林茜茜，張 龍，袁桂鑫，吳佐星，馮昊天，李 娜，許 韌*

(1.廈門大學(xué)醫(yī)學(xué)院，細(xì)胞應(yīng)激生物學(xué)國家重點實驗室，福建 廈門 361102；2.汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院，廣東 汕頭 515041；3.內(nèi)蒙古乳業(yè)技術(shù)研究院有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010110；4.內(nèi)蒙古伊利實業(yè)集團(tuán)股份有限公司,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010110)

骨骼干細(xì)胞(SSCs)的定義基于特異性的細(xì)胞表面免疫標(biāo)志物，是一個相對較新的概念.近期，Chan等[1-2]利用單細(xì)胞測序、流式細(xì)胞分選和譜系示蹤技術(shù)相繼鑒定出小鼠和人類的SSCs及其分化等級.SSCs的概念區(qū)別于間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs).MSCs主要存在于骨髓腔內(nèi)，具有分化為成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞和脂肪細(xì)胞的多向分化潛能；而SSCs主要位于生長板和骨外膜，能夠分化為成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞，但不具備分化成脂肪細(xì)胞的能力[3-4].本文分別從基本定義和分化等級、骨內(nèi)的組織分布情況、骨骼損傷修復(fù)中的作用及臨床骨骼疾病中的應(yīng)用4個方面詳細(xì)闡述SSCs目前的研究進(jìn)展.

1 SSCs的定義及分化等級

小鼠的SSCs是從新生小鼠的長骨中分離得到的，通過CD45-TER119-TIE2-ITGAV+CD200+(CD45為白細(xì)胞共同抗原，TER119為紅細(xì)胞表面抗原，TIE2為內(nèi)皮細(xì)胞Tek酪氨酸激酶，ITGAV為整合素αV，CD200為Ox-2膜糖蛋白)分選并定義小鼠的SSCs[1].通過流式分析、單細(xì)胞測序和免疫熒光染色的方法，人類的SSCs最初在17周胎兒長骨生長板中被鑒定，并定義為CD146-PDPN+CD73+CD164+(PDPN為平足蛋白)的一群細(xì)胞.這群細(xì)胞具有自我更新的能力，能夠連續(xù)產(chǎn)生細(xì)胞群落形成單位，在小鼠腎下移植，能夠分化出含有骨、軟骨和基質(zhì)的多向性小骨[2]：首先分化出早期骨、軟骨和基質(zhì)的祖細(xì)胞，接著是骨祖細(xì)胞和軟骨祖細(xì)胞，最后才分化出骨骼細(xì)胞、軟骨細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞.然而，人類SSCs不會分化為脂肪細(xì)胞.在急性骨骼損傷后，人類SSCs會在損傷部位發(fā)生顯著的局部擴(kuò)張，表明人類SSCs作為干細(xì)胞對骨骼損傷具有再生反應(yīng).此外，分化出的基質(zhì)可以在無血清培養(yǎng)條件下維持人造血干細(xì)胞的生長，還能夠表達(dá)多種潛在的造血支持細(xì)胞因子，包括人血管生成素1(ANGPT1)、集落刺激因子1(CSF1)、C-X-C基序趨化因子配體12(CXCL12)、白細(xì)胞介素-27(IL-27)、IL-7和干細(xì)胞因子(SCF)等.研究人員進(jìn)一步探索人類SSCs的起源，通過單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序，分析孕5周和8周的人類胚胎的肢芽和長骨樣本，發(fā)現(xiàn)一群具有分化為成骨前體細(xì)胞和軟骨細(xì)胞潛能的胚胎骨骼干祖細(xì)胞(eSSPC)；這群細(xì)胞定位于軟骨外膜，具有自我更新的能力和分化潛能；轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)分析發(fā)現(xiàn)eSSPC中富集轉(zhuǎn)錄因子FOXP1/2[5].免疫熒光染色顯示FOXP1/2+細(xì)胞主要定位于軟骨外膜和新生的初級骨化中心內(nèi)部，類似于小鼠體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的位于軟骨外膜的Foxp1/2/4調(diào)控的前體細(xì)胞[5-6].

