| 查看: 467 | 回复: 2 | |||
| 当前主题已经存档。 | |||
[交流]
脂肪组织源基质细胞（ADSCs):细胞学工程的新选择
|
|||
|
目前，成体干细胞在组织再生和修复的研究中得到广泛应用，干细胞移植治疗急性 心肌梗死也成为近年来研究的热点。用于基础和临床研究的干细胞主要有胚胎干细 胞、骨骼肌卫星细胞、骨髓间充质干细胞等[1～3]，研究证明通过移植这些干细胞 可以减少梗死面积，改善心肌重塑，从而改善心脏功能[4]。胚胎干细胞只能进行异 体移植，来源困难，不仅存在免疫排斥的问题，还涉及到伦理学的问题。骨骼肌卫 星细胞和骨髓干细胞属于成体多能干细胞，可以进行自体移植，避免了上述问题， 但自体骨骼肌卫星细胞取材困难，目前研究及应用较多的是骨髓来源干细胞。但骨 髓来源干细胞也存在来源不足，取材困难,给患者带来较多痛苦所以较难为人们所接 受等缺点，因此需要寻找一种新的更易被患者接受的干细胞来源。脂肪组织同骨髓 一样，也从中胚层分化发育而来，并含有大量的易分离的支持细胞。2001年，ZUK[ 5]等从人的脂肪组织中成功分离出具有多向分化潜能的基质细胞（Adipose tissue -derived stromal cells, ADSCs），与其它成体干细胞相比，脂肪来源的基质细胞 取材更方便，更容易获取。这一发现为干细胞的来源提供了新的选择。 1 ADSC的命名 ADSC在以往研究中叫法不尽相同，有的称为PLA(processed lipoaspirate c ells)[5,6], 有的称之为脂肪来源干细胞（adipose-derived stem cells）[7]、脂 肪来源基质细胞（adipose-derived stromal cells, ADSC）[8] 、脂肪来源间充质 （干）细胞（adipose-derived mesenchymal/stem cells）[9,10]、脂肪来源成体 干细胞（Adipose-derived adult stem cells）[11]，还有的称为前脂肪细胞[12] （preadipocyte）, 其实质上也是这群细胞。这些不同的叫法说明对这群细胞尚缺 乏足够的了解和统一的认识，如对细胞的起源、表型、功能分化等等。而ADSC越来 越被人们所接受，因为这一叫法更能反映出该细胞的来源和特性[13]。 2 ADSC的获取 ADSC与MSC 一样，在外形上表现似成纤维细胞。而且，ADSC在皮下脂肪中的 含量是十分丰富的。与骨髓来源间充质干细胞相比，ADSC的提取更方便。骨髓间充 质干细胞只是骨髓单个核细胞群中的极小一部分。通常通过麻醉下抽取骨髓，采用 分层离析的方法获取骨髓背单个核细胞群，而单个核细胞群中绝大部分是造血干细 胞，而通过培养瓶贴壁筛选后，骨髓间充质干细胞只占贴壁细胞的0.001%[5]。而A DSC的提取相对更容易，量更多。Zuk[6]等应用真空抽吸技术从人皮下抽取脂肪，通 过I型胶原酶消化贴壁的方法共从300 ml吸出组织中获得（2～6）×108个成纤维细 胞样细胞，用流式细胞技术检测获得的细胞表面ASO2（间充质来源细胞特异性抗原 ）表明绝大多数细胞（85%±12.8%）为间充质来源的细胞，仅有少量的外皮细胞、 内皮细胞和平滑肌细胞。脂肪前体细胞（可进一步分裂并分化为脂肪）也仅占0.02 %。也就是说，从1 ml抽吸组织可以获得的细胞数量级在105。我们的研究（尚未发 表）比较了犬的皮下脂肪和骨髓提取干细胞的能力也发现，每克脂肪可获取的贴壁 的原代基质细胞数在106个左右；而骨髓通过梯度分层离心的方法获得的单个核细胞 群约每毫升（0.5～1）×107。如果考虑到骨髓间充质干细胞只占其中的0.001%～0 .01%，则每毫升骨髓只可获得102～103数量级的MSC。而且在体外进行培养扩增，A DSC对培养基没有特殊要求，扩增迅速，经多代传培养，倍增时间保持稳定（约60 h）。