脐带间充质干细胞概述
医学实验班70080103 王雪彤
脐带是胎儿时期连接母体与胎儿的索状结构,其外被羊膜,内含2条脐动脉、1条脐静脉,在动静脉之间含有特殊的胚胎粘液样结缔组织———华尔通氏胶(Whartonps Jelly) ,从华尔通氏胶分离得到的基质细胞即为人脐带间充质干细胞(HUMSCs) 。
1人脐带间充质干细胞(HUMSCs) 的形貌分析:
倒置显微镜下观察人脐带间充质干细胞贴壁生长, 为形态相对均一的梭形细胞,呈平行排列生长或旋涡状生长,低密度时较扁平, 密度增加趋于融合时细胞变细长。
扫描电镜下观察呈长条状纤维样, 细胞膜表面不光滑, 有小结节状物, 细胞无明显突起,细胞间无网络状连接。
透射电镜观察核大, 不规则, 核仁明显, 常染色质多, 异染色质少, 胞浆少。
胞质内细胞器较少, 以粗面内质网和线粒体为主, 内有大量游离核糖体, 部分细胞可见内质网肿胀。
——植块法培养获得的人脐带间充质干细胞(×200) 例如三代细胞的形态学特征——人体脐带间充质干细胞离体培养后，培养至第三代。
第三代人脐带间充质干细胞以均一长梭形的细胞为主，细胞周边有较多的丝状伪足，见图1，2；并形成毗邻细胞之间的网状连接，见图3；细胞核较大，核膜清晰，含两三个核仁，核质比较小，见图4。
图1图
2图3
图4
2人脐带间充质干细胞(HUMSCs) 的生物学特性：
HUMSCs既非胚胎干细胞又非成体干细胞,是别于两者之间的一类新的多能间充质细胞,它们之间既有联系又有差异。
根据国际细胞疗法间充质与组织干细胞委员会( the Mesenchymal and Tissue Stem Cell Committee of the Internation2 al Society for Cellular Therapy)制定的最低标准, 脐带间充质干细胞（MSCs）需满足以下条件: 1)MSCs在标准培养条件下呈贴壁生长; 2 )MSCs表达CD105, CD73和CD90,不表达CD45, CD34, CD14或CD11b, CD79a或CD19和HLA2DR;
3)MSCs在体外至少能向成骨细胞、脂肪细胞和软骨细胞分化。
和其他来源的
MSCs一样HUMSCs呈长条梭形贴壁生长,表达CD73、CD90、CD105、CD166、CD10、CD13、CD29、CD44 及HLA2ABC ,不表达CD34、CD45、CD31等造血干细胞标记或CD33、CD14、CD56及HLA2DR、2DA、2DP、2DQ ,体外诱导培养能向多种成体细胞分化。
比照这些条件,表明华尔通氏胶来源的间质细胞具有MSCs特性。
HUMSCs还表达原始干细胞标记,如白血病抑制因子受体通路、胚胎干细胞特异基因Ⅰ及端粒逆转录酶及Nanog、STAT3、AP、Oct24、BMP4、PAX6、ADAM12、Nestin、HLA2Ⅰ。
另外, HUMSCs低表达移植相关的细胞表面标记CD80、CD86、CD40 和CD40 l等。
在混合淋巴细胞检测中呈免疫抑制,并抑制T细胞的增殖,异体移植该细胞可产生免疫耐受性,表明其为一类免疫缺陷细胞,异基因移植不会发生免疫排斥反应。
3脐带间充质干细胞(UMSCs)的移植治疗作用:
骨髓MSCs用于改善心、脑功能的机制主要在于其分泌SDF一1和VEGF 等局部细胞因子, 诱导微血管的生成, 改善缺血组织微环境。
UMSCs表达SDF 一1和VEGF, 提示了UMSCs治疗心脑梗塞、脊髓损伤的可能。
1)UMSCs对脑损伤的治疗作用
外源性UMSCs对脑组织的修复机理可能涉及到诱导内源性VEGF表达, 局部微血管增生, 抑制细胞凋亡等。
利用液压冲击脑损伤模型, 证明
UMSCs脑内移植有助于损伤早期神经功能恢复。
穿刺道邻近的损伤皮层、
海马区均可见大量移植细胞, 部分移植细胞表达NSE及GFAP, 但NSE或