小鼠和人類的SSCs(及其相應(yīng)的祖細(xì)胞)的分化等級可以根據(jù)其細(xì)胞表面的免疫標(biāo)記變化定義.小鼠SSCs(ITGAV+CD200+)處于分化的最頂端，進(jìn)一步分化為骨、軟骨和基質(zhì)祖細(xì)胞(BCSP,ITGAV+CD105+).BCSP仍具有多向分化的能力，可以分化為骨祖細(xì)胞(ITGAV+CD105+Thy+,其中Thy為胸苷酸合成酶)、軟骨祖細(xì)胞(ITGAV+CD200+CD105+Thy+)、基質(zhì)細(xì)胞(6C3+)和B淋巴細(xì)胞(ITGAV+Thy+).人類的SSCs(CD164+PDPN+CD73+)具有最強的自我更新和分化能力，類似于小鼠的分化等級，人類SSCs分化成具有多向分化能力的BCSP(CD146+PDPN+).人類的BCSP可以分化成軟骨祖細(xì)胞(CD146-PDPN+)、骨祖細(xì)胞(CD146+ThyhighPDPN-)和基質(zhì)細(xì)胞(CD146+ThylowPDPN-)[1-2].目前，SSCs的研究仍存在一定的局限，分化等級還需要進(jìn)一步細(xì)化，主要是各分化階段SSCs所處的空間及微環(huán)境仍有待進(jìn)一步闡明.

衰老的SSCs會產(chǎn)生一種炎癥退化微環(huán)境，不僅會導(dǎo)致骨折愈合不良、骨質(zhì)疏松癥、各種血液疾病，還會促進(jìn)全身細(xì)胞和系統(tǒng)的普遍炎癥，加速全身衰老.Ambrosi等[7]研究發(fā)現(xiàn)：在骨折愈合的過程中，骨折處形成骨痂，骨痂內(nèi)充滿SSCs；而在年老小鼠中，愈合部位的SSCs明顯減少.此外，與年輕的SSCs相比，體外衰老的SSCs形成集落或成骨的能力也較差.正常情況下，骨組織在舊骨吸收、新骨形成的動態(tài)平衡中不斷地更新、修復(fù)，但在年老的骨骼中，衰老的SSCs所表達(dá)的基因與骨形成減少和骨吸收增加有關(guān)，這種不平衡最終導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥以及骨折愈合延遲.適量的CSF1是骨骼愈合所必需的，與年齡有關(guān)的CSF1數(shù)量的增加會刺激破骨細(xì)胞的增多，因此衰老的SSCs分泌的CSF1增加導(dǎo)致骨吸收增加.通過抑制這一基因的表達(dá)，可以促進(jìn)老年小鼠骨折部位的愈合.此外，他們還發(fā)現(xiàn)一種叫做骨形態(tài)發(fā)生蛋白2的SSCs刺激信號分子的產(chǎn)生減少，也是老年小鼠出現(xiàn)骨質(zhì)疏松癥和骨折愈合延遲的原因之一.本文后續(xù)討論的SSCs均為小鼠的SSCs.

2 SSCs在骨骼中的分布

2.1 生長板上的SSCs

長骨的縱向生長是由生長板完成的，其中緩慢循環(huán)的細(xì)胞(靜息區(qū))產(chǎn)生增殖的成軟骨細(xì)胞柱(增殖區(qū))，然后成熟為肥大的軟骨細(xì)胞(肥大區(qū)).在肥大區(qū)的末端，生長板軟骨通過骨化過程被侵蝕并被骨和骨髓組織取代.生長發(fā)育時期骨的縱向延伸一直被認(rèn)為由靜息區(qū)的軟骨祖細(xì)胞維持，但并沒有被證明.Newton等[8]通過多色報告譜系示蹤小鼠發(fā)現(xiàn)，在胎鼠和新生鼠中Ⅱ型膠原α1鏈陽性(Col2a1+)的軟骨祖細(xì)胞具有自我更新的能力，在次級骨化中心形成后，轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的單向分化的增殖區(qū)軟骨細(xì)胞.此外，Mizuhashi等[9]發(fā)現(xiàn)一群表達(dá)甲狀旁腺激素相關(guān)蛋白(PTHrP)的細(xì)胞：在小鼠胚胎期至小鼠出生(P0)期間主要分布于生長板邊界.出生后P6至P14期間，PTHrP+細(xì)胞數(shù)量逐漸增多，并分布于小鼠長骨整個生長板的靜息區(qū)內(nèi).PTHrP+細(xì)胞不表達(dá)Col1a1但表達(dá)Sox9，是生長板靜息區(qū)內(nèi)的軟骨細(xì)胞，能進(jìn)一步分化成肥大軟骨細(xì)胞，并轉(zhuǎn)變成間充質(zhì)前體細(xì)胞，進(jìn)而分化為成骨細(xì)胞和骨髓基質(zhì)細(xì)胞.雖然PTHrP細(xì)胞對成體骨的貢獻(xiàn)較小，但是PTHrP來源的基質(zhì)細(xì)胞并不會在成年后消失，在3個月、半年、一年的生長板區(qū)域仍能追蹤觀察到PTHrP+細(xì)胞及其子代細(xì)胞.PTHrP與肥大區(qū)釋放的印度刺猬蛋白(Ihh)的相互作用，因此Hedgehog通路相關(guān)蛋白的正常表達(dá)是維持PTHrP+細(xì)胞分化命運的必要條件[10].

