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骨髓干细胞治疗肝病的研究进展
基金项目:南京军区医学科技创新基金资助项目(联卫2007—534) 作者单位:350025南京军区福州总院肝胆内科 通信作者:李东良,Email:dongliangli@gmail.com.cn
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等[13]将雄性大鼠骨髓中CD29+MSC通过尾静脉 移植入肝纤维化模型雌性大鼠体内,研究结果提 示,MSC在体内可以分化为肝样细胞,并通过减少 胶原沉积来发挥其抗纤维化作用。一般情况下, BMSC对于肝细胞的更新作用很小,但在严重创伤 时,它对肝细胞再生和功能恢复的作用却非常重 要,因为于细胞的增殖发生在肝细胞的增殖能力和 功能受到损害的时侯[1“。所以,几乎所有在体实验 都是细胞植入肝脏损伤的体内后分析再生潜能,通 过体内环境和肝脏本身微环境来促进BMSC向肝 样细胞转化,分化的肝样细胞对损伤肝脏起到一定 的修复作用。但是,许多关于干细胞在体促进肝再 生和向肝分化的研究都是通过异基因移植来完成, 例如人的细胞移植入免疫耐受的鼠类体内,种属间 细胞的相互作用较弱,且这种模型很难反应临床的 真实情况。 在体外诱导剂的作用下,BMSC也可以向肝实 质细胞转化。BMSC体外分化研究主要集中在利用 组合不同生长因子、使用不同的培养基、与肝细胞 或肝非实质细胞共培养以及加入胆汁血清或肝衰 竭患者血清等进行定向诱导。Miyazaki等¨朝在 HGM培养基中加入肝细胞生长因子和表皮生长因 子,将骨髓中表达AFP和c—Met且同时表达HSC 特异性标志CD34、Thy一1及c—kit等的细胞诱导分 化为肝样细胞。Snykers等[1 6]以鸡尾酒方式,并按 时间依次加入成纤维细胞生长因子、肝细胞生长因 子、胰岛素一转铁蛋白一钠一亚硒酸盐、地塞米松,成功 地将BMSC诱导成肝细胞。Lange等n7]用GFP标 记MSC,纤维连接蛋白为底物,加入胎肝细胞共同 培养,流氏细胞仪分离GFP(+)、GFP(一)细胞,RT— PCR发现2周后表达AFP、CKl8、ALB,提示MSC 和胎肝细胞共同培养的微环境不但有利于MSC向 肝细胞的分化扩增,也利于胎肝细胞的分化。但 是,有关干细胞诱导的肝样细胞多是进行表型鉴 定,没有在功能水平进行分析,而肝样细胞的功能 是细胞治疗的前提。 骨髓细胞成分复杂,何种细胞更适合用于肝细 胞再生尚不清楚,但越来越多的研究倾向于 BMMSC,Sato等[181比较了BMMSC、CD34+细胞、 非BMMSC/CD34’细胞三种人骨髓细胞,分别直接 移植到大鼠肝内,检测AFP、AI。B、CKl8、CKl9和 脱唾液酸糖蛋白受体(AGPR)等肝细胞特异性标
hepatocytes
in vivo.
Nat
Med。2000。6:1229—1234. Ariku阻J,lnaga“M。Huiling X.et aL Colonization of albu—
F344
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和相关技术的发展及其在BMSC研究中的应用, BMSC横向分化为肝细胞的研究将逐步深入,BM— SC自体移植技术将逐步完善。相信BMSC最终能 够获得真正意义上的向肝细胞分化,并达到病变肝 的有效功能替代,为临床治疗终末期肝病患者带来 新的希望。
Aziz
MT,Atta HM。Mahfouz
S,et
a1.Therapeutic
stem cells
on
po—
ex—
tential of bone marrow—derived mesenchymal
perimentalliver fibrosis.Clin Biochem,2007,40:893—899. Katoonizadeh
12 11 10 9
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source
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ND,Nimmakayalu M。Gardner R,et
BMsc的分类及表面标志物 BMSC是一类具有自我更薪、高增生和多向
分化潜能的细胞群体,特定条件下具有分化并发育 为各种血液和骨髓细胞的潜能。BMSC具有异质 性,包含造血干细胞(HSC)、间充质干细胞(MSC)、 血管内皮前体细胞、胚胎干细胞样多潜能成体祖细 胞(MAPC)[2|、骨髓源性的肝干细胞(BDHSC)[33等 表型和分化倾向不一的干细胞。HSC是所有血细 胞的原始起源细胞,它有多种特异的表面标志,如
a1.Liver
from
bone marrow in
humans.Hepatology.2000.32:11—16. H,Al—Dhalimy M。et a1.Pu“fied hemato— differentiate
into
Lagasse E。Connors poietic
stem
ceIls
can
3
BMSC向肝样细胞分化研究 BMSC是肝细胞的重要来源。骨髓内存在大量
的成体于细胞,被称为自体损伤细胞修复库,使得 其向肝细胞分化成为可能。BMSC能够转化为肝细 胞最早是在体内细胞移植实验中发现的。当初多 数研究认为,只有具有造血干细胞特征的细胞才能 转化为肝细胞。Petersen等[9]和Theise等口01的研 究相继指出,BMSC或HSC能够在鼠肝内转化为 肝卵圆细胞甚至成熟的肝细胞和胆管细胞。La— gasse等n门用正常成年小鼠骨髓细胞移植治疗I型 酪氨酸蛋白血症的模型小鼠,结果发现骨髓中的 HSC在体内转分化为肝细胞,使小鼠产生供体源 造血和肝细胞的再生。近年来证实,MSC在动物体 内可以分化为肝样细胞。Arikura等m1将先天性白 蛋白缺乏症大鼠肝脏做70%切除后,通过门静脉植 入正常大鼠骨髓间充质干细胞(BMMSC),4周后在
DOI:10.3969/j.issn.1673—534X.2010.03.001
目前,对于终末期肝病和先天遗传性代谢性肝 病,原位肝移植(oI。T)一直被认为是最理想的方 法,但由于其缺乏供体、手术风险大、费用昂贵、存 在免疫排斥反应等因素。限制了它的广泛应用。于 是生物人工肝(BAL)和肝细胞移植(LCT)[1]开始 作为肝移植的辅助或替代疗法,用来治疗某些肝脏 代谢性疾病,促进急性肝功能衰竭(AI。F)的肝再 生,或者在患者得到合适供体肝脏之前,提供肝功 能支持。对于LCT及BAL,原代肝细胞是理想供 体。但同样缺乏来源,除此之外原代肝细胞体外培 养或体内移植后的增生及功能保持状况不甚理想。 近年来,干细胞研究为利用干细胞移植治疗终末期 肝病提供了新的思路。骨髓干细胞(BMSC)可以跨 越胚层横向分化为各种组织细胞。包括向肝样细胞 分化。并且具备取材方便、体外培养技术成熟以及 自体移植潜能等优点,可作为治疗肝病的理想种子 细胞,或在体外诱导转化成大量的肝细胞用来作为 I。CT或BAL的供体细胞,以解决肝细胞供体缺乏 的问题。
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结论
干细胞在各个领域都逐步发挥出巨大的潜力。 BMSC在终末期肝病治疗方面,利用自体BMSC在 肝损伤等选择性压力下可横向分化为肝细胞的特 性,实现肝组织重建,纠正肝细胞代谢和合成功能
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障碍,与OLT、BAL等相比更具显著优势,并且 BMSC转化为肝样细胞可作为BAL的肝细胞来源, 因而具有更为广阔的应用前景。虽然发现BMSC 具备向肝样细胞分化的潜能和有一些初步的临床 观察结果,但涉及临床应用,目前还有许多基础理 论和技术问题需要解决,只有在解决基础理论问题 的基础上,才有可能建立适合于临床应用的技术方 法。随着细胞工程、蛋白组学、基因工程、糖基工程
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CD34、CD38、CDl 17、ACl
13等。MSC是骨髓基质
中主要的于细胞,参与基质微环境的组成和造血功 能的调控,它表达高水平的CDl3、SH2、SH3、
CD29、CD71、CD90、CDl00、CDl66、CDl20a、
CDl24、CD49b等,表达低水平的CD44、CDw90,不 表达造血系特征标志CDl4、CD34、CD45、CD50。
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・综述・ 骨髓干细胞治疗肝病的研究进展
何秀华李东良
摘要:骨髓干细胞是一类具有自我增殖和分化潜能的细胞,主要包括造血干细胞和间充质干细胞。体 外通过生长因子,体内利用特定的微环境均可诱导骨髓干细胞分化为肝前体细胞和成熟肝细胞,并明显改 善肝功能。其有望成为肝细胞移植或生物人工肝支持系统的新型种子细胞。此文就骨髓干细胞分化为肝 样细胞及其临床治疗肝病的研究进展作一综述。 关键词:骨髓干细胞;细胞分化;细胞移植;肝病
参考文献
Najimi M。Sokal E.
Liver cell 14 13
miIl-produsing hepatocytes derived from transplanted bone marrow cells
in
the live of
congenic
Nagas如anabuminemic
rats.J Hepatol。2004.41:215—221. Abdel
BMSC治疗肝脏疾病的潜力和研究方向 BMSC移植治疗肝病的优点:(1)避免肝脏移植
和肝细胞移植的排斥反应;(2)避免长期服用免疫 抑制剂带来的不良反应;(3)体外诱导扩增的肝样 细胞可作为BAL的细胞来源;(4)早期利用骨髓修 复肝损伤、改善遗传性缺陷组织的功能以及代替退 行性组织,可极大地延长生存期;(5)回避了对胚胎 干细胞应用的伦理争议,故临床应用前景非常突出。 国内姚鹏等[223已经应用BMSC治疗重症肝病 患者。收到良好治疗效果。但是BMSC或骨髓源性 的肝细胞要达到治疗水平的肝脏重建,仍有一些问 题急需解决:(1)如何进一步完善BMSC的体外分 离、培养、鉴定等技术,确保其更好的向肝细胞定向 分化和扩增;(2)在细胞因子等调控下BMSC向肝 细胞诱导分化的分子机制需进一步研究,摸索体外 培养的最佳条件,控制细胞分化的程度;(3)BMSC 直接移植和体外分化后移植的适应证及禁忌证; (4)移植方式、部位、最佳时机的选择以及移植细胞 的最佳数量,如何避免血管栓塞的发生等细胞移植 问题有待进一步探讨;(5)需要建立一个有效的体 内跟踪体系,以便更好地观察BMSC在体内的归巢 和定位;(6)体内不同疾病状态下的微环境条件对 BMSC的迁移、定居、分化和功能的影响,以及移植 的促进因素有哪些;(7)自体BMSC移植的长期疗 效和安全性还有待进一步观察,骨髓源性肝细胞的 功能活性如何,可何种程度恢复肝功能?其稳定性 如何,是否需要反复移植?安全性如何,是否会转 化为肿瘤细胞?