GFAP阳性细胞数量很少, 且无明显的轴突或树突状突起, 不足以重建损
伤的神经结构。
UMSCs移植入卒中模型大鼠脑内可明显改善其神经功能, 提高皮质神经元活性。
移植细胞向缺血边缘区迁移, 分化为胶质细胞、神经元和血
管内皮细胞, 促进缺血脑组织血管和神经再生, 促进神经营养因子表达,
提高缺血半球局部脑皮质血流量。
在UMSCs衍生的巨噬细胞、小胶质细
胞相互调节下, 一幼betal-1integrin表达增强, 是UMSCs移植后缺血大脑
神经损伤修复的关键因素。
2)对脊髓损伤的治疗作用
UMSCs移植入大鼠脊髓半切模型后28天在受试动物脊髓发现移植细胞迁徙、聚集于损伤组织周围, 存活的UMSCs中有NSE或GFAP阳性细
胞, 阳性率分别为3.6%和12.7%, GFAP阳性细胞有明显的树突生长抖。
3)对帕金森病的治疗作用
UMSCs移植人帕金森病模型大鼠纹状体后, 动物有显著行为学改善。
移植12周在双侧黑质和腹侧中脑均发现TH阳性细胞。
UMSCs移植6周
或12周抗人核抗原, 抗体染色均无阳性细胞。
移植6周或12周PD模型
大鼠脑损伤部位可见CD8(识别T细胞毒性细胞)、CD4(识别辅助细胞)、
CD1(识别有活性的小胶质细胞阳性细胞), 移植部位无。
将向多巴胺能神经元诱导后的UMSCs, 移植入PD模型大鼠的纹状体内, 可以部分改善由阿扑吗啡诱导的旋转行为, 移植个5月后移植细胞
在大鼠脑内向头尾侧各迁移1.4mm, 未经诱导的UMSCs移植后个4月对
PD模型大鼠的旋转行为无改善。
4)对心脏损伤的治疗作用”
Kadner A等从脐动脉、脐静脉和全部脐带分离了三组细胞进行体外培养, 筛选心血管组织工程自体细胞源。
结果三组细胞形态均为肌纤维母细
胞样, 均表达ASMA和中间丝波形蛋白,接种聚合物有良好的组织和细胞
外基质结构, 含胶原Ⅰ、Ⅲ和弹力蛋白。
透射电镜观察到肌纤维母细胞功
能活跃, 胶原纤维沉积, 组织结构不断生长,扫描电镜观察到组织融合表
面。
三种细胞均是良好的心血管组织工程自体细胞源。
基于此UMSCs已
被应用于心肌肌纤维母细胞组织工程,。
4人脐带间充质干细胞(HUMSCs) 的应用前景
人脐带间充质干细胞是组织工程理想的种子细胞。
因为其除具有取材方便，来源广，数量充足，增殖能力强，长期传代不改变，分泌具有
合适构成的细胞外基质等特点。
此外还具有以下优点：1、采集脐带对产
妇和新生儿没有任何危害及损伤；2、干/ 祖细胞更原始，有更强的增殖
分化能力；3、免疫细胞较为幼稚，功能活性低，免疫功能不够成熟，处
于一种缄默状态，不会触发免疫反应及引起移植物抗宿主病；4、不会有
肿瘤细胞，病毒和病原微生物的感染及传播几率也相对较低；5、不涉及
社会、伦理及法律方面的更多争议。
近年来，国内外学者对人脐带间充质干细胞进行研究并取得了一定成果。
脐带间充质干细胞有望取代骨髓间充质干细胞成为组织工程更好的研
究对象。
足量有分化潜能的细胞是组织工程的先决条件，随着新型生物材
料和生物反应器的出现及发展，种子细胞在体外的大量扩增成为可能。
这可以从根本上解决组织工程中种子细胞数量少的难题。
人脐带间充质干细胞不仅具有多向分化潜能，还易于外源基因的转染和表达，且MSC 所携带的外源基因表达具有明显的组织特异性，因此人脐带MSCs 有可能成为一种新型的基因治疗的靶细胞。
通过转基因的方法，可以将利于定向分化的生长因子基因转入间充质干细胞，促进定向分化，加快体内组织修复的进程。
相信随着对其生物学特性研究的深入以及生物反应器和新型生物材料的发明与应用，人脐带间充质干细胞必将具有广阔的应用前景。
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