Gulati等[11]通過細(xì)胞表面標(biāo)記定義小鼠(CD45-TER119-TIE2-ITGAV+CD200+)及人類(CD45-CD235a-TIE2-CD31-PDPN+CD73+CD164+)長骨生長板中的SSCs,雖然在分選小鼠SSCs的方法中并未特別分離生長板位置的SSCs，而是將整塊骨頭進(jìn)行消化與流式分選，但是小鼠長骨分區(qū)域流式分析結(jié)果表明ITGAV特異表達(dá)于生長板，因此認(rèn)為ITGAV+CD200+細(xì)胞主要位于生長板.由于這群干細(xì)胞在生長板中的具體空間位置還不清楚，所以CD200+的SSCs與Col2a1+的軟骨祖細(xì)胞是否存在關(guān)聯(lián)還有待闡明[1].此外，2021年Matthews等[12]研究報道，利用Gulati等[11]的表面標(biāo)志物所鑒定出的SSCs(CD45-CD51+CD90-Ly51-CD105-CD200+，Ly51為谷氨酰氨基肽酶，自然殺傷細(xì)胞表面標(biāo)志物)和BCSP(CD45-CD51+CD90-Ly51-CD105+)，在骨外膜上約10%、在骨內(nèi)膜上20%～40%的細(xì)胞表達(dá)成熟成骨細(xì)胞表面標(biāo)志物Col1a1(2.3 kb).由此可見CD200+細(xì)胞具有異質(zhì)性，進(jìn)一步細(xì)化SSCs的特異性表面標(biāo)記非常必要.

出生后小鼠長骨中的SSCs可以分為兩類：早期的骨軟骨干細(xì)胞(ocSSC)和血管周骨骼干細(xì)胞(pvSSC)，兩種干細(xì)胞均具有自我更新的能力.ocSSC主要參與長骨的生長和缺損修復(fù)，在體內(nèi)能分化為骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞，可以用CD45-TER119-TIE2-Thy1-Ly51-CD105-CD51+標(biāo)記；pvSSC可以通過CD45-CD31-Pdgfrα+Sca1+CD24+(Pdgfrα為血小板生長因子受體α，Sca1為干細(xì)胞抗原1)區(qū)分，主要分布在骨髓中，參與造血干細(xì)胞微環(huán)境的塑造和再生，并且是骨髓內(nèi)脂肪組織的來源[13].CD51是成骨細(xì)胞的特異性標(biāo)志物，在長骨生長板中高表達(dá)；CD200+CD51+的干細(xì)胞能分化成BCSP，由表面標(biāo)記CD51+CD105+區(qū)分；BCSP移植到腎囊腔后能夠形成沒有髓腔的骨小體，說明其多向分化的能力比ocSSC的低[14].