AILHAUD GERARD申请的美国专利US2004229351[14]称，从成人脂肪组织中分 离得到的多能干细胞，具有端粒酶活性、HLA Ⅰ阴性表型（流式细胞仪检测）、正 常染色体组、具有至少130代分裂增殖的自我更新能力。而且脂肪组织含量丰富,远 大于骨髓组织,因而有可能从脂肪组织中分离出充足的基质干细胞,不经过培养而直 接用于细胞移植治疗。 3 ADSC的鉴定 ADSC与骨髓间充质干细胞十分相似，二者都代表了通过培养瓶内粘附法从脂肪 库中分离的基质细胞部分，只不过前者是来源于皮下脂肪，后者来源于骨髓脂肪。 二者的细胞表面抗原标志也大部分相同，仅有很小差异。Gronthos S[15]等研究发 现，人的ADSC与骨髓间充质干细胞表面标志CD9，CD10，CD13，CD29,CD34，CD44， CD49(d)，CD49(e)，CD54，CD55，CD59，CD105，CD146和CD166相同；De Ugarte D A[16]等人研究了5例脂肪抽吸术患者来源的骨髓间充质干细胞和脂肪干细胞表面显 型。将PLA脂肪细胞和BM-MSC分离、传代，然后通过流式细胞仪鉴定了细胞表面标志 。PLA和BM-MSC细胞均表达CD13, CD29，CD44，CD90，CD105，SH-3和STRO-1，而细 胞粘附分子CD49d(粘合素-α4),CD54(ICAM-1),CD34和CD106 (VCAM-1)的表达不同。 这些不同的细胞粘附分子与造血干细胞的归巢、动员和增殖有关。Nakagami等[17] 研究C57B1/6小鼠也发现ADSC表达Sca1(ly-6A/E)（干细胞抗原ly-6A/E，小鼠造血干 细胞标志分子）和CD44抗原，但不表达 c-kit(小鼠多能干细胞表面阳性分子标志之 一)，Lin(小鼠多能干细胞表面阴性分子标志)，CD11 b，CD31，CD34，CD45。而且 ，这些细胞表面标志随多次传代培养表达稳定。我们对大鼠的ADSC的研究发现，细 胞连续传代11代，细胞表面标记无改变。 从以上研究发现，不同的研究对于表面标志CD34是否阳性结果不同。有研究 [18]发现新分离未接触培养瓶的ADSC与经培养瓶培养后的ADSC细胞表面标志发生明 显变化：新鲜分离的ADSC中90%以上CD34阳性表达，但经3至5天体外培养后表达明显 减少。这可能可以解释以往不同的研究结果。 4 ADSC的多系分化能力 单从细胞表面标志是无法鉴定ADSC的。除了与MSC大部分标志相同，而且与成 纤维细胞更难区分。因为不仅在形态相似，而且表面细胞标志更是接近[19]。因此 单纯以细胞不表标志来鉴定ADSC明显不足。由于间充质干细胞与成体细胞最大的区 别在于它具有向不同的间质组织如骨、软骨、肌肉、肌腱，脂肪、神经、血及血管 组织多向分化的能力，因此进行多系定向诱导证明它的多向分化能力可能是较好的 鉴定干细胞的方法。不同研究已经证明皮下脂肪组织来源的基质细胞同MSC一样具有 多系分化的能力。体外诱导研究证明，在专门的诱导因子存在的条件下，ADSC可以 分化为脂肪细胞、骨和软骨细胞、（心）肌细胞[6，7]。但与MSC相比，ADSC分化为 脂肪细胞的效率更高，而MSC分化为骨和软骨细胞的能力更高[20]。 另外，还可以 诱导分化为肝细胞[21]、神经细胞等[22]。这些研究为ADSC的广泛应用拓宽了基础 。 5 ADSC可以作用有效的基因载体用于基因治疗 研究还发现，ADSC可以作为有效的治疗基因载体，与MSC不相上下。一项研究 [23]比较了ADSC与MSC对5型腺病素、致瘤逆转录病毒及慢病毒的转染效果发现，在 MOI值为14时慢病毒就可以获得较高的转染效率(>90%)，是致瘤逆转录病毒的4至5倍 ，而且不影响细胞的生长、传代和分化。在其它一些研究[24~26]中运用腺病毒转染 目的基因均获得良好的效果。 6 ADSC的旁分泌功能 ADSC 可以分泌具有生物活性的VEGF、HGF、TGF-β等多种促进血管新生的因 子[27，28]，在缺氧条件下，VEGF分泌明显增加高达5倍。