诱导脂肪干细胞成内皮分化的研究进展.pdf

四川医学 年 月第 卷(第 期).:./.诱导脂肪干细胞成内皮分化的研究进展查丽霞周顺利王文韬张培华(广东医科大学附属医院整形外科骨科广东 湛江)【关键词】脂肪干细胞成内皮分化难愈创面生长因子【中图分类号】【文献标志码】【文章编号】()慢性难愈创面影响着全球数百万危及生命的个体可能导致截肢和严重的疾病 微血管病变所致的局部组织缺血微循环障碍是创面难愈的主要原因之一 国内外学者应用内皮细胞治疗缺血性疾病已取得一定的疗效但由于内皮细胞难以获取且为终末细胞无法在体外大量扩增而受到限制 近年来血管组织工程的发展为缺血性疾病的治疗提供了新的思路 种子细胞是血管组织工程的三大要素之一其中脂肪干细胞()由于取材方便、对机体损伤小、体外易培养、可大量扩增、易进行多向诱导分化、无免疫原性及受伦理道德限制较少等优势将成为血管组织工程中极具优势的种子细胞可选来源 目前关于脂肪干细胞成内皮诱导分化相关的研究很多但缺乏系统的总结 本文对目前已知的 特性及其在体外成内皮分化的研究进展进行了综述并对未来研究方向进行展望 【基金项目】广东省自然科学基金自由申请项目(编号:).():.王晓明杨巍.基因对 细胞生长的影响及其作用机制.中国生物制品学杂志():.():.:.():.():.().():.:.:.:.():./.:():./.()():.(收稿时间:)四川医学 年 月第 卷(第 期).的生物学特性 是成体间充质干细胞()的一个亚群很容易从身体不同部位的脂肪组织中分离出来并显示出良好的生物学特性 根据国际细胞治疗学会()和国际脂肪治疗和科学联合会()关于 的最低定义标准 必须具有可塑性具有三系分化潜能表达、和 并缺乏、和人类白细胞抗原()的表达 与骨髓抽吸相比脂肪组织抽吸可产生大量 且供体部位发病率低更安全创伤性更小 此外 可以在体外维持稳定的群体倍增时间衰老程度较低它们产生的某些生长因子和细胞因子数量高于骨髓间充质干细胞 这些优点使 成为再生医学中最有吸引力的间充质干细胞来源 因此 作为种子细胞已成为血管组织工程的研究热点 向血管内皮细胞分化 生长因子:在生态位中 及其周围细胞和细胞外基质可释放多种生长因子来调控 的分化 体外研究也发现将 与内皮细胞共培养可促进 向血管内皮细胞的分化其机制可能与其中含有的生长因子有关 生长因子(包括、及 等)作为 培养基中的补充物已被用来调控 向血管内皮细胞的分化 血管内皮生长因子():是一个蛋白质家族包括、和胎盘生长因子()通常所说的 即 研究表明 可以刺激内皮细胞的增殖、迁移、分化等功能还可以促进新生血管形成并使血管通透性增加是血管生成的强正向调节因子 信号通路在 分化为血管内皮细胞的过程中发挥着重要作用 主要与 和 结合尤其是 是信号受体具有最强的促血管生成活性酪氨酸激酶活性高于其激活对内皮分化和生存至关重要 研究表明/结合通过激活 通路传递信号上调内皮基因的表达促进 向内皮细胞分化 有学者提出 和 联合使用对 内皮生成具有协同刺激作用 此外也有研究表明在缺氧条件下结合 和 的治疗可进一步刺激 的内皮分化从而通过去甲基化增加 的表达并诱导 培养中内皮细胞标记物包括、和 等的表达总之目前的研究显示在体外对 进行培养基定向诱导时 是至关重要的其作用促使 向血管内皮细胞分化 并且当在培养基继续添加血管发生相关的其他细胞因子时 分化为血管内皮细胞的程度会进一步升高 成纤维细胞生长因子():也称为碱性成纤维细胞生长因子()和 是一种通过 基因编码的生长因子和信号蛋白是成纤维细胞生长因子家族的成员之一 