2.2 骨髓腔內(nèi)的SSCs

骨髓腔是MSCs或骨髓基質(zhì)細(xì)胞(BMSCs)主要集中的部位.MSCs屬于具有干細(xì)胞特性的一群高度異質(zhì)性細(xì)胞.目前骨髓腔內(nèi)多種標(biāo)志物，包括Grem1(Gremlin1)、家族鋅指蛋白1(Gli1)、瘦素受體(LepR)、神經(jīng)上皮干細(xì)胞蛋白(Nestin)、EBF轉(zhuǎn)錄因子3(Ebf3)、Cxcl12等已被證明可以標(biāo)記MSCs.Nestin能標(biāo)記成骨前體細(xì)胞，Mx1+細(xì)胞能分化為骨細(xì)胞，但是不能分化為軟骨細(xì)胞和脂肪細(xì)胞[15-16].小鼠出生后早期階段，表達(dá)Bmp拮抗劑Grem1+的細(xì)胞主要位于生長板下方的干骺端處，能夠分化為骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞，但是不能分化為脂肪細(xì)胞，在骨發(fā)育、骨重建和骨折修復(fù)中發(fā)揮作用.Grem1+細(xì)胞不表達(dá)Nestin和Cxcl12，不同于血竇血管周圍的SSCs[17].BMSCs可以被區(qū)分為干骺端間充質(zhì)干細(xì)胞(mpMSCs)和髓內(nèi)間充質(zhì)干細(xì)胞(dpMSCs)，mpMSCs分化為成骨細(xì)胞的能力更強，并且是dpMSCs的重要來源.dpMSCs主要包括LepR+骨髓間充質(zhì)細(xì)胞及其他骨髓腔內(nèi)基質(zhì)細(xì)胞.由Pdgfrβ+標(biāo)記成年小鼠的mpMSCs具有多向分化潛能，在損傷后能分化為脂肪細(xì)胞[18].

LepR是一個能夠高度富集骨髓MSCs的標(biāo)記物.Zhou等[19]研究發(fā)現(xiàn)：不同于Grem1+細(xì)胞，LepR+細(xì)胞出現(xiàn)在出生后較晚的時間點(出生后3個月達(dá)到高峰)，而且LepR+細(xì)胞一般分布在血管周圍，能分化成脂肪細(xì)胞.約0.3%的骨髓細(xì)胞是LepR+細(xì)胞，而LepR+細(xì)胞中10%具有多向分化潛能，并且占骨髓腔具有多向分化潛能細(xì)胞的94%.LepR+細(xì)胞在體外培養(yǎng)和體內(nèi)移植實驗中能分化形成骨、軟骨和脂肪組織.LepR+細(xì)胞在出生后才逐漸增加，是成年小鼠骨髓腔大多數(shù)骨細(xì)胞和脂肪細(xì)胞的來源.生理條件下，LepR+細(xì)胞是靜息的，但在受傷后它們進(jìn)入增殖狀態(tài)，包括輻照后的骨再生和骨折愈合.瘦素水平的升高具有提高骨髓MSCs成脂、降低其成骨的功能，瘦素-LepR信號通路在調(diào)節(jié)成脂和成骨中具有關(guān)鍵作用[20].Shu等[21]發(fā)現(xiàn)，青春期前后的骨形成分別由軟骨蛋白聚糖Acan+的生長板軟骨細(xì)胞和LepR+骨髓MSCs主導(dǎo)，它們分別調(diào)節(jié)骨的增長和增厚，兩種不同來源的干細(xì)胞在骨骼生長發(fā)育中具有不同分工.這種轉(zhuǎn)變從干細(xì)胞的角度解釋了哺乳動物的肢體骨骼如何在青春期后從快速的縱向生長過渡到緩慢的同位重塑.

骨髓是成年小鼠的造血器官，骨髓腔內(nèi)的SSCs除分化為骨和軟骨外，還為造血細(xì)胞提供了微環(huán)境.骨內(nèi)膜成骨細(xì)胞、血管周基質(zhì)細(xì)胞(包括血管內(nèi)皮細(xì)胞)、Cxcl12高表達(dá)的網(wǎng)狀細(xì)胞、LepR+的基質(zhì)細(xì)胞和Nestin+的MSCs都參與造血干細(xì)胞的維持.Cxcl12在造血干細(xì)胞的維持中發(fā)揮著重要作用，Ebf3標(biāo)記一部分LepR+的MSCs，這群細(xì)胞同時表達(dá)Cxcl12，參與維持造血干細(xì)胞的功能.在MSCs(Prx1+)中敲除Cxcl12會導(dǎo)致造血干細(xì)胞和B淋巴祖細(xì)胞的減少[22].

2.3 骨膜上的SSCs

骨膜是一種復(fù)雜的組織，排列在骨骼的外表面，由成纖維細(xì)胞、血管、神經(jīng)以及內(nèi)層的骨祖細(xì)胞組成.生長板在縱向骨骼延伸中起主要作用，而骨膜中的細(xì)胞在骨的發(fā)育和骨量平衡過程中有助于骨骼增厚和骨皮質(zhì)的維持[23].近期，骨膜中的SSCs被相繼鑒定，更明確了SSCs在骨發(fā)育和骨修復(fù)中的作用[24].

