脂肪間充質幹細胞或能讓許多不治之症成為過去

脂肪間充質幹細胞 ( adipose-derived stemcells,ADSCs)源自於胚胎髮育時期的中胚層,是一類具有自我更新和多分化潛能的成體幹細胞。其可以在特定的條件下誘導分化為脂肪、骨、軟骨、胰島 β 細胞和心肌等多種細胞,另外其免疫原性較低,因此,廣泛應用於臨床。

脂肪間充質幹細胞或能讓許多不治之症成為過去

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ADSCs通常是從脂肪組織中獲取,含量豐富,且取材方便,因此,能夠為臨床的使用及科研提供便利。ADSCs 原代細胞培養24h後,可見少量細胞貼壁,48 h後細胞呈成纖維化細胞形態,並且快速生長。根據國際細胞治療協會的規定,MSCs 表達 CD105、CD73、CD44和CD90,而不表達 CD45、CD34、CD11b、CD19 和HLA-DR。目前ADSCs並無明確的細胞表面分子,有一些報道提示:ADSCs 表達許多表面分子標誌,包括CD29、CD44、CD49e 和CD54。由於ADSCs 的分化並不侷限於脂肪細胞譜系,其還可以分化為成骨、軟骨、心肌和胰島β細胞等,因此,將 ADSCs 應用於臨床充滿前景。

ADSCs 在臨床上的應用

1、ADSCs在面板修復中的應用

ADSCs 來源於胚胎髮育時期的中胚層,其分化為終末細胞需要跨胚層誘導。Trottie 等使用ADSCs誘匯出了完整的三層面板替代物:表皮、真皮和皮下脂肪,其可以替代面板功能,為ADSCs用於臨床修復面板損傷奠定基礎。最初,許多學者認為ADSCs 修復面板損傷的機制是 ADSCs 遷徙到面板損傷部位,再誘導分化為面板組織,後來發現,遷徙到損傷部位的 ADSCs 數量有限,僅憑遷徙的幹細胞誘導分化的面板終末細胞是無法對損傷部位進行修復的,並且無法解釋短期內急性功能的改善。那麼,ADSCs 是否透過其他途徑來修復損傷的面板呢?王維等發現,ADSCs透過抑制 Wnt/β-catenin 訊號通路而抑制硬皮病小鼠皮損組織成纖維細胞的增殖和膠原沉積。還有學者認為人 ADSCs 可以透過其釋放的外泌體促進面板無瘢痕癒合,真正對面板修復起作用的是ADSCs分泌的蛋白,有研究者將人 ADSCs 條件培養基水凝膠,發現可有效促進燙傷面板傷口癒合,提高再生面板質量。

2、 ADSCs 在糖尿病治療中的應用

謝敏等將 ADSCs 透過尾靜脈輸注到糖尿病大鼠體內。結果發現,ADSCs 可以在短時間內有效改善 2 型糖尿病大鼠的高血糖狀態,同時,肝臟內糖酵解相關限速酶表達水平顯著性上調。得出結論,其機制可能是透過促進肝臟糖酵解而調節血糖水平。研究發現,肥胖促進骨橋蛋白甲基化導致脂肪來源的間充質幹細胞成脂分化,在2型糖尿病患者中ADSCs 成脂肪分化能力明顯高於健康者,其可能是T2DM 患者容易併發肥胖的原因之一,即肥胖與ADSCs分化呈正相關。因此,ADSCs 的研究有助於解決糖尿病及併發症等問題。楊晨等發現高血糖症能夠導致糖尿病大鼠心肌肥大及基質纖維化,而 ADSCs 可以降低糖尿病大鼠血糖水平,改善心肌損傷及心功能障礙。還有學者發現 ADSCs 可透過增加心臟內 M2 抗炎型巨噬細胞的比例和數量減輕心臟及大鼠體內的炎症反應,減輕心臟組織損傷,促進心肌的修復。

3、ADSCs 在免疫調節中的作用

ADSCs 可逃避異體的T細胞和NK細胞的識別而在異種體內長期存活,因此,它們具有低免疫原性和雙向免疫調節的能力。這也是其不同於其他成體幹細胞的特殊之處。王建軍等研究發現,將 ADSCs 與淋巴細胞共培養,在體外能夠明顯抑制淋巴細胞的增殖,並且幹細胞的數量越多,抑制效果越好。同時,ADSCs 能夠顯著啟用 CD4/CD25 雙陽性調節性 T 細胞,且這些 T 細胞在體外和體內都是強大的免疫反應抑制劑,說明 ADSCs 具有極低的免疫原性。朱希山等使用 Transwell 實驗證明:ADSCs 對 T 細胞增殖作用是透過間充質幹細胞分泌的細胞因子而發揮作用的。同時,ADSCs 與T 細胞共培養時,並沒有對T細胞的凋亡起顯著性誘導作用,得出結論,ADSCs 抑制T細胞的增殖不是透過誘導T細胞凋亡導致。

4、ADSCs 在骨關節炎中的作用

膝關節骨關節炎,以膝關節軟骨退變為主要特徵,主要症狀為疼痛、腫脹及關節功能障礙。早在 2012 年骨髓間充質幹細胞被證實可以用於膝關節骨關節炎動物模型得關節軟骨再生。孫璽淳等透過在關節腔內給予ADSCs 複合纖維蛋白膠加關節腔注射透明質酸鈉治療,結果發現 ADSCs 加透明質酸鈉注射對早期膝關節骨性關節炎具有治療效果。韓健等將骨關節炎病人的自體ADSCs注入關節腔內,發現患者膝疼痛減輕,關節活動度較前增大,核磁共振可見關節面斑片狀影較治療前顯著減少,低訊號區顯著減少,未見明顯關節腔積液,關節面厚度增加,延緩關節退化。原理可能就是 ADSCs 在體內微環境條件下誘導分化為軟骨細胞,隨著軟骨細胞的增生,傳代,達到了修復軟骨的治療效果。另外,還有一種機制目前得到了廣泛學者認可,即ADSCs 是透過外泌體轉運不同生物活性蛋白質核酸等活性分子來促進骨關節組織再生,其與滑膜間充質幹細胞協同可抑制炎性軟骨細胞的退變。目前,研究者將人ADSCs與絲素蛋白/羥基磷灰石支架材料複合構建組織工程化骨,為修復大面積骨缺損奠定基礎。

5、ADSCs 在視網膜血管中的修復作用

ADSCs 具有向多種組織細胞分化的潛能,其中包括光感受器及視網膜色素上皮,使得研究者將 ADSCs 應用於視網膜的修復成為可能。戴方方等研究發現 ADSCs 能夠改善糖尿病大鼠血-視網膜屏障的功能,該機制可能是透過減輕炎症反應來實現的,ADSCs 的生物學特性對視網膜屏障功能的影響需做進一步討論。細胞移植療法透過移植細胞代替凋亡細胞,並可分泌生長因子發揮視網膜細胞的保護作用。將

基因

治療和細胞療法結合起來,對 ADSCs 進行基因修飾,使其既可發揮分化和營養保護作用又可表達外源基因。高俊彥等研究發現生長相關蛋白 43 基因修飾ADSCs 對視網膜色素變性的修復及保護作用。也就是說 ADSCs 起著載體作用,其在移植後逐漸消失。

6、 ADSCs 在放射性腸炎中的修復作用

放射性腸炎是腹部惡性腫瘤經放療後引起腸道各節段的損傷。主要表現為腸黏膜水腫、毛細血管擴張和炎性細胞浸潤使得腸道免疫屏障功能破壞。有報道顯示:ADSCs 可以分泌各種型別的細胞因子、免疫介質和抗纖維化作用因子,同時具有向損傷組織遷移歸巢的作用。Chang 等研究發現 ADSCs 透過抗炎、促進新血管形成和維持腸上皮動態平衡來加速腸上皮完整性的恢復。常鵬宇證實,ADSCs 具有促進腸上皮再生的作用,並首次證實 ADSCs 對輻射誘導的腸血管損傷具有修復作用。

7、ADSCs 對實體瘤的作用

許多研究表明,ADSCs 能夠影響腫瘤細胞在體外的生長。如根據林琳的研究結果:人臍帶來源的間充質幹細胞能夠促進 Hela 細胞在體外的增殖。CHO 等研究發現 ADSCs 和羊水間充質幹細胞分泌物能夠抑制 C33-A 的增殖。因此,間充質幹細胞包括ADSCs 用於癌症的治療有一定的應用前景。也有科研人員利用間充質幹細胞的靶向性,將其作為載體進行載藥從而達到靶向腫瘤細胞達到治療的目的。

鄭麗紅等學者研究表明 ADSCs不但對宮頸癌細胞有明顯的趨化性,對腺癌細胞也有一定的效果。提示,ADSCs 可作為載體靶向治療宮頸鱗癌和腺癌。但是,彭大穎等用 Transwell 培養板共培養 ADSCs 與人類腫瘤細胞系HCT116 細胞,共培養的 HCT116 細胞侵襲能力明顯強於 ADSCs 培養液培養的 HCT116 細胞,共培養條件下腫瘤環境影響了AMSCs 旁分泌因子的表達,人類腫瘤細胞系血管內皮生長因子 C(VEGFC)、成纖維細胞生長因子 10(FGF10)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α) 以及白細胞介素-10(IL-10)分泌量明顯高於細胞培養,增加 HCT116 細胞侵襲能力。腫瘤內環境是比較複雜的微環境,那麼其侵襲能力是組織的特異性還是環境依賴性都需要我們進一步考證,不能一概而論。

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