幹細胞回輸之後是如何對人體(tǐ)實現精準修複的?

發布日期:2023-02-03 16:13:36



在臨床研究或者臨床應用中(zhōng),常常有回輸幹細胞的案例。但是,幹細胞在回輸到人體(tǐ)後,它到底去(qù)哪裏了呢?人體(tǐ)那麽多器官和組織,幹細胞進入人體(tǐ)後是怎麽準确找到“生(shēng)病”的器官進行修複的呢?


今天跟大(dà)家聊聊:幹細胞通過靜脈輸注之後是如何實現精準定位的?

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靜脈回輸後,幹細胞都去(qù)哪了


這個問題,刊登在《NUCLEAR MEDICINE AND BIOLOGY》上一(yī)篇文章[1]或許給出了答案,該項臨床研究中(zhōng),研究人員(yuán)通過給幹細胞打上“标記”,用來追蹤它們在晚期肝硬化患者(伴有脾腫大(dà))體(tǐ)内的活性分(fēn)布,以确定幹細胞通過靜脈回輸後的“行動路徑”。

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從研究中(zhōng)可以看出,經靜脈回輸的MSC會率先在肺部聚集,待到2小(xiǎo)時後,它們的蹤迹才能在肝髒及脾髒中(zhōng)被捕捉。但這種情況并非一(yī)成不變。研究人員(yuán)觀測到,MSC會逐漸逃離(lí)肺部,遷移到肝髒及脾髒中(zhōng)。到第10天的時候,肺、肝和脾的殘留活性對比已經發生(shēng)了完全逆轉。

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△實驗用 (111) In-oxine 标記 MSCs ,以此跟蹤MSCs在體(tǐ)内的分(fēn)布

以上面圖表中(zhōng)Patient 1爲例,可以看到患者的肺部幹細胞殘留活性在10天之内從33.5%下(xià)降到了2.0%,而肝髒部位的殘留活性,則在10天之内從2.8%提升到了13.5%,脾髒部位的幹細胞提升的更多,達到了30.1%。


該研究說明,幹細胞回輸是一(yī)個循序漸進的“動态”過程,MSC在經靜脈回輸後,會先去(qù)往我(wǒ)(wǒ)們的肺部,緊接着它們順着血液流向,逐漸向肝和脾轉移。


那幹細胞通過靜脈回輸會一(yī)直遵循從肺部到肝髒、脾髒再到其他器官的固定路線嗎(ma)?


在一(yī)篇發表于國際期刊《International Immunopharmacology》的論文[2],提到了這個問題。

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這篇論文,研究人員(yuán)通過靜脈回輸患有2型糖尿病的小(xiǎo)鼠來探究人臍帶來源間充質幹細胞(UC-MSC)的回輸去(qù)向。


在經過大(dà)量的研究數據對比之後發現,幹細胞通過靜脈回輸會先來到小(xiǎo)鼠肺部,然後逐漸經血管來到血流豐富的脾與肝。但與對照組正常小(xiǎo)鼠不同的是,患有2型糖尿病小(xiǎo)鼠體(tǐ)内會有一(yī)定數量的UC-MSC歸巢于的胰島,也就是體(tǐ)内受損部位。


甚至這些歸巢于胰島的UC-MSC發揮了不俗的效用,在顯微鏡下(xià)可以看到小(xiǎo)鼠的胰島、肝髒、脂肪和肌肉中(zhōng)的M2巨噬細胞數量顯著增加,這些巨噬細胞可以減輕病鼠的胰島素抵抗,降低血糖。

這項臨床實驗也證實,幹細胞會自動歸巢于機體(tǐ)受損的部位,它就像自帶GPS導航,能夠自動去(qù)往它該去(qù)的地方。



2

幹細胞歸巢效應——自帶GPS導航


歸巢——一(yī)直以來大(dà)家對于幹細胞擁有的這項“超能力”了解的都不是特别清楚,歸巢?歸哪個巢?爲什麽它的機制又(yòu)是怎樣的?對于身體(tǐ)來說,歸巢有什麽好處?