Hedgehog通路是骨與軟骨發(fā)育中的重要通路，Gli1是Hedgehog通路的下游轉(zhuǎn)錄靶點.Gli1來源的細(xì)胞能標(biāo)記生長板軟骨外膜，并分化為骨皮質(zhì)和骨小梁處的成骨細(xì)胞、骨髓腔內(nèi)的BMSCs和脂肪細(xì)胞.追蹤E13.5的Gli1+細(xì)胞生長至兩個月，其中約75%的Gli1+細(xì)胞同時表達(dá)LepR，提示胚胎起源的Gli1+細(xì)胞是小鼠成年后骨髓腔內(nèi)LepR+細(xì)胞的部分來源；但是因為在生長板中也有Gli1的表達(dá)，所以不能確定這部分Gli1細(xì)胞是否完全來源于骨膜[25].Gli1+細(xì)胞與Grem1+細(xì)胞類似，提供了年輕小鼠骨生長所需的干細(xì)胞，但其并不是長期維持骨平衡的干細(xì)胞類型.Axin2是Wnt的下游蛋白，與Gli1類似，也能標(biāo)記早期骨膜上的SSCs[26].配對相關(guān)同源基因1(Prx1)能標(biāo)記四肢骨的MSCs，從骨膜分離出的Prx1+細(xì)胞表達(dá)多個BMSCs的標(biāo)志物，如Pdgfrα、Grem1、Cxcl12和Nestin.將骨膜中的Prx1+細(xì)胞移植到骨折損傷處，Prx1+細(xì)胞能夠分化成祖細(xì)胞，具有自我更新的能力[27].Y染色體性別決定區(qū)(SRY)轉(zhuǎn)錄因子Sox9是成年小鼠骨膜中干細(xì)胞的標(biāo)志物，在骨折損傷時，Sox9+細(xì)胞被誘導(dǎo)分化成軟骨，參與骨損傷的修復(fù).

在骨膜上，還存在一群由α-肌動蛋白(α-SMA，別名Acta2)標(biāo)記的長期的成骨成軟骨祖細(xì)胞.α-SMA+細(xì)胞在骨折愈合過程中發(fā)揮重要作用，其被激活并分化為軟骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞.在骨髓腔和骨內(nèi)膜也存α-SMA標(biāo)記的成骨成軟骨祖細(xì)胞，但是大部分α-SMA+細(xì)胞還是集中在骨外膜上[28-29].α-SMA+細(xì)胞是具有異質(zhì)性的一群細(xì)胞，其中大部分為表達(dá)CD51和CD90的SSCs[12].另一個骨膜SSCs的重要標(biāo)志物是組織蛋白酶K(Ctsk).傳統(tǒng)認(rèn)為Ctsk是骨髓腔內(nèi)破骨細(xì)胞的標(biāo)志物，近期發(fā)現(xiàn)Ctsk還能標(biāo)記骨膜來源的中胚層間質(zhì)前體細(xì)胞，主要參與長骨的膜內(nèi)成骨，在骨皮質(zhì)的增厚中發(fā)揮重要作用.Ctsk+細(xì)胞不僅標(biāo)記長骨的骨膜，還標(biāo)記顱骨的骨膜.顱骨的形成主要依賴膜內(nèi)成骨，這也驗證了Ctsk+細(xì)胞是參與膜內(nèi)成骨的一群成骨前體細(xì)胞.骨膜中分離的Ctsk+細(xì)胞具有自我更新的能力，并且能在體外培養(yǎng)中分化為骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞和脂肪細(xì)胞.Ctsk+細(xì)胞能分化為骨皮質(zhì)中的成骨細(xì)胞，但是不分化為骨髓中的成骨細(xì)胞[30].然而，在骨折損傷的修復(fù)中，Ctsk+細(xì)胞會發(fā)生轉(zhuǎn)變，通過軟骨內(nèi)成骨的方式參與骨折的修復(fù)[30].

2.4 SSCs的時空特異性

SSCs在不同部位的骨骼上表達(dá)不一樣的標(biāo)志物，特定標(biāo)記的SSCs在骨骼發(fā)育的不同階段會出現(xiàn)表達(dá)峰值的交替變化，可見SSCs在時間和空間上均有其自身的規(guī)律.成骨相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子Osx+(Osterix陽性)干細(xì)胞或前體細(xì)胞則隨著骨骼發(fā)育不同階段出現(xiàn)這類表達(dá)峰值交替變化的現(xiàn)象，在胚胎期，Osx+細(xì)胞是骨髓腔內(nèi)新形成骨的來源，在小鼠成年后被替代；在新生小鼠階段，Osx+細(xì)胞標(biāo)記骨髓腔中的成骨細(xì)胞和長期存在的基質(zhì)細(xì)胞；成年小鼠體內(nèi)的Osx+細(xì)胞在骨組織損傷時參與組織的修復(fù)[31].Hox11只特異性標(biāo)記了Zeugopod(尺骨和橈骨、脛骨和腓骨)骨髓腔內(nèi)的MSCs和骨外膜上的成體SSCs，而在股骨、肱骨等其他部位，骨髓腔內(nèi)的MSCs則表達(dá)其他的Hox家族基因[32].

綜上所述，目前研究發(fā)現(xiàn)的SSCs主要分布于長骨內(nèi)的生長板、骨髓腔和骨膜上，分別由不同的標(biāo)志物標(biāo)記(圖1).

圖1 SSCs在長骨中的分布

3 SSCs在骨修復(fù)中的應(yīng)用

目前，人類骨骼系統(tǒng)疾病的治療策略主要是以結(jié)構(gòu)重建為基礎(chǔ)，通過手術(shù)治療恢復(fù)軀體正常的運動結(jié)構(gòu)或解剖結(jié)構(gòu)，以達(dá)到良好的運動功能為最終目的.干細(xì)胞具有自我更新能力和多向分化潛能，已有多種干細(xì)胞用于臨床研究，如BMSCs、脂肪干細(xì)胞、臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞等.對于SSCs的分類和功能，其基本定義、分化等級及骨內(nèi)的組織分布情況已逐步被探明，然而SSCs的功能亟待闡明.諸多基礎(chǔ)研究已表明SSCs在骨骼發(fā)育及骨修復(fù)中扮演著重要的角色.研究表明SSCs與年齡相關(guān)性軟骨再生能力關(guān)系密切.通過成年小鼠關(guān)節(jié)軟骨的微骨折模型實驗，證實了微骨折能夠激活SSCs參與軟骨修復(fù)過程，并且小鼠和人類SSCs活性隨著年齡增加，進(jìn)行性喪失與軟骨生成減少呈正相關(guān)[33].在急性骨損傷中，小鼠BCSP表達(dá)CD49f并被激活以促進(jìn)骨修復(fù).相比之下，這些骨折誘導(dǎo)產(chǎn)生的小鼠BCSP在未受傷的骨骼中并不存在[34].在人骨異種移植模型(在免疫缺陷小鼠上移植了胎兒帶完整骨膜的指骨移植物)上評估SSCs的能力，研究發(fā)現(xiàn)人類SSCs在急性骨損傷的損傷部位明顯增加，證實了人類SSCs對骨骼損傷的再生能力[2].在糖尿病患者膝關(guān)節(jié)的標(biāo)本中，觀察到Ihh基因的表達(dá)下降，在小鼠中通過Ihh的外源性遞送來挽救后誘導(dǎo)SSCs生成可促進(jìn)骨愈合[35].而在小鼠下頜牽引成骨過程中，黏著斑激酶(FAK)通過驅(qū)動SSCs再生促進(jìn)骨修復(fù)；隨著FAK的抑制，SSCs驅(qū)動的骨再生能力嚴(yán)重受損，導(dǎo)致纖維瘢痕組織代替骨的生成[36].這些研究強調(diào)了SSCs在骨修復(fù)中的重要性.

