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两类真皮干细胞的比较
发布时间发布时间:2020-08-18 07:11

  真皮干细胞作为再生医学种子细胞具有位置表 浅、易于取材且损伤较小,细胞资源丰富等优点, 有广泛的应用前景[1]。目前真皮干细胞的研究存 在缺乏特异性的标志,分类及定义不明确,命名较 混乱等问题。本文根据真皮干细胞在体外培养生长 的方式,将真皮干细胞分为两大类: 贴壁生长类干 细胞( MSClike dermal stem cells,DMSCs) 和悬浮生 长类干细胞( floating dermal stem cells,FSCs) 。本 文就这两类细胞间的异同与相互关系进行综述,从分离培养方法、形态学、表型、分化潜能等方面展 开讨论。

  1966 年研究者在骨髓中 发现一类纺锤形的贴壁的细胞,被称为“间充质干 细胞( mesenchymal stem cells, MSCs) ”,该细胞能自 我更新且能被诱导分化成骨[2],目前 MSCs 已从脐 带血[3]、胎盘[4]、脂肪[5]、关节液[6]、胰腺[7]、线] 等多种组织中被分离培养出来。近年来, MSCs 因其免疫调节作用受到广泛关注[9]。根据国际细胞治 疗协会2006 年提出的定义, MSCs 的要求是: ①贴壁 生长; ②表达细胞标志( ≥95%) : CD105、 CD73、 CD90; 不表达细胞标志( ≤ 2%) : CD45、CD34、 CD14/CD11b、 CD79a/CD19、HLA-DR; ③体外培养 有多向分化的潜能,能成脂、成骨、成软骨分化[10]。 在既往研究中,真皮来源的间充质干细胞命名 众多,如:真皮多能干细胞,真皮多潜能细胞,多潜能 真皮成纤维细胞, Dermal/Dermis stem cells( DSCs) , Multipotent dermal fibroblasts( MDFs) , Skin Dermis Mesenchymal Stem Cells( SMSC) 等。由于目前并没 有皮肤来源的 MSCs 的明确定义,一些研究中的“皮 肤间充质干细胞”并未达到 MSCs 的要求[1112] 。

  众所周知,真皮中最主要的细胞 成分为成纤维细胞。成纤维细胞的英文为“Fibroblast”,由于“blast”有“不成熟细胞”“前体细胞”的 意思,早期中文也将其译作“纤维母细胞” [13],但现 在我们常说的成纤维细胞是指真皮内终末分化的一 类细胞。但是,成纤维细胞真的是完全不具有“干 细胞性”的终末分化细胞吗? 答案是否定的,成纤 维细胞是具有不同分化潜能和功能的异质性的细胞 集合[1415] 。成纤维细胞( 6 ~ 12 岁儿童,包皮) 中 6. 4%兼具成脂、成骨、成软骨分化潜能, 19. 1%有两 种分化潜能, 10. 6%只有一种分化潜能[16]。成纤维 细胞甚至能表达一些神经元和胶质细胞特有的蛋 白,如 Sox9、角质纤维酸性蛋白( glial fibrillary acidic protein, GFAP) 、 class Ⅲ βtubulin 等[17]。

  真 皮内的 MSCs 与成纤维细胞有诸多共同点。两者体 外培养方法及生长形态相似: 用酶消化法或贴壁法 从真皮中分离,在含胎牛血清的 DMEM 培养基中贴 壁生长,呈梭形或多角形。Brohem 等[18]报道了皮 肤成纤维细胞有成脂、成骨、成软骨分化的能力,其 与骨髓来源、皮肤来源、脂肪来源的间充质干细胞具 有相似的免疫表型: CD29( + ) 、 CD73( + ) 、 CD30 ( + ) 、CD105 ( + ) 、CD14 ( - ) 、CD45 ( - ) 、HLA ( -) ;基因的表达也高度相似,在筛查的 90 个基因 中,有显著性差异的仅有 FOXA2、 KRT15、 NCAM1 和 NOTCH1。Hematti [19]认为 MSCs 和成纤维细胞无论 从形态、表面标志物、分化潜能、基因表达及免疫特 性等方面都难以区分,成纤维细胞和 MSCs 的免疫表型的差异甚至小于不同组织来源的 MSCs 或身体 不同部位的成纤维细胞,两者也具有相似的治疗功 效。Jonesd 等[20]发现成纤维细胞和 MSC 都有抑制 T 淋巴细胞增殖的能力,两者的免疫调节作用都与 干扰素-γ( INF-γ)[2122] 、前列腺素 E2( PGE2)[2324]有 关。然而也有研究者持不同观点,认为成纤维细胞 混入是导致干细胞临床前治疗研究失败的一个 原因[25]。 在既往的研究中,真皮来源的贴壁生长的细胞 是干细胞还是成纤维细胞常是由生物年龄决定的, 例如3 天内乳鼠真皮的细胞即为干细胞,成年鼠的 真皮细胞为成纤维细胞,这样的“来源论”是不够准 确的。事实上,用这样的方法培养所得的是有不同 表型且分化程度不同的细胞组成的群体,有分化成 熟的“成纤维细胞”,也有具有不同分化潜能的干细 胞。因此,皮肤成纤维细胞和皮肤间充质干细胞的 区别需要进一步的研究说明。