用缺氧条件下的ADSC培养 上清可以加速内皮细胞的生长，减少内皮细胞的凋亡[28]。Hironori [13]等用定量 实时PCR分析的方法发现ADSC除了表达较高水平的VEGF、HGF、TGF-Β外，还可以高 表达PGF(placental growth factor),中度表达FGF(fibroblast growth factor)-2 和 Ang(angiopoietin)-1，低水平表达Ang-2。 7 ADSC的免疫调节作用 同MSC一样，ADSC也具有免疫压制效应，可以调节移植物抗宿主病（GVHD）。 Puissant B[29] 等发现，在体外ADSC不仅不会激活同种异体的非相容的淋巴细胞， 而且可以压抑丝裂原刺激后的混合淋巴细胞反应（MLR）和淋巴细胞增殖反应，并且 这种抑制作用呈脂肪干细胞细胞数量依赖性；这种作用必需是在与淋巴细胞有效接 触的条件下，若用通透性膜把ADSC与淋巴细胞隔离开，则抑制作用会减弱。研究认 为这一作用与ADSC的分泌作用无关。Yanez R[30]等通过对小鼠GVHD调节的研究发现 ，小鼠和人的ADSC的免疫调节特点与人的骨髓MSC相似；而且人的ADSC可以抑制人丝 裂原和异体T细胞刺激后的前淋巴细胞的增生和细胞因子的分泌；给移植半相合造血 干细胞的小鼠输注ADSC可控制致死性GVHD的发生，而有研究[31]发现骨髓MSC却不能 抑制在体GVHD。ADSC的这一作用特点似乎可用异体移植物的免疫排斥治疗。 8 棕色脂肪与BATDCs 脂肪组织又分为白色脂肪和棕色脂肪，二者在生长发育上存在基因的差别。白 色脂肪主要与能量的贮存有关，而棕色脂肪与能量的消耗有关[32]。Yamada Y等[3 3]从棕色脂肪中分离出来的基质细胞被命名为BATDCs（brown adipose tissue der ived cells），其中的CD29阳性细胞群比MSC和脐血来源干细胞更容易分化为心肌。 在给急性心梗大鼠的梗死区心肌移植CD29阳性的BATDC后，大鼠的梗塞面积和左室心 功能两项指标的改善显著优于白色脂肪ADSC细胞移植组和空白对照组。Yamada Y等 进一步研究[34]发现，CD133阳性的BATDCs本身不仅有较高的心肌细胞转化率，而且 ，这一组细胞还可以通过与骨髓来源MSC共培养时形成二价阳离子共价联接来诱导骨 髓来源的MSC转化为心肌细胞。 9 ADSC的应用展望 ADSC可以分化为多系组织细胞，这对于组织细胞替代和器官修复治疗是十分 有意义的。研究发现ADSC在体外可以分化为自发跳动的心肌细胞[35]，在体可以转 化为具有心肌细胞结构并有电压依赖性的钙通道和钾通道[36]，因此目前研究用AD SC来治疗急性心梗和严重心衰。本实验室在前面研究[37]中给结扎前降支动脉的犬 心梗模型坏死周边区心内膜下注射ADSC，发现可明显改善心梗后心功能。而成骨作 用可能用于骨髂的再生和修复[36]；ADSC的旁分泌作用可被用来治疗缺血性疾病： 有研究[13，28]用ADSC治疗双下肢缺血动物模型取得良好效果，可显著增加缺血下 肢的血流量及毛细血管密度。ADSC的成脂作用可用于整形和重建手术[39]。ADSC的 免疫压制效应使得ADSC可以实行异体移植，提高了ADSC临床应用的可操作性，还可 以在器官移植抗排异反应中发挥作用。另外，ADSC可以作为适合的基因载体为基因 治疗提供了新的途径[40]。 作者单位：北京 100853，解放军总医院心内科 作者简介：秦宇红，男，主治医师，博士研究生，研究方向：心肌梗死及心力衰竭 的干细胞治疗。 世界急危重病医学杂志2007；4（3）：1889-1892 |
回复此楼» 猜你喜欢
筑牢营养安全线：以精准检测，护健康基石
已经有0人回复
-
推荐一些20种氨基酸检测的实际应用案例
已经有0人回复
-
化学工程及工业化学论文润色/翻译怎么收费?
