间充质干细胞,又称多潜能基质细胞,简称MSCs,是属于中胚层的一类多能干细胞,主要存在于结缔组织和器官间质中。在适宜条件下可分化为脂肪、骨、软骨等多种组织细胞。
先来几张图看看间充质干细胞的一些神奇特质:
哪里有血管,哪里就有间充质干细胞(图中灰色管状是毛细血管,红色是间充质干细胞):
如下图,将活细胞染为红色,死亡的心肌细胞染为青色,间充质干细胞不断迁移,箭头所指部位间充质干细胞逐渐与死亡细胞融合成为双核,400分钟时,死亡的心肌细胞开始奇迹般地复活:
间充质干细胞可以沿着胶原纤维等胞外基质四处爬行:
1976年,Freidenstein首次发现间充质干细胞。后研究发现间充质干细胞具有多向分化潜能、造血支持和促进干细胞植入、免疫调控和自我复制等潜能。间充质干细胞被认为最接近临床应用的干细胞产品。
间充质干细胞是继胚胎干细胞、造血干细胞之后的又一科研热点,是一种能够治疗多种系统疾病的“实用型干细胞”。
间充质干细胞的基本特性
强大的增殖能力和多向分化潜能:在适宜的体内或体外环境下分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞、肌细胞、神经细胞、肝细胞、内皮细胞、基质细胞等多种细胞的能力。
免疫调节功能:通过细胞间的相互作用及产生细胞因子干扰树突状细胞功能并抑制T细胞的增殖及其免疫反应,从而发挥免疫重建的功能。
来源多样、取材方便,易于分离、培养、扩增和纯化,多次传代扩增后仍具有干细胞特性。
以上是对于间充质干细胞的通常看法,而随着研究深入,发现间充质干细胞在医疗中的价值远远高过胚胎干细胞、多效诱导多能干细胞等“干细胞明星”,有必要对其进行重新认识:
1、组织支持的"土壤细胞":
间充质干细胞是一种滋养层细胞,可能存在于所有组织中,支持多种细胞的生存和生长,包括:造血细胞、胚胎干细胞、肿瘤细胞、神经细胞、肝细胞、内皮细胞等;
2、组织修复的“微药厂”:
间充质干细胞在体内发生炎症损伤,释放出炎症信号时,持续地分泌相关抗炎性分子、抗凋亡分子等,在体内形成一个促进组织修复及再生的微环境;
3、信号开关功能:
间充质干细胞可能具有自身开/关调控机制,而这个调控机制的关键可能在于体内是否存在有炎症信号;
4、抗菌作用:
间充质干细胞可以分泌一种被称为hCAP-18/LL37具有抗菌作用的抗菌肽;
5、纤维化作用:
可以修复血管纤维化、肝纤维化、肺纤维化等;
6、抗排斥作用:
间充质干细胞可以抑制GVHD(移植物抗宿主反应),能够促进造血干细胞植入,还可以降低细胞或器官移植后的免疫排斥反应;
7、激活内源性干细胞
同种异基因间充质干细胞,主要通过分泌细胞因子调节微环境,激活内源性干细胞发挥组织修复作用;
8、“一过性”使命:
同种异基因间充质干细胞,必要时可以直接参与组织分化与修复,在完成使命后逐步被内源性组织细胞替换,并不长期滞留体内;
9、超级起始材料:
间充质干细胞体外扩增方便,具有多潜能性,可望成为组织工程、细胞重编程,以及细胞转分化理想的起始材料;
10、伴随生命全过程:
有了间充质干细胞,才有组织发生:单细胞生物只有集落,原肠胚阶段的生物有内胚层和外胚层,仍没有组织分化,每个细胞都可以独立生存;当生命进化或发育到三胚层阶段真正意义上的组织才诞生,而间充质干细胞就起源于中胚层;
11、身体的脚手架:
间充质干细胞是组织的建造者和功能维持者:间充质干细胞在组织形态发生中负责搭建脚手架,分化出骨骼、软骨、脂肪、纤维等结缔组织,构成器官发育框架结构;而且,间充质干细胞可以分泌数十种因子,为各种分化细胞提供所需营养;
12、建造细胞微环境:
间充质干细胞是各种细胞niche的建造者和维护者:机体各种细胞处在特有的niche之中才能够正常发挥功能,间充质干细胞负责建造各种niche、并分泌所需的各种因子维护其功能,如:肌细胞niche、神经细胞niche、造血干细胞niche、上皮细胞包niche、肿瘤细胞niche等等;另一方面,间充质干细胞还通过免疫调节作用隔离不同niche,避免不同性质niche的相互冲突;
13、组织功能维护者:
间充质干细胞是维护组织功能的基础,任何疾病都与间充质干细胞有直接关系:各种物理、化学、生物因素均直接和间接作用在组织的脚手架和细胞niche上,从而引起损伤、感染、过敏、坏死、免疫力下降、内分泌紊乱、神经失调、衰老、癌变等等。
14、遍布所有组织:
间充质干细胞与血管相伴,存在于机体所有的组织、组织液和分泌物中。脐带中含有大量的间充质干细胞,根据目前的研究结果,脐带中的间充质干细胞含量较高,增殖能力、免疫调节能力强,分泌细胞生长因子的总量也非常高。
同时,来源于脐带的间充质干细胞因取材方便,无道德伦理争议,可获取的细胞数量多、活力强,便于扩增和传代,同时又没有配型、排异等问题,极其适合于临床研究和应用。
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