4 總結(jié)與展望

SSCs具備自我更新能力，只發(fā)育為骨和軟骨，而非脂肪、肌肉或其他組織，在臨床骨科疾病的治療中具有很大的潛力.骨不連和骨缺損是骨科治療中常見的棘手問題，目前的方案包括常規(guī)穩(wěn)定手術(shù)治療和非手術(shù)治療，但傳統(tǒng)游離植骨術(shù)需要經(jīng)過漫長的爬行替代過程，而器械導(dǎo)致的骨面加壓或擴(kuò)髓則可能會進(jìn)一步增加感染風(fēng)險.近年隨著組織工程和分子生物學(xué)臨床應(yīng)用的飛速發(fā)展，采用分子生物學(xué)方法治療骨不連和骨缺損的研究備受學(xué)者關(guān)注[37].與傳統(tǒng)的高分子材料或金屬材料相比，BMSCs聯(lián)合復(fù)合支架載體具有較高的天然骨仿生性、力學(xué)性能和低免疫排斥反應(yīng)，成為骨再造組織或器官的臨床研究重點[37].研究顯示，BMSCs聯(lián)合殼聚糖-P24/羥基磷灰石復(fù)合材料支架可提高材料與骨質(zhì)的整合修復(fù)效率[38].三維打印仿生羥基磷灰石支架的納米結(jié)構(gòu)和孔結(jié)構(gòu)可增強BMSCs向成骨細(xì)胞分化的誘導(dǎo)能力，進(jìn)而獲得優(yōu)異的骨傳導(dǎo)性能和骨再生能力[39].作為骨組織的干祖細(xì)胞，SSCs聯(lián)合低免疫排斥的生物支架將可能是修復(fù)骨不連和骨缺損的最理想方式之一.

近年組織工程和干細(xì)胞分子生物技術(shù)的興起，為關(guān)節(jié)軟骨的修復(fù)再生開辟了新途徑.目前軟骨組織工程多依靠BMSCs聯(lián)合使用細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)，如BMSCs聯(lián)合聚乙烯醇/聚己酸內(nèi)酯用于修復(fù)鼠全層軟骨缺損，BMSCs薄板與聚乳酸乙醇酸/MSCs聯(lián)合應(yīng)用可增強軟骨再生能力，提升再生軟骨與周圍軟骨的整合效率[40-41].SSCs的自我更新能力和成軟骨潛能使SSCs在聯(lián)合低免疫排斥生物支架材料修復(fù)軟骨缺損疾病中扮演重要角色，將給關(guān)節(jié)鏡和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來改變.椎間盤退行性疾病源于遺傳學(xué)、機械力學(xué)和椎間盤微環(huán)境的改變，是脊柱外科常見的高發(fā)病率疾病，也是下腰痛的主要原因.目前椎間盤退變的治療方案有非手術(shù)治療和手術(shù)治療，但均未能改變椎間盤退變的病理狀態(tài).干細(xì)胞組織工程為椎間盤退變治療提供了新方案：BMSCs復(fù)合葡萄聚糖-明膠水凝膠裝載轉(zhuǎn)化生長因子β3(TGF-β3)的生物支架可誘導(dǎo)BMSCs向髓核樣細(xì)胞分化，并檢測到細(xì)胞外基質(zhì)基因的表達(dá)[42].另外，京尼平交聯(lián)復(fù)合生物支架負(fù)載脂肪干細(xì)胞同樣可誘導(dǎo)干細(xì)胞髓核樣分化，加強了椎間盤的再生能力[43].在臨床治療上，采用BMSCs髓核內(nèi)植入技術(shù)治療10例下腰痛患者，獲得較好的臨床預(yù)后，也證實了干細(xì)胞干預(yù)椎間盤疾病的可行性和可靠性[44].與BMSCs相比，SSCs是一類異質(zhì)性較低、表面生物標(biāo)志物可靠且生物學(xué)特性穩(wěn)定的干細(xì)胞群落，可以聯(lián)合使用促分化因子或生物組織工程，以達(dá)到對椎間盤退行性疾病損傷修復(fù)的高效治療.

總之，目前的研究結(jié)果已經(jīng)初步按空間分布將SSCs劃分成生長板上、骨髓腔內(nèi)和骨膜上3類，并進(jìn)一步確認(rèn)了SSCs及成骨祖細(xì)胞的分化階段細(xì)胞表面標(biāo)記物的變化.然而，不同的SSCs在骨骼內(nèi)的生物學(xué)作用還有待進(jìn)一步闡明.另外，進(jìn)一步完善SSCs的鑒定和功能，并闡明SSCs在細(xì)胞分子和組織結(jié)構(gòu)層面的調(diào)控作用機制，有望將其與傳統(tǒng)療法相結(jié)合，為干細(xì)胞治療提供新策略，為人類的健康和生活帶來新希望.