已经有298人回复
-
不合理蛙科研实验中的趣事：实验器材的 “乌龙”
已经有0人回复
-
不合理蛙科研实验中的趣事：和实验材料的 “斗智斗勇”
已经有0人回复
-
蛋白质检测：精准分析，解锁生物分子的密码
已经有0人回复
-
不合理蛙科研实验之小鼠实验：严谨设计，解析生命机制的重要载体
已经有0人回复
-
不合理蛙科研实验之重金属检测：精准筛查，守护健康与环境的防线
已经有0人回复
-
不合理蛙科研实验之“蛙测重金属我背锅三千”
已经有0人回复
-
不合理蛙科研实验之“鼠逃三次我发三篇SCI”
已经有0人回复
» 本主题相关商家推荐: (我也要在这里推广)
|
参考文献——可以找到不少经典文章 1 Doss MX, Koehler CI, Gissel C, et al. Embryonic stem cells: a promisin g tool for cell replacement therapy.J Cell Mol Med 2004 Oct-Dec;8(4):465 -473. 2 Siminiak T, Kalawski R, Fiszer D, et al. Autologous skeletal myoblast transplantation for the treatment of postinfarction myocardial injury: p hase I clinical study with 12 months of follow-up. Am Heart J 2004 Sep;1 48(3):531-537. 3 Zhang S, Jia Z, Ge J. Purified human bone marrow multipotent mesenchym al stem cells regenerate infarcted myocardium in experimental rats. Cell Transplant 2005;14(10):787-798. 4 van Laake LW, Hassink R, Doevendans PA, et al. Heart repair and stem c ells. J Physiol 2006 Dec 1;577(Pt 2):467-478. 5 Zuk PA, Zhu M, Mizuno H, et al. Multilineage cells from human adipose tissue: implications for cell-based therapies. Tissue Eng 2001;7:211-228 . 6 Zuk PA, Zhu M, Ashjian P,et al. Human adipose tissue is a source of mu ltipotent stem cells. Mol Biol Cell 2002;13:4279-4295. 7 Ogawa R, Mizuno H, Watanabe A, et al. Osteogenic and chondrogenic diff erentiation by adipose-derived stem cells harvested from GFP transgenic mice. Biochem Biophys Res Commun. 2004 Jan 23;313(4):871-877. 8 Safford KM, Hicok KC, Safford SD, et al. Neurogenic differentiation of murine and human adipose-derived stromal cells. Biochem Biophys Res Com mun 2002 Jun 7;294(2):371-379. 9 Xu Y, Malladi P, Wagner DR, et al. Adipose-derived mesenchymal cells a s a potential cell source for skeletal regeneration. Curr Opin Mol Ther 2005 Aug;7(4):300-305. 10 Lin TM, Tsai JL, Lin SD, et al. Accelerated growth and prolonged life span of adipose tissue-derived human mesenchymal stem cells in a medium using reduced calcium and antioxidants. Stem Cells Dev 2005 Feb;14(1):92 -102. 11 Guilak F, Awad HA, Fermor B, et al. Adipose-derived adult stem cells for cartilage tissue engineering. Biorheology 2004;41(3-4):389-399. 12 Kiwaki K, Novak CM, Hsu DK, et al. Galectin-3 stimulates preadipocyte proliferation and is up-regulated in growing adipose tissue.Obesity (Si lver Spring) 2007 Jan;15(1):32-39. 13 Hironori Nakagami, Ryuichi Morishita,et al. Adipose Tissue-Derived St romal Cells as a Novel Option for Regenerative Cell Therapy. Journal of Atherosclerosis and Thrombosis 2006; 13 (2):77-81. 14 stem cells from adipose tissue, and differentiated cells from said ce lls. US2004229351. 15 Gronthos S, Zannettino AC, Hay SJ, et al. Molecular and cellular char acterisation of highly purified stromal stem cells derived from human bo ne marrow.J Cell Sci 2003 May 1;116(Pt 9):1827-1835. 16 De Ugarte DA, Alfonso Z, Zuk PA, et al. Differential expression of st em cell mobilization-associated molecules on multi-lineage cells from ad ipose tissue and bone marrow.Immunol Lett 2003 Oct 31;89(2-3):267-270. 17 Seo MJ, Suh SY, Bae YC,et al. Differentiation of human adipose stroma l cells into hepatic lineage in vitro and in vivo. Biochem Biophys Res C ommun. 2005 Mar 4;328(1):258-264. 18 Planat-Benard V, Silvestre JS, Cousin B, et al. Plasticity of human a dipose lineage cells toward endothelial cells: physiological and therape utic perspectives. Circulation 2004; 109:656-663. 