  2. 1 皮肤前体细胞 SKPs( skin-derived precursors) 2001 年,加拿大学者 Toma 首次报道成功从小鼠背 部皮肤中分离培养出 SKPs[26]。SKPs 在含有表皮生 长因子( epidermal growth factor, EGF) 、碱性成纤维 细胞生长因子( basic fibroblast growth factor, bFGF) 的无血清 DMEM/F12 培养基中呈球形克隆生长。 SKPs 可表达巢蛋白( Nestin) 、纤连蛋白( Fibronctin) 、波形蛋白( Vimentin) 等蛋白,有向三个胚层分 化的潜能。已有从人[27]和猪[28]的皮肤中分离培养 出 SKPs 的报道。 SKPs 来源于神经嵴[29],在胚胎发育过程中神 经嵴细胞可以迁移到体内多个靶器官,同时保留自 身的细胞学特性,不分化为组织细胞。在面部等有 毛发的部位, SKPs 被追踪到位于毛囊真皮乳头部 ( dermal papillae, DP)[30]。但在无毛部位,如包皮, 也能培养出与前者相同分化潜能和蛋白标志物相同 的 SKPs。近期的研究显示,这些干细胞( CD146 + / CD31 - ) 主要定位于真皮乳头的毛细血管周围,这 些细胞的数量与表皮基底层干细胞标志 p63 明显相 关,且随年龄增长而下降,提示无毛部位的 SKPs 可 能与皮肤的衰老,线 SKPs 与表皮神经嵴干细胞( epidermal neural crest stem cells, EPI-NCSC) 除 SKPs 外,皮肤中还有一类呈球状克隆生长的细胞,它们是表皮神经嵴 干细胞( epidermal neural crest stem cells, EPI-NCSC) ,也称为毛囊神经嵴干细胞( hair follicle neural crest stem cells, HF-NCSC) 。这类细胞是利用显微 解剖技术从毛囊的隆突部分离培养出的[32],表达 p75、 SOX10、Nestin、 SOX2、 Snail、 Slug、 Twist、Dermo、 Musashi1、Msx2、Myo10 等标志物,有成脂、成 骨、成软骨、成平滑肌、成神经元、成施万细胞、黑素 细胞分化的潜能,主导成体皮肤色素系统的修复,调 节毛发生长,参与皮肤的损伤修复。NCSC 与 SKPs 均来源于神经嵴,生物学特征高度相似,但在皮肤中 的分布部位不同,两者的关系有待进一步讨论。

  来源于真皮的贴壁/悬浮生长的干细胞培养环 境和细胞标志物均不同,但二者也有诸多共同点:相 似的分化能力,分布部位相近( 表 1) 。随着年龄增 长,两类细胞占线] 。研究 者从同一小鼠的皮肤中同时培养出 SKPs 和 MSCs, 但并未就两者关系进一步讨论[12]。Sabine 等[35]比 较了骨髓来源的 MSCs 与神经嵴干细胞( neural crest stem cells, NCSC) ,认为MSCs 中Nestin + 的细胞中有 一部分为 NCSCs,且传代次数越多,后者比例越高; 且这两类细胞在转录组学上的20 000 个基因中仅 379 个有上调或下调。

  目前已有研究显示,两者在一定程度上可相互 转化。在有血清的体外培养环境下, SKPs 可诱导分 化为贴壁生长的成纤维样细胞,通常将 SKPs 培养 贴壁后再做诱导成脂、成骨等研究。这些细胞表达 Fibronectin、 Vimentin、 Collagen 1,不表达 SOX2、 Nestin,研究还利用了 RNA 测序技术比较两类细胞的转 录组,成纤维样细胞相对于SKPs 有747 个基因表达 上调, 1 224 个基因表达下调,这些基因与细胞分化、 细胞增殖、蛋白结合、转运活动及细胞膜等功能相 关,参与调控 TGF-β 信号通路、Wnt 信号通路及 Notch 信号通路[36]。iTRAQ 技术检测两类细胞的蛋 白组学,发现 243 个差异表达蛋白[37]。将 SKPs 移 植入真皮后,其形态也和成纤维细胞类似[38]。 近年来,有学者从正常儿童及早衰症患儿皮肤 体外培养的成纤维细胞中转培养出了克隆生长的 “细胞球”,这些“细胞球”不仅形态与 SKPs 相似,也 表达 Nestin、 OCT4、 Sox2、 Nanog 及 TG30 等蛋白[39]。 进一步研究发现用此方法培养的 SKPs 的蛋白和基因与传统培养的 SKPs 相似,且具有成脂、成骨、成 神经元、成施旺细胞分化的能力[40]。这些研究为 SKPs 和 MSCs 的关系的研究提供了新思路。 真皮干细胞在组织工程、抗皮肤衰老、毛囊再 生、创伤修复等领域有较好的应用前景[41]。本文对 真皮中贴壁和悬浮生长的两类干细胞在来源、分布、 分离及培养方法、细胞标志、分化潜能等方面进行了 比较,两者有所不同却又有很大程度的相似且能在 一定程度相互转化。两者是真皮内不同的细胞亚群 还是同一类细胞的不同形态或不同阶段有待进一步 研究探讨,网赚在线,了解两类细胞的关系对于真皮干细胞的 开发应用有重要意义。

  来源:华薇,戴茹,李利,两类真皮干细胞的比较[J],中国皮肤性病学杂志,2018,32(9):1076.

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