行對照研究。結果發(fā)現(xiàn)治療組血清ALT、ALB和PTA等肝功能指標的變化優(yōu)于對照組，差異有統(tǒng)計學意義。研究者認為經肝動脈途徑移植自體ADMSCs治療晚期肝病短期療效確切。Vilalta等[22]研究發(fā)現(xiàn)，人類ADMSCs移植入人體后，細胞增殖狀態(tài)穩(wěn)定，且移植后8個月內并未發(fā)現(xiàn)受體組織發(fā)生染色體異常及腫瘤形成。研究者認為ADMSCs移植可作為一種新型治療方法用于臨床治療終末期肝臟疾病，且肝臟是ADMSCs體內定植的首選器官。

有關ADMSCs的研究還發(fā)現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象，即ADMSCs對原位肝移植后排斥反應的發(fā)生有一定抑制作用，具體機制尚未完全明了，可能是因為ADMSCs干擾了樹突狀細胞、T淋巴細胞或NK細胞的功能而發(fā)揮免疫調節(jié)作用[23]。Wan等[24]新近研究發(fā)現(xiàn)，移植的ADMSCs可明顯抑制受體源性T淋巴細胞增殖，并且可顯著減輕原位肝移植大鼠模型急性排斥反應的發(fā)生率及嚴重程度。免疫抑制劑他克莫司（Tacrolimus）治療慢性肝移植物抗宿主病（GVHD）可導致進行性腎功能損害，F(xiàn)ang等[25]對此類患者采取停用他克莫司給予ADMSCs移植治療，結果GVHD很快得到緩解，腎臟功能也有所改善，表明ADMSCs有可能作為一種臨床治療器官移植排斥反應的新方法。

四、小結與展望

綜上所述，ADMSCs具有強大增殖能力和多向分化潛能，有可能成為多種疾病治療的細胞來源，但ADMSCs研究時間較短，因而研究深度不及其他類型的MSCs，諸如ADMSCs分離培養(yǎng)、誘導分化及安全性等均有待進一步深入研究。今后的研究可能集中于以下幾個方面：（1）確定ADMSCs特異性細胞標記，并在此基礎上建立穩(wěn)定的分離與純化方法；（2）基于不同分化方向建立不同的誘導分化方法，并盡量使之標準化、高效化；（3）致瘤性風險是制約干細胞臨床應用的重要因素，ADMSCs亦不例外，因此對于其安全性的評價也將是一個重要研究方向。

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