19 Ishii M, Koike C, Igarashi A, et al. Molecular markers distinguish bo ne marrow mesenchymal stem cells from fibroblasts[J].Biochem Biophys Res Commun 2005 Jun 24;332(1):297-303. 20 Liu TM, Martina M, Hutmacher DW, et al. Identification of common path ways mediating differentiation of bone marrow- and adipose tissue-derive d human mesenchymal stem cells into three mesenchymal lineages. Stem Cel ls 2007 Mar;25(3):750-760. 21 Seo MJ, Suh SY, Bae YC,et al. Differentiation of human adipose stroma l cells into hepatic lineage in vitro and in vivo. Biochem Biophys Res C ommun 2005 Mar 4;328(1):258-264 22 Kokai LE, Rubin JP, Marra KG. The potential of adipose-derived adult stem cells as a source of neuronal progenitor cells.Plast Reconstr Surg 2005 Oct;116(5):1453-1460. 23 Morizono K, De Ugarte DA, Zhu M, et al. Multilineage cells from adipo se tissue as gene delivery vehicles. Hum Gene Ther 2003 Jan 1;14(1):59-6 6. 24 Zhang X, Yang M, Lin L, et al. Runx2 overexpression enhances osteobla stic differentiation and mineralization in adipose--derived stem cells i n vitro and in vivo.Calcif Tissue Int 2006 Sep;79(3):169-178. 25 Zheng PH, Wei FC, Jin GY, et al. Experimental studies of human adipos e tissue-derived stromal cells transfected with ad-hBMP-2 gene. Hua Xi K ou Qiang Yi Xue Za Zhi 2006 Jun;24(3):195-198. 26 Yamashiro H, Inamoto T, Yagi M, et al. Efficient proliferation and ad ipose differentiation of human adipose tissue-derived vascular stromal cells transfected with basic fibroblast growth factor gene. Tissue Eng 2 003 Oct;9(5):881-892. 27 Rehman J, Traktuev D, Li J, Merfeld-Clauss S, Temm-Grove CJ, Bovenker k JE, Pell CL, Johnstone BH, Considine RV, and March KL: Secretion of an giogenic and antiapoptotic factors by human adipose stromal cells. Circu lation 2004; 109:1292-1298. 28 Nakagami H, Maeda K, Morishita R, et al. Novel autologous cell therap y in ischemic limb disease through growth factor secretion by cultured a dipose tissue-derived stromal cells . Arterioscler Thromb Vasc Biol. 200 5 Dec;25(12):2542-2547. 29 Puissant B, Barreau C, Bourin P, et al. Immunomodulatory effect of hu man adipose tissue-derived adult stem cells:comparison with bone marrow mesenchymal stem cells. Br J Haematol 2005 Apr;129(1):118-129. 30 Yanez R, Lamana ML, Garcia-Castro J, et al. Adipose tissue-derived me senchymal stem cells have in vivo immunosuppressive properties applicabl e for the control of the graft-versus-host disease.Stem Cells 2006 Nov;2 4(11):2582-2591. 31 Sudres M, Norol F, Trenado A, et al. Bone marrow mesenchymal stem cel ls suppress lymphocyte proliferation in vitro but fail to prevent graft- versus-host disease in mice.J Immunol. 2006 Jun 15;176(12):7761-7. 32 Sudres M, Norol F, Trenado A,et al. Bone marrow mesenchymal stem cell s suppress lymphocyte proliferation in vitro but fail to prevent graft-v ersus-host disease in mice. J Immunol 2006 Jun 15;176(12):7761-7767. 33 Yamada Y, Wang XD, Yokoyama S, et al. Cardiac progenitor cells in bro wn adipose tissue repaired damaged myocardium. Biochem Biophys Res Commu n 2006 Apr 7;342(2):662-670. 34 Yamada Y, Yokoyama SI, Wang XD, et al.Cardiac stem cells in brown adi pose tissue express CD133 and induce bone marrow non-hematopoietic cells to differentiate into cