孫秀芳

(泰安市第一人民醫(yī)院，山東泰安271000)

自1988年Gluckman等［1］首次應(yīng)用人類白細(xì)胞抗原(HLA)相合的同胞臍血干細(xì)胞移植治療Fanconi貧血獲得成功以來，人們對臍血的基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用逐漸增多。2000年，Erices等［2］報(bào)道臍血中含有豐富的造血干細(xì)胞(HSCs)和間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs/MPCs)。Allen等［3］認(rèn)為，MSCs由不均一的能產(chǎn)生生長因子、基因蛋白并且增殖過程中相互影響的細(xì)胞群組成，主要包括網(wǎng)狀內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、脂肪細(xì)胞和成骨細(xì)胞，其形態(tài)和生物學(xué)特點(diǎn)與骨髓源性MSCs相似。近年研究顯示，臍血干細(xì)胞是一類具有與骨髓干細(xì)胞相似多向分化潛能的原始祖細(xì)胞，具有更新能力較強(qiáng)、抗原性弱、相對功能不成熟、移植物抗宿主病(GVHD)發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)低等特點(diǎn)，且來源廣泛，應(yīng)用不受倫理和道德限制，在應(yīng)用再生醫(yī)學(xué)方面有巨大潛能?，F(xiàn)將臍血干細(xì)胞分化潛能及其臨床應(yīng)用研究綜述如下。

1 臍血干細(xì)胞的分化潛能

1972年，Caplan等將來源于鳥胚胎肢芽的MSCs分化成了軟骨、骨和肌肉;1976年，F(xiàn)riededstein發(fā)現(xiàn)骨髓中的MSCs可分化為骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞和脂肪細(xì)胞。多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，臍血MSCs不僅支持造血系統(tǒng)，還可向中胚層和外胚層來源的組織分化，即在一定條件下分化為成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、肝細(xì)胞、骨骼肌細(xì)胞等。

1.1 分化為肝樣細(xì)胞 有研究［4］發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過堿性成纖維細(xì)胞生長因子(bFGF)、肝細(xì)胞生長因子(HGF)和制瘤素M(OSM)4周的誘導(dǎo)，MSCs成功分化為肝樣細(xì)胞，后者表達(dá)肝細(xì)胞特異基因，并且能夠分泌白蛋白和尿素。將分化后的肝樣細(xì)胞移植到肝臟損傷大鼠肝臟中后，大鼠血液中可檢測到人血白蛋白。新近研究［5］發(fā)現(xiàn)，“兩步誘導(dǎo)法”可使臍血中的MSCs分化為肝樣細(xì)胞、脂肪細(xì)胞和成骨細(xì)胞，且誘導(dǎo)后的肝樣細(xì)胞可檢測到肝細(xì)胞標(biāo)志物及肝細(xì)胞功能性基因表達(dá)。提示臍血MSCs可作為良好的種子細(xì)胞用于肝病再生醫(yī)學(xué)治療。

1.2 分化為神經(jīng)樣細(xì)胞 誘導(dǎo)臍血干細(xì)胞向神經(jīng)樣細(xì)胞分化的方法是近年來研究的熱點(diǎn)之一。有研究［6］表明，從臍血中分離出的干細(xì)胞可以誘導(dǎo)分化為神經(jīng)樣細(xì)胞，后者對于腦局部缺血、神經(jīng)變性疾病和動(dòng)物脊髓損傷有治療作用。

1.3 分化為軟骨細(xì)胞 有學(xué)者［7］將分離后的臍血MSCs培養(yǎng)于軟骨細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)基中，并在培養(yǎng)基中加入10 ng/mL的轉(zhuǎn)化生長因子-β3，結(jié)果發(fā)現(xiàn)細(xì)胞在培養(yǎng)過程中聚團(tuán)生長，第14～28天收集細(xì)胞聚集球，甲醛固定并蠟片包埋后染色分析顯示為軟骨細(xì)胞。另有研究者［8］用胰島素樣生長因子1誘導(dǎo)MSCs，培養(yǎng)12 d后蘇木精—伊紅染色見細(xì)胞分泌少量細(xì)胞外基質(zhì)，且在電子顯微鏡下呈現(xiàn)多邊形、蜘蛛網(wǎng)樣(外圍被細(xì)胞外基質(zhì)圍繞)等軟骨細(xì)胞特點(diǎn)。