1、先從“歸巢”“一(yī)詞說起


“歸巢”(homing)最早是指循環在血液中(zhōng)的淋巴細胞傾向于遷移到它們原先派生(shēng)自那裏的淋巴細胞部位,如淋巴結,這一(yī)回歸現象稱爲“淋巴細胞的歸巢”,這是1983年Gallation提出來的。後來“歸巢“這一(yī)概念逐漸被引申至幹細胞。


幹細胞歸巢,是指當機體(tǐ)缺血、缺氧、損傷時,機體(tǐ)内或者外(wài)源性間充質幹細胞具有向損傷部位優勢分(fēn)布的特質[1],這個過程類似人體(tǐ)局部炎症反應後大(dà)量白(bái)細胞遷移至炎症周圍。


概念:幹細胞巢(niche)


幹細胞巢(niche)即幹細胞周圍的微環境,一(yī)般包括與幹細胞相鄰的細胞,粘附分(fēn)子及基質等,niche不僅給幹細胞提供養分(fēn),同時還會“指導”幹細胞的行動,決定着幹細胞分(fēn)化方向。不同的幹細胞有不同的巢結構。


2、間充質幹細胞(MSCs)的歸巢


Saito[3]等首次提出間充質幹細胞具有歸巢能力,當機體(tǐ)組織受到某種刺激時,一(yī)些“休眠”的間充質幹細胞被“喚醒”,歸巢到損傷部位進行分(fēn)化,替代損傷的細胞。歸巢是間充質幹細胞安全有效的應用于臨床的關鍵。


微環境的改變是MSCs歸巢的始動因素,當身體(tǐ)出現某個損傷,損傷部位的組織會表達多種趨化因子、黏附因子、生(shēng)長因子等各種信号分(fēn)子。不同的微環境分(fēn)泌不同的信号分(fēn)子,吸引MSCs定向到達該組織。幹細胞歸巢,最終歸巢至骨髓、各個髒器、炎症及創傷部位,甚至歸巢至病變病竈部位。


總的來說,間充質幹細胞“歸巢”的能力,就像内置了一(yī)部“智能GPS”導航系統,時刻引導着幹細胞尋找“回家”的路,并定居其中(zhōng),安居樂業。


3
間充質幹細胞歸巢的重要性


幹細胞“巢”作爲一(yī)種特殊的微環境,是幹細胞存在的基礎,“巢”通過不同信号途徑調控着幹細胞的行爲,使幹細胞的生(shēng)長、更新和分(fēn)化在生(shēng)理條件下(xià)處于穩定平衡狀态。對于歸巢機制目前尚不明确,但參與歸巢小(xiǎo)組的成員(yuán)很多,諸如趨化因子、生(shēng)長因子和黏附因子等。

間充質幹細胞的使用方式通常包括全身回輸(動脈、靜脈)、局部靶向介入等,然後利用其歸巢性修複特定損傷組織。

間充質幹細胞因具有強大(dà)的增殖能力,多向分(fēn)化能力和特殊的免疫調控能力,在各種創傷修複的研究當中(zhōng)占有越來越重要的地位,例如MSCs在神經退行性疾病、卵巢早衰和免疫疾病中(zhōng)的幹預作用已成爲當下(xià)的研究熱點,而MSCs要發揮這些強大(dà)功能的前提則是需要有足夠數量的MSCs歸巢并存活于損傷的靶組織[4]。

歸巢性使得間充質幹細胞能夠廣泛應用于疾病幹預,特别是系統性疾病修複的重要因素,在臨床上具有巨大(dà)的應用潛能。擁有“智能GPS導航”的超能力,可以引導着間充質幹細胞去(qù)到我(wǒ)(wǒ)們體(tǐ)内需要修複的受損部位,幫助機體(tǐ)爲我(wǒ)(wǒ)們修複體(tǐ)内組織器官的損傷。

随着醫學科技的不斷發展,間充質幹細胞的應用也越來越廣泛,作爲人類寶貴的生(shēng)物(wù)資(zī)源“間充質幹細胞”将給我(wǒ)(wǒ)們的未來健康帶來無限可能。


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參考文獻


[1] 華夏源幹細胞 靜脈回輸後的幹細胞都去(qù)哪兒了?它們憑啥能“對症”起效?

[2] In vivo tracking of 111In-oxine labeled mesenchymal stem cells following infusion in patients with advanced cirrhosis . https://doi.org/10.1016/j.nucmedbio.2011.03.008

[3] The homing of human umbilical cord-derived mesenchymal stem cells and the subsequent modulation of macrophage polarization in type 2 diabetic mice☆. https://doi.org/10.1016/j.intimp.2018.04.051

[4]鄧蓉蓉,謝伊旻,謝林.間充質幹細胞歸巢的研究與進展[J].中(zhōng)國組織工(gōng)程研究,2016,20(19):2879-2888.

[5]李曉慶,王欣,段建興,何永靜,魏亞婷,曾躍勤,劉文軍.間充質幹細胞歸巢的檢測方法[J].感染、炎症、修複,2018,19(01):48-51.



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