可以由多种细胞合成调节特定种类细胞的增殖和分化与骨髓来源的骨髓间充质干细胞相比 在 中的表达更高 等通过在无血清培养基中添加 培养 发现 的存在上调了血管内皮标志物的基因表达表明 可以促进 向内皮分化 等也通过从 培养基中去除 发现其可导致内皮标志物、和 的表达降低 同样使用 受体抑制剂 的 内皮标志物显著减少无法形成毛细血管前网络并且在信息或蛋白质水平上不表达 这些结果进一步表明 是 向内皮细胞分化的关键因子 据报道 的生物活性取决于肝素的存在 确定大小的小肝素寡糖可激活 在适当靶细胞上的有丝分裂潜能并对 与可溶性 受体的结合具有活性 如上所述 作为一种生长因子已被证实在 向内皮细胞的分化过程中起着重要作用但其刺激 成内皮分化的分子生物学机制还有待进一步研究 表皮细胞生长因子():是人体分泌的一种重要细胞生长因子被认为参与细胞生长、分化、增殖、代谢和肿瘤的发生 等通过实验证实了 可以诱导间充质干细胞的分化但在没有化学或其他因素的参与下 单独存在并不会诱导分化 因此 多采用与其他生长因子联合应用的方式作为干细胞的诱导分化剂 等通过使用四川医学 年 月第 卷(第 期).添加了、肝素、抗坏血酸和氢化可松的内皮细胞生长培养基来诱导 成内皮分化 此外 除了影响间充质干细胞的增殖、分化还能促进其旁分泌如、等这两种因子在微 环 境 中 可 以 促 进 向 内 皮 细 胞 的 分化这也进一步表明 刺激 向内皮细胞分化的作用 胰岛素样生长因子():是一种活性蛋白多肽物质对细胞的增殖、迁移及分化具有重要的促进作用 据报道 参与 的成骨、成软骨和成脂肪分化但目前尚无直接证据表明 具有单独诱导 成内皮分化的潜能 尽管如此许多研究通过将 与其他生长因子合用来诱导 的内皮分化 等从脂肪组织来源的 中选择了 细胞并在添加 和 后发现 和 表达略有增加 等的实验结果表明 上调了 中血管生成基因和蛋白的表达 暴露后 中 表达量较高提示 通过 激酶/信号通路促进血管生成过程 以上结果表明 与其他生长因子合用可以促进 的成内皮分化但是否具有单独诱导分化的潜力及其具体分子机制还需进一步研究 其他:转化生长因子()、肝细胞生长因子()等也常被添加在内皮分化诱导剂中 此外 等介绍了一些不太为人所知的分化因子他们使用鞘氨甘苷 磷酸()、前列腺素()和激肽使得、和 水平的升高 基因转染:基因治疗通常被定义为一种将外源 引入患者细胞或直接在体内治疗各种遗传和获得性遗传疾病的实验技术 近年来的研究表明通过将关键转录因子整合到 中的遗传操纵可能是诱导稳定有效的谱系转分化的好方法 等将过表达 的腺病毒转染至 细胞在内皮分化培养基中培养 后通过、和免疫荧光染色发现 过表达可以上调、和 钙粘素的表达增强了 的内皮分化表明基因转染的方法可促进 向内皮细胞的分化 细胞共培养:细胞共培养()是将两种细胞混合共同培养模拟体内微环境便于更好地观察细胞与细胞、细胞与培养环境之间的相互作用 等通过实验证明血管内皮细胞与 共培养可以驱使 向内皮细胞分化 的条件培养基培养 后 具有更小、更具梭形的外观表现为内皮分化后的形态 定量逆转录酶聚合酶链反应显示与对照组相比 后 启动的 中内皮标记物、血管性血友病因子、等的 水平呈现出不同程度的升高 并且在 上 启动的 很容易形成毛细血管样的结构这表明血管化的增加可能不仅仅是由于旁分泌效应也可能是内皮样 直接并入新血管结构 结果表明 通过旁分泌蛋白因子驱动分化为内皮细胞谱系 等通过内皮细胞条件培养基与 的共培养发现内皮细胞释放的(碱性成纤维细胞生长因子)通过 调控 的表达诱导 