尿源性干细胞应用于组织修复的基础研究进展.pdf

综述：引用格式：胡卫刚，宋英杰，刘家杰，等尿源性干细胞应用于组织修复的基础研究进展感染、炎症、修复，（）：尿源性干细胞应用于组织修复的基础研究进展胡卫刚 宋英杰 刘家杰 吴 磊 温立霞 袁春蓉 夏 明 吴为民（宜昌市中心人民医院烧伤整形外科，湖北 宜昌；深圳大学总医院整形美容科，广东 深圳；南充市中心医院急诊科，四川 南充；宜昌市中心人民医院皮肤科，湖北 宜昌）【摘要】尿源性干细胞（）是从尿液分离得到的具有强大增殖和分化能力的一类细胞，其来源于肾脏，因与间充质干细胞的众多表面标志物类似，也归为 的一种。能分化为上皮细胞、内皮细胞等多种细胞，在组织工程、再生医学领域显现出巨大潜能。【关键词】尿源性干细胞；间充质干细胞；组织修复；再生 中图分类号：；文献标识码：通信作者：吴为民，主任医师（：）因为烧（创）伤、肿瘤、感染等原因导致的创面，尤其是包含皮肤、骨、肌肉、神经等多种组织缺损的复杂性损伤，是烧伤、整形、显微外科等专业医生面临的巨大难题。世纪以来，组织工程与再生医学发展迅速，利用组织工程材料修复多种组织缺损的方法展现出巨大前景，其中，作为组织工程材料的重要组成部分，干细胞的研究备受重视。除了脂肪干细胞、骨髓间充质干细胞（），近年来许多科研工作者开始关注并研究尿源性干细胞（，）。于 年从儿童尿液中分离获得，具有多向分化潜能，特别是其来源广泛、可安全无创获取的优点，使其具有极大的应用潜力。本文对其在组织修复方面的基础研究进展综述如下。的生物学特征 的来源人（）由尿液中分离获得。等从 例移植了男性肾脏的女性肾移植患者的尿液中分离得到，确定其核型为，证实其来源于肾脏。然而，的组织来源一直存在争议，尚无定论。除了高表达干细胞表面标志物如、阶段特异性胚胎抗原（）等，还稳定表达、等间充质干细胞（）的多种特异性表面分子，这提示 可能为某种，。此外，等发现，和脂肪干细胞具有相同的多种细胞表面标志物，且二者具有相似的分化潜能。除了高表达肾系标志物如、和 等，肾小球脏层上皮细胞（足细胞）和壁层上皮细胞的特异性标志物（包括、突触足蛋白和足突蛋白）的表达水平也很高。最新研究发现，分为短粗的水稻型和细长的纺锤型，形态的差异可能是因为组织来源不同，纺锤型 源自于肾间充质，而水稻型 起源于肾小管。的增殖与多向分化 在体外培养条件下，可高表达干性基因，且具有多向分化的潜能。研究证实，亚型、供者年龄、供者健康状态、尿液收集方式以及离体后的时间和保存方式等都会影响 的活性。在不同培养基、生长因子或基因转染条件下，可分化出诱导多能干细胞（）以及三胚层的各类细胞，如内皮细胞、上皮细胞、脂肪细胞、平滑肌细胞、成骨细胞、骨骼肌细胞、心肌细胞等，且这些细胞与人体的固有分化细胞高度相似。例如，用含有血管内皮生长因子（）的培养基培养或经慢病毒转染，可使 过表达，诱导 分化为血管内皮细胞。与转化生长因子（）组合可促进 分化出平滑肌细胞，这些细胞高表达平滑肌的特异性标志物如 平滑肌肌动蛋白（）、钙调蛋白（）和平滑肌肌球蛋白重链（）。用含有生长因子的角质细胞无血清培养基 胚胎纤维母细胞培养基（）混合培养基培养，可分化为尿道上皮细胞，这些细胞高表达尿道上皮的特异性分子，如尿溶蛋白 （）、和 等。此外，等研究发现，调节 的活性可调控 向神经祖细胞（）或人 分化。与组织修复 增殖能力强大而稳定，可多向分化，来源广泛，取材无创，制备方便，因而是再生医学研究中理想的种子细胞。感染、炎症、修复 年 月第 卷 第 期目前，已有许多将 应用于黏膜上皮、皮肤、骨与软骨等组织修复的基础研究得到开展，显现出 在创伤修复方面的巨大潜力和应用前景。与皮肤、黏膜的修复用 与聚已酸内酯 明胶构建新型组织工程生物材料，用于兔全层皮肤缺损的修复，发现这一复合支架能够显著促进内皮细胞增殖、迁移，释放、等细胞因子，加速血管新生、胶原合成和角质细胞上皮化，进而加速创面愈合。等的研究发现，在体外可分化出上皮细胞，分化后的细胞高表达上皮细胞的特异性表面标志物如、内皮型一氧化氮合酶（）等；将分化的细胞注入裸鼠皮下，可形成具有紧密连接的管状网络，且具有较强的迁移、侵袭和产生一氧化氮的能力。等发现，经生物玻璃粒子激活后，生长因子分泌水平更高，可促进成纤维细胞向肌成纤维细胞分化，促进大鼠全层皮肤缺损创面修复，展现出了更强的伤口修复能力。等的研究发现，表面结构细菌纤维素联合 可以通过促进血管生成，加速大鼠皮肤伤口愈合。等的研究中，以小肠黏膜下层（，）作为生物支架种植培养，结果，可明显促进小鼠创面愈合，且在低氧预处理 时效果更佳。外泌体是细胞分泌的小分子物质，包含了 或细胞因子。等的研究发现，来源的外泌体外观呈杯状或球形，直径为（），表达 和肿瘤易感基因 蛋白，外泌体中含有高水平表达的促血管生成的 （）蛋白，该外泌体可增强内皮细胞成血管能力，并促进糖尿病大鼠创面的愈合。