主页 > 医药科学 >
成体干细胞可塑性及对肝脏的重建作用
1 ASC的可塑性
ASC普遍存在于人体的各种器官，如造血干细胞(hem-atopoietic stem cells
，HSC)、肝干细胞、神经干细胞(neural stem cells，NSC)、肌肉干细胞、骨髓间质干细胞(marrow mesenchymal stem cells，MMSC)和表皮干细胞等. 这类细胞在自然条件下倾向于分化成所在组织的各种细胞，但最近一些研究结果显示，即使干细胞已经定向分化，在某些条件下，ASC仍有多向分化潜能，甚至可以打破胚层界限，横向分化(transdifferentiation)为无关类型的成熟细胞或在特定环境下发生逆分化，也称为ASC的可塑性(plasticity). 1999年Bjornson et al [1]将从成年小鼠前脑分离出的NSC输入丧失了造血功能的小鼠体内可以产生造血细胞; HSC可以进入脑内，分化为神经细胞，进入肌肉组织中可以分化为具有成熟肌肉细胞表型的细胞; 2001年Toma et al [2]从鼠皮肤分离获得的皮肤干细胞可转化为神经元细胞、神经胶质细胞、平滑肌细胞和脂肪细胞等; 2002年Fukuda et al [3]报道MMSC除了分化为肌细胞、肝细胞、成骨细胞、软骨细胞、神经细胞、脂肪细胞等，在一定条件下还可以分化为HSC、形成肌小管和肌腱.
ASC横向分化实验中也可能存在的错误. 2000年Wagers et al [4]将取自绿
色荧光蛋白(green fluorescent protein，GFP)转基因小鼠纯化的骨髓HSC(c-kit
+Thy1.1 low Lin- Sca-1+)输给受照射受体鼠，使受体鼠造血重建，造血细胞为供体标志. 但在肌肉、肺、小肠、上皮细胞、肾及脑中没有发现来源于供体的特异性细胞，如肌肉中的GFP+细胞不表达肌肉特异性标记a-actin，肾组织中发现的GFP+细胞不表达WGA，脑组织中GFP+细胞不表达神经元标记MAP-2等. 2002年Morshead et al [5]报道了他重复Bjornson et al [1]关于神经干细胞具有向HSC分化实验的情况，将培养的C57BL/ 6-ROSA26lac Z转基因鼠的神经干细胞输给C57BL/5小鼠，经检查104只小鼠31 990个造血集落，未发现有lacZ+的造血集落. 再将从C57BL/6J-Gpila/a小鼠制备的神经干细胞注入C57BL/6J-Gpila/b小鼠，亦未发现受体鼠造血细胞带有供体标记. 这些资料表明ASC是否具有可塑性分化的特性，尚有待更多的论证.
2 ASC可塑性的机制
由于ASC发育分化的基因机制还不清楚，当一类ASC跨谱系分化产生另一类组织细胞时，究竟是先去分化(de-differentiation)进入一个更加原始可塑的状态，然后再分化(re-differentiation)，还是不经历去分化而直接通过横向分化(trans-differentiation)变为另一类细胞，目前尚无定论. 干细胞分化的过程包括多重复杂的反馈调节和细胞间的相互作用，内部信号和外部信号都可以调节干细胞的分化，其中一些信号现已被识别. 目前有关ASC可塑性调控机制主要有细胞融合学说和基因程序重组学说两种观点.
2.1 细胞融合学说 细胞融合可能导致ASC具有横向分化潜能，向其他类型细胞分化. Terada et al [6]报道小鼠骨髓细胞与ESC融合后具有多系分化的能力. 骨髓细胞来自♀TgN(GFPU)5Nagy转基因鼠，与♂来源的ESC共培养，培养体系中加入全能HSC集落刺激因子(IL-3)和白细胞抑制因子(LIF)，分别支持HSC和ESC生长. 第7 d撤去IL-3，使HSC的生长失去支持，加入嘌啉霉素，杀死ESC. 3 wk后，分离出GFP+、抗嘌啉霉素的ESC样细胞. 这些细胞在体外可分化为心肌细胞，注入重症联合免疫缺陷(severe combined immunodeficiency，SCID)小鼠可形成畸胎瘤，检查DNA倍体型时，11/13个类似ESC细胞系显示大约四倍体DNA，其他两个显示近似六倍体DNA基因型. 认为HSC与ESC融合后，使HSC具有向非造血细胞分化的能力. Pells et al [7]证明来自大脑的ASC与ESC共处于同一培养皿时会发生融合. Ying etal [8]将NSC与小鼠ESC共同培养. NSC来自ZIN40转基因小鼠[结构性表达lacZ基因
和新霉素(neo)抗性基因]和oct4-GiP转基因小鼠(在多能干细胞和生殖系细胞中oct4作启动子时选择性表达GFP基因和嘌啉霉素抗性基因). ESC含有通过同源重组插入oct4位点的潮霉素抗性-单纯疱疹病毒胸腺嘧啶激酶融合基因. 在含有G418或嘌啉霉素(pac)的选择性培养基中培养2-4 wk后杀死ESC，其他细胞表达lacZ (neo) 或GFP(pac). 进一步研究显示细胞对潮霉素耐药，可见到四倍体或近似四倍体核型. 这些研究提示NSC去分化回到类ESC状态是通过融合细胞自然发生的，而不是通过固有的信号通道激活所致. Wang et al [9]进行了一系列骨髓移植重建肝脏的实验，通过DNA印迹分析证实移植前供体细胞独有的等位基因为纯合子，而重建的受体肝脏内肝细胞是杂合子; 通过细胞遗传学分析显示从♀鼠供体骨髓移植重建的♂鼠受体肝细胞核型为80，XXXY(二倍体和二倍体的融合)和120，XXXXYY(二倍体和四倍体的融合)核型，证实重建肝脏细胞是供体和受体细胞融合后分化而来. 上述研究提示移植的成体细胞可能通过与体内原位组织细胞融合，表现出靶组织的表型.
阅读本文的人还阅读：
作者:admin@医学,生命科学 2011-04-30 17:11
医学,生命科学网