骨髓干细胞移植间充质干细胞的归巢和记忆特点

骨髓干细胞移植间充质干细胞的归巢和记忆特点

骨髓与再生力2020-03-29 17:484250bugusui

干细胞尤其是骨髓间充质干细胞,是一种很聪明的细胞,它具有向分化潜能,可分化为多种组织细胞,诸如神经细胞、内皮细胞、脂肪细胞、肌细胞、肝细胞、成骨细胞、软骨细胞等等。

自动“导航”到身体需要修复的地方

 “归巢(homing)”是骨髓间充质干细胞聪明的一个表现。“归巢”这个概念早在1983年就提出来了,原本是指循环在血液的淋巴细胞,有迁移回派生出它们的淋巴组织部位(如淋巴结)的倾向,这一回归现象称为“淋巴细胞的归巢”。后来“归巢”这一概念也逐渐引申到干细胞。

  骨髓间充质干细胞归巢就是指自体或外源性干细胞在多种因素的作用下,能定向趋向性迁移,越过血管内皮细胞靶向组织,并定植存活的过程,类似于人体局部炎症反应后大量白细胞迁移至炎症周围。骨髓间充质干细胞的归巢能力就像自带了GPS,通过定位系统自动导航去身体需要它的地方,及时修复受损细胞。

 骨髓干细胞功能与作用.png

  骨髓间充质干细胞周围的细胞形成像摇篮样的环境保护着干细胞,这一环境被称为微环境(干细胞巢,niche),它是干细胞存在的基础。微环境由和干细胞相邻的各种细胞、细胞外基质(ECM)以及多种细胞因子等构成。微环境不仅给干细胞提供养分,同时还指导干细胞的行动,决定骨髓间充质干细胞的分化方向。

  微环境改变是骨髓间充质干细胞归巢的始动因素,组织损伤局部表达多种趋化因子、黏附因子、生长因子等各种信号分子。不同的微环境分泌不同的信号分子,吸引骨髓间充质干细胞定向到达该组织。干细胞归巢,最终归巢至骨髓,归巢至各个脏器,归巢至炎症及创伤部位。

  干细胞归巢于靶向组织,是干细胞作为种子细胞应用于临床的前提。越来越多研究表明,干细胞尤其是骨髓间充质干细胞,能够选择性归巢于多种组织的损伤部位。近年来,大量干细胞的研究成果不断涌现,其中的一些研究表明,干细胞的归巢性使其在治疗疾病尤其是难治性疾病方面,表现出不可替代的优势。

骨髓间充质干细胞的记忆功能

  经研究发现,干细胞具有记忆功能,它可以记住曾经发生的损伤,并储存创伤和炎症的记忆。干细胞常常与免疫系统合作利用这些记忆来改善组织对后来的损伤和致病性攻击的反应,从而促进新的伤口的愈合。

 伤口或其他有害的触发炎症的经历会给驻留在皮肤中的上皮干细胞带来持久的记忆,让它们更快地愈合随后发生的皮肤损伤。这些充皮肤外层的上皮干细胞从炎症中获得线索。初始的炎症让这些干细胞变得敏感:当它们再次感知炎症来临时,它们更快地作出反应。干细胞的记忆功能主要体现在三个方面:对短暂刺激能够维持较长时间的反应;对同一因素的二次刺激具有更加强烈的反应;对不同的刺激具有不同的反应。

  干细胞在同一因素的二次刺激下会产生更强烈的反应。当骨髓间充质干细胞与外周血单个核细胞短暂共培养(首次接触)后分开培养,一段时间后再进行共培养(二次接触)。结果发现,第二次共培养时,干细胞对外周血单个核细胞表现出了更强的抑制作用。这些研究结果表明,针对不同的疾病或组织损伤类型,可以对干细胞进行不同因素的预处理,获得疾病或组织损伤修复相对特异性的干细胞。

 干细胞的功能与作用.png

 无论是太阳晒伤、微生物入侵还是用剪刀剪纸时导致的伤口,皮肤很快就会发炎、红肿、肿胀和疼痛,这是因为身体试图阻止这种损伤和启动修复。因为免疫系统保持对炎症的记忆,从而使得对复发性感染作出更快的反应。皮肤最外层(即上皮)的大多数细胞并不会停留足够长的时间来形成这些记忆。相反,它们在上皮中向上迁移,并且最终脱落。然而,在上皮深处,驻留着负责持续地补充它的干细胞,即上皮干细胞。在皮肤从炎症中恢复后,这些干细胞能够长时间地存在。在其他的实验中,这些研究人员发现了重新连接这些上皮干细胞的基本机制。他们证实炎症触发一种让细胞染色体上的不同位点打开的过程,这就使得某些基因能够被激活。在皮肤恢复后,这些位点中的一些在长时间内保持开放,从而允许这些基因在炎症再次来临时能够更快地开启。

  纽约大学的免疫学家苏鲁蒂·奈克研究了有关皮肤及其他组织干细胞记忆损伤和炎症的关系。正如2017年发表在《自然》论文中所描述的那样:如果小鼠身上的皮肤斑块发炎并愈合,那么那个部位的伤口愈合速度将是原来的2.5倍,这种效果可能长达6个月。在实验中保留在干细胞中的记忆大有益处,因为它调节细胞使其在伤口愈合和再生方面更强大。

  骨髓间充质干细胞具有类似免疫细胞的短期记忆功能,表现在对短暂刺激维持较长时间的反应。骨髓间充质干细胞记忆功能特点,可以用不同的因素处理,强化其治疗特异性组织损伤或疾病的活性。

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