等将 培养于光激化的亚胺交联水凝胶中，发现 释放的小囊泡可促进家兔阴道成形术后新阴道的上皮再生，且在此过程中，囊泡中的微小（）发挥着重要作用。与骨和骨骼肌修复近年来，大量研究证实，可用于治疗骨骼系统疾病，以及促进骨和骨骼肌再生，用于骨骼肌缺损的修复。组织工程领域的研究发现，将 与银纳米材料、硅酸盐生物材料、磷酸三钙、双相磷酸钙、氧化石墨烯改性丝素蛋白、打印聚己内酯等生物支架联合应用，可促进骨分化、骨再生，进而实现骨缺损的修复，。和 等的研究发现，释放的骨形态发生蛋白（）可促进 中成骨基因和蛋白（如、骨钙蛋白等）的表达以及骨矿物沉积。等的研究中，将 来源的胞外囊泡（）注入骨质疏松的大鼠体内，发现 可抑制破骨细胞功能并增强成骨细胞功能，可减少骨流失，保持骨性力量，这充分显示出 治疗骨质疏松的潜力。等的研究发现，释放促血管生成的 和抗凋亡的基质金属蛋白酶抑制剂（），可抑制糖皮质激素诱导的股骨头坏死。来源的外泌体可通过激活 刺激髓核细胞增殖、胞外基质合成，以及减轻内质网应激性损伤，达到抑制椎间盘退化的效果，这是腰椎间盘退行性变患者的福音。最新研究发现，高表达 的 可通过下调 抑制膝关节骨性关节炎的病程进展。众多研究已证实，可分化为肌细胞，而且其分泌的生长因子等可促进肌生成，参与骨骼肌的修复。等的多项研究发现，可分化为骨骼肌细胞，用生物支架（如海藻酸盐微珠、胶原凝胶、透明质酸凝胶等）负载并局部释放生长因子（如）可加速这一过程。与软骨修复 促进软骨再生的作用同样被不少研究证实。等发现，将 与透明质酸联合注入有软骨缺损的兔膝关节腔中可以显著促进软骨新生。在 等的研究中，细胞实验中发现 的增殖能力比人 更强，而在促进软骨新生的能力方面则后者更强；动物（兔）实验则显示，和人 在修复软骨方面具有相似的效能。等的研究发现，可刺激软骨细胞增殖、迁移，且在低氧条件下效果更显著，有望用于骨性关节炎的治疗。与神经修复 研究证实，可以诱导分化为神经元细胞，继而发挥神经修复、保护作用。等在脊髓损伤的研究中发现，与软骨素酶 混合，可通过促进神经生长因子（）和脑源性神经营养因子（）的表达，抑制神经元凋亡，进而实现神经保护作用。等发现，层粘连蛋白（）和血小板源性生长因子（）均可促进 向神经元细胞分化，而且二者联合的效果更强。此外，抑制剂、抑制剂、环磷酸腺苷（）激动剂、氨基末端激酶（）抑制剂、蛋白激酶（）抑制剂 以及 相关蛋白激酶（）抑制剂 等，也可诱导 分化出神经元细胞。多项研究发现，来源的外泌体可促进神经细胞再生以及脊髓损伤的修复，其中的调节机制，涉及血管生成素样蛋白（）促进血管再生，以及 介导的组蛋白脱乙酰酶 （）抑制，还有 对 轴的调控。与其他组织修复 除了参与皮肤、骨骼、肌肉及软骨、神经等的修复，在口腔、泌尿道损伤等修复中的应用也有一些报道。等的研究发现，分泌的细胞外基质可促进人牙周韧带干细胞（）的增殖、聚集、迁移以及分化。等的研究同样证实了 对 中成骨和成骨蛋白表达的促进作用，说明 具有修复牙周组织的临床应用前景。用于泌尿道损伤的应用研究已有不少报道，如 等研究发现，可提高膀胱顺应性，最大排尿压力、末端充盈压和排尿量下降，还能改善逼尿肌收缩力。在多项组织工程研究中，被种植在细菌纤维素聚合物、小肠黏膜下层等生物支架中，可向尿道上皮细胞和平滑肌细胞分化，进而用于修复尿道、膀胱等。此外，研究发现 在肠道、肾脏、心脏等疾病方面亦有良好的应用前景。，小结与展望 包含、脂肪干细胞、等，是目前在干细胞领域被广泛研究的一类成体干细胞，关于它的研究多集中于各种组织缺损的修复，但它们的细胞类型、治疗方法和修复方式等差异巨大。不同来源的，为不同或多种组织的修复带来更多的可能性。但是，如何增加 的来源、提高 的存活率，仍是干细胞研究者亟需解决的问题。作为一种近些年发现的，具有来源广、采集无创、分离简便的特点以及良好的多向分化潜能和稳定增殖能力。近年来，不少研究者将 诱导分化为 以及其他组织细胞，通过组织工程的方式应用于皮肤、骨骼等组织的修复，展现出良好的应用前景。但是，的生物学特点还需要进一步研究，其组织修复机制也需要进一步阐明。此外，稳定把控 的定向分化方向与质量，并阐明相关的调控机制，也非常必要和关键。参考文献 ，（）：，（）：，：，（）：，：，（）：，（）：杜宣瑾 尿源干细胞研究进展 国际儿科学杂志，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，：，：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（），（）：，：，感染、炎症、修复 年 月第 卷 第 期 ，（）：，：，：，：，：，（）：，：，：，：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，：（收稿日期：），