不同来源的间充质干细胞生物学特性差异研究进展

　　间充质干细胞(mesenchymal stem ceils，MSC)是中胚层中具有高度自我更新和多向分化潜能的多能干细胞，广泛存在于全身多种组织中，可在体外培养扩增，并能在特定条件下分化为神经细胞、成骨细胞、软骨细胞、肌肉细胞、脂肪细胞等。MSC是多能干细胞，具有“横向分化”或“跨系分化”的能力，因此其具有广阔的临床应用前景，是细胞替代治疗和组织工程学的首选种子细胞。

　　MSC作为机体的一种成体于细胞，最早在骨髓基质中发现，为造血干细胞的发育分化提供必需的微环境。近年来随着研究的深入，在脐血、胎盘、胎儿肺组织、脐带、脂肪、胰腺、甚至月经血 中均可以培养出MSC。研究还发现，MSC并不是一群均一的群体，并且不同来源的MSC的表面标记及生物学特性(造血支持、多向分化脂肪生成、骨生成、软骨生成、免疫抑制及组织修复等)也不尽相同，不同组织来源的MSC在生物学特性方面存在着较大差异，本文以此综述介绍它们之间的差异性，为今后临床选取合适理想的种子细胞提供帮助。

　　1 不同组织来源MSC在表面标记物方面的差异细胞表面标记物可以体现细胞的一些基本特征。MSC必须满足国际细胞治疗协会(International Society for CellularTherapy，ISCT)规定的作为MSC表面标记的基本要求，即：表达白细胞分化抗原(CD)105、CD73、CD90，不表达CD45、CD34、CD14或CD11b、CD79a或CD19 。细胞的表面标记往往与特定的功能相关，MSC表面除了表达一些成体干细胞的表面标记物外，还表达一些与细胞黏附、趋化及免疫调节相关的免疫标记，不同组织来源的MSC的表面标记可能存在或多或少的差异。

　　不同研究人员观察到的MSC表达不同的标记，造成这种情况的原因有：MSC来源，供者年龄，提取的方法和扩增的条件等。Nogami等 通过对骨髓、羊膜、绒毛膜中提取MSC的研究，发现这些MSC的表达谱相似，但是传到第4代时，表达的表面标记物发生了变化，主要是CD73、CD105和CD166，骨髓来源的MSC相对于其他两种细胞，表达更高比例的CD73，该分子是一种多功能水解酶，能够水解磷酸腺苷(AMP)生成腺苷，参与相关受体信号转导。采用特异性抑制剂部分阻断CD73酶活性的方法证明该分子还能够增强MSC的免疫调节活性。这些结果提示骨髓MSC在体内参与信号转导与免疫调节的功能。CD271在骨髓中比例<1％ ，在羊膜及绒毛膜中大约为20％ ，因此有学者利用其分选骨髓MSC。

　　Chen等 成功从脐带中分离得到了MSC，体外扩增后检测表型发现，脐带MSC和骨髓MSC一样，不表达CD3、CD14、CD19、CD34、CIM5、CD31、CXCR4、基质细胞抗原一1(Stro一1)、人类白细胞DR抗原(HLA—OR)、CD80和CD86，表达CD13、CD44、CD73、CD90、CD105、CD106、CD29、CD49e和HLA—ABC。脐带MSC的巢蛋白(Nestin)、CD54、阶段特异性胚胎抗原4(SSEA-4)和八聚体结合转录因子(Oct 4)的表达要高于骨髓MSC。Nestin为神经干细胞的特征性标志物，表明脐带MSC在诱导分化为神经细胞方面更有优势 。

　　CD54也称为细胞问黏附分子1，其是免疫球蛋白超家族成员，参与炎症反应。Oct 4能抑制骨成型蛋白4(BMP4)信号通路，激活同源转录因子(Nanog)的中胚层和胚外胚层，Oct 4和Nanog协同诱导DNA甲基转移酶1(DNMT1)的表达，导致DNA甲基化和抑制P16抑癌基因(P16)、P21，从而促进细胞增殖并保持未分化状态? 。

　　Yang等 通过对骨髓、胎儿血、脐血、胎盘、脂肪组织等来源的MSC进行比较发现CDI33在骨髓、脐带、胎盘来源的MSC中不表达，而在其他来源的MSC中均表达，CD133为神经胶质瘤的表面标记物，表明上述3种来源的MSC具有向神经胶质细胞分化的潜能；脐带MSC表达CD106最高，其次是骨髓MSC，脐血MSC含CD106较少，在脂肪MSC中无表达，CD106主要存在于人类足月胎盘，其具有强大的免疫活性，是胎盘屏障的组成部分。Watson等发现CD271在骨髓MSC中常表达，而在脐血MSC中很少表达，且研究表明CD271具有诱导干细胞成骨的功能。

　　2 不同组织来源MSC增殖能力的比较不同组织来源的MSC体外扩增的能力也不完全相同。

　　Baksh等 将脐带组织分离得到的MSC与骨髓MSC相比，脐带组织提取物具有更高的MSC量比例，并且脐带问充质子细胞具有更高的增殖能力，在长期传代30次之后，脐带MSC增殖能力未发生明显改变。而骨髓MSC在传代6次以后就表现出增殖能力减弱、倍增时间延长。这说明了脐带MSC具有比骨髓MSC更强的增殖能力。Zhu等 研究也证明脐带MSC比骨髓MSC的增殖速度要快，两者倍增时间分别为28h与39h。Choudhery等 从人脐带和脂肪中成功提取出MSC，发现脐带和脂肪来源的MSC的增殖能力比骨髓MSC强得多，且脐带来源的MSC增殖能力更为突出，分别  为：(2．0±0．04)d与(2．7±0．03)d。

　　脐带来源的MSC具有更强的扩增能力，且经过扩增后MSC的基本性质没有发生变化，并且没有伦理学的限制，这样就可以从同一样本中得到大量的MSC而满足临床细胞治疗的需要。因而相对于增殖较慢的成体来源的干细胞，脐带来源的MSC具有其独特的优势。研究表明脐血MSC也具有相似的特点? 。

　　3 不同组织来源MSC分化能力的差异ISCT规定MSC是具有向骨、脂肪、软骨分化能力的细胞，这些分化的组织都属于中胚层，最近的研究表明，MSC可能不仅仅具有向中胚层细胞分化的能力，也具有向内胚层和神经外胚层分化的能力，包括向神经细胞、肝细胞和内皮细胞分化等。Kern等 比较了骨髓、脐带血和脂肪来源的MSC的基本性质。骨髓、脐带血和脂肪来源的MSC均表现出典型的MSC特征，即成纤维细胞样的形态、能形成骨髓成纤维细胞集落成单位(CFU—F)、多向分化的能力，并表达特定的表面分子。但这些MSC的分化能力是有差别的。骨髓MSC和脂肪MSC具有向脂肪、骨、软骨分化的能力，脐带血MSC虽然也具有向骨和软骨分化的能力，但是缺乏向脂肪分化的能力。

　　骨髓来源的MSC一直作为MSC的传统来源，然而，他们在临床使用中存在着如细胞数量少和分化潜能随着年龄下降等局限性。最近，羊水来源的MSC被显示表达胚胎和成年干细胞标记物，并且能分化为所有3种胚层的细胞。且分化为神经细胞后较骨髓MSC更多的表达神经细胞标记物增殖能力较骨髓MSC高，能够大量分泌脑源性神经生长因子，表明羊水来源的MSC是骨髓MSC很好的替代来源。