1.4 分化為胰島樣細(xì)胞 1型糖尿病是一種自身免疫系統(tǒng)缺陷病，遺傳缺陷是此病的發(fā)病基礎(chǔ)。目前治療該病的最佳方法是胰島細(xì)胞移植，但胰島細(xì)胞來源匱乏。研究［9］表明，臍血 MSCs在 bFGF、表皮生長因子、B27和尼克酰胺等的作用下，可誘導(dǎo)分化為散在的胰島樣細(xì)胞及成群的胰島樣細(xì)胞群，且胰島樣細(xì)胞種類較多、大小不均一。

1.5 分化為心肌樣細(xì)胞 湯天軍等［10］用不同濃度的5-氮雜胞苷誘導(dǎo)臍血干細(xì)胞，結(jié)果透射電鏡下發(fā)現(xiàn)臍血干細(xì)胞內(nèi)有明顯的肌絲、橫紋樣結(jié)構(gòu)形成，免疫組化和RT-PCR檢查均顯示有心肌樣細(xì)胞特異蛋白和基因表達(dá)。提示人臍血干細(xì)胞經(jīng)5-氮雜胞苷誘導(dǎo)后可分化為具有典型結(jié)構(gòu)的心肌樣細(xì)胞。另有研究者［11］證實(shí)，臍血干細(xì)胞誘導(dǎo)分化成的心肌樣細(xì)胞具有心肌特異性動(dòng)作電位。

2 臍血干細(xì)胞的臨床應(yīng)用

2.1 用于血液系統(tǒng)疾病治療 HSCs移植是目前治療血液系統(tǒng)疾病最主要、最有效的手段。有研究［12］報(bào)道了22例成人高危急性淋巴細(xì)胞白血病患者，其中18例接受臍血HSC移植，患者3年移植相關(guān)死亡率(TRM)、總生存率和復(fù)發(fā)率分別為27%、50%和36%，并且在首次緩解期移植的患者TRM較低、總生存率較高;隨訪發(fā)現(xiàn)，移植后生存期超過2 a的患者均無復(fù)發(fā)。有研究者［13］用減低劑量預(yù)處理的雙份臍血HSC治療28例血液病患者，中位隨訪期21個(gè)月，預(yù)計(jì)5年總生存率為56%、無病存活率為48%，認(rèn)為減低劑量預(yù)處理的雙份臍血HSC移植治療成人血液病安全、有效。

2.2 用于軟骨修復(fù)和成骨 Wakitani等［14］于1994年首先報(bào)道MSCs移植修復(fù)兔軟骨缺損獲得成功，隨后該研究團(tuán)隊(duì)不斷有利用軟骨組織工程修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨缺損的成果報(bào)道［15］。Guillot等［16］觀察了成骨不全孕小鼠子宮內(nèi)移植臍血MSCs的效果，發(fā)現(xiàn)未移植組和移植組新生小鼠骨折發(fā)生率分別為97.9%、58.6%，且后者骨骼強(qiáng)度、厚度、長度均有所改善。近期，中國臺灣、新加坡與瑞典的醫(yī)學(xué)研究團(tuán)隊(duì)［17］公布了臺灣首個(gè)胎兒期干細(xì)胞移植治療“玻璃娃娃”的案例，研究人員分別在其胚胎期及一歲半左右(因生長緩慢)進(jìn)行干細(xì)胞移植，目前患兒四歲，出生后未發(fā)生此種遺傳疾病常見的骨折。

2.3 用于神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療 有學(xué)者將臍血干細(xì)胞移植到神經(jīng)退行性病變和脊髓損傷動(dòng)物模型體內(nèi)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)臍血干細(xì)胞在受損部位存活，并且能夠增加受損細(xì)胞的生存期、減少受損部位神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞死亡。另有學(xué)者［18］在動(dòng)物脊索損傷部位直接注射臍血MSCs，并通過磁共振、體感誘發(fā)電位及組織病理學(xué)檢查等對治療效果進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果移植組脊索修復(fù)效果及神經(jīng)傳導(dǎo)功能明顯優(yōu)于對照組。