向内皮细胞的分化 总之这些结果均表明内皮细胞与 共培养可以促进 向内皮细胞的分化 三维支架培养:三维细胞培养是将具有三维结构不同材料的载体与各种不同种类的细胞在体外共同培养创造三维共培养微环境帮助操纵细胞行为和分化特定的谱系 近年来 支架在细胞分化和组织再生中的作用已成为干细胞生物学和器官再生领域的研究热点 与支架结合可以显著提高 的增殖、分化和旁分泌信号能力 用于 培养的材料既包括天然支架材料如胶原、纤维蛋白或蚕丝等也包括人工合成支架材料如聚乳酸、磷酸三钙等 等的实验表明聚乙二醇化纤维蛋白可用于控制 向血管细胞类型的分化并且当细胞被装载到壳聚糖微球上夹在聚乙二醇化纤维蛋白凝胶和 型胶原凝胶之间时细胞可以在两种不同的凝胶类型中迁移和增殖基质的组成决定了细胞分化的方向而不是由可溶性因素驱动 等随后也证明 在/(聚乙醇酸/聚乳酸)网格上的生长和内皮分化并指出生长因子和/培养对获得成熟的特征性内皮表型的协同作用 等进一步表明 培养促进 刺激的 内皮细胞分化 以上研究说明三维培养可以促进 向内皮细胞的分化是内皮细胞体外来源的理想途径四川医学 年 月第 卷(第 期).影响 成内皮分化的其他因素影响 成内皮分化的因素还有很多如供体的年龄、基础疾病、取材部位、氧浓度、细胞接种密度、细胞代数等 与来自大腿的 相比较来自腹部的 在向血管内皮细胞分化和分泌血管内皮细胞生长因子方面有更多的优势 高血糖会损害 中 的产生从而降低移植到缺血肢体的 的血管生成能力高糖干预后 向成熟内皮分化较少部分停留在幼稚阶段 氧浓度对 的影响还存在一些争议原因可能与低氧浓度和处理时间的不一致有关 长期传代或多或少都会造成 生物学的改变尽量选用早期代数的 用于实验研究 此外与非肥胖患者相比肥胖患者的 显示出更少的分化潜能和更少的促血管生成能力 除此之外人体还受到机械力的作用血流动力在细胞分化和血管适应中起着重要作用 细胞在血管腔内受到的剪切力被认为可以刺激干细胞向内皮细胞的分化这可能是通过调节生长因子的表达来实现的 总之影响 成内皮分化的因素非常复杂仍需要相关的研究进一步来明确 总结与展望 作为血管组织工程中理想的种子细胞在血管组织工程研究方面前景广阔为创面愈合和组织再生提供了一种新的治疗手段 诱导 分化为内皮细胞的方法有很多主要包括培养基诱导、细胞共培养、基因转染、三维支架培养等其中培养基诱导法是主流的方法生长因子复合支架材料进行的三维培养是目前研究的新趋势 然而 在成内皮分化方面的实验研究仍存在许多挑战比如:影响 成内皮分化的细胞因子及其调控机制仍需进一步的研究如何将种子细胞、生长因子、支架材料三者完美结合形成最优分化条件病毒相关基因转染用于促进 分化时具有遗传毒性可能会导致癌症的发生生物材料大多从动物身上提取可能会引发免疫反应 且 在支架材料上存在分布不均匀、支架材料结合不稳定等问题 不过相信通过对脂肪源性间充质干细胞向血管内皮细胞分化进一步的研究脂肪干细胞将为创面愈合和血管组织工程提供新的希望参考文献:.():.():.():./.:.():.():.().():.:.():.():./.():.():.():.():.():./.():.四川医学 年 月第 卷(第 期).():.():.():.():.:.():.():.()().:.():.().():.:.():./.():.():.().():.():.():.():.:.:.:.():.():.杨艳清许其军张洁等.不同部位来源脂肪干细胞促进血管化的作用比较.华中科技大学学报():.:.():.:.():.(收稿时间:)