2.4 用于肝臟疾病治療 有學(xué)者將臍血干細(xì)胞經(jīng)腹腔注射到肝損傷動(dòng)物模型體內(nèi)，結(jié)果流式細(xì)胞術(shù)、免疫組化及RT-PCR法均檢測到人肝臟細(xì)胞標(biāo)志物的表達(dá)，且干細(xì)胞能顯著增加損傷肝臟的再生功能、顯著減少肝損傷小鼠的病死率［19］。

2.5 用于心肌疾病治療 近年來，干細(xì)胞移植在治療心血管疾病方面顯示了傳統(tǒng)治療方法所無可比擬的優(yōu)越性。Henning等［20］將臍血單個(gè)核細(xì)胞注射至大鼠心肌梗死周邊區(qū)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)移植的細(xì)胞能在宿主體內(nèi)存活并改善心功能。尹俊等［21］將臍血干細(xì)胞注射至急性心肌梗死兔模型心肌內(nèi)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組左心室收縮壓和左心室最大變化速率均明顯高于對照組，而左心室舒張壓顯著低于對照組、心肌梗死面積明顯小于對照組，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.6 用于糖尿病治療 美國佛羅里達(dá)大學(xué)的學(xué)者［22］對平均年齡5歲、平均病程9個(gè)月的1型糖尿病患者進(jìn)行了治療，通過靜脈注射將臍血干細(xì)胞回輸?shù)襟w內(nèi)，隨訪1 a所有患者病情穩(wěn)定。Norman等［23］將臍血單個(gè)核細(xì)胞通過靜脈回輸?shù)姆绞阶⑷?型糖尿病小鼠體內(nèi)，結(jié)果小鼠糖尿病癥狀、腎小球肥大和腎小管擴(kuò)張緩解，存活時(shí)間顯著延長。

2.7 其他 自1988年Gluckman成功進(jìn)行第一例同胞臍血MSCs移植以來，該方法已經(jīng)成為MSCs移植的主要形式之一。大量循證醫(yī)學(xué)資料表明，臍血MSCs移植治療白血病效果確切，其白血病復(fù)發(fā)率、無病生存率、長期生存率與骨髓MSCs移植/外周血干細(xì)胞移植相當(dāng)或更好。但單份臍血造血干/祖細(xì)胞含量有限、臨床應(yīng)用受限。目前，80%的臍血用于兒童相關(guān)疾病的治療，成人患者則存在移植細(xì)胞數(shù)量不足、在體內(nèi)難以重建免疫機(jī)制等不足。為此，雙份或多份臍血混合移植用于成人患者已成為研究的新熱點(diǎn)。與單份臍血移植相比，兩份或多份臍血混合移植具有植入成功率高、TRM及復(fù)發(fā)率低、GVHD發(fā)生率無增加、移植物抗白血病(GVL)效應(yīng)增強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。值得注意的是，在雙份臍血移植中，兩種臍血的植入狀況不均衡，受者移植術(shù)后長期的造血和免疫功能重建來自其中的一份臍血，另一份臍血?jiǎng)t被排斥。此外，移植臍血所含總有核細(xì)胞(TNC)及CD3+4細(xì)胞數(shù)、供受者之間HLA配型相合程度、血型是否相合等因素均和哪一份臍血最終植入無明確關(guān)系，淋巴細(xì)胞間的免疫反應(yīng)可能為臍血最終植入的關(guān)鍵因素。

總之，臍血干細(xì)胞具有多項(xiàng)分化潛能，且臨床應(yīng)用效果確切、應(yīng)用范圍不斷拓展。隨著人們對臍血中非造血干細(xì)胞研究的深入，未來細(xì)胞治療和再生醫(yī)學(xué)將展示出更廣闊的前景。目前，臍血干細(xì)胞的臨床應(yīng)用亟需相關(guān)部門出臺統(tǒng)一的規(guī)范和制度，其治療疾病的具體作用機(jī)制也需要進(jìn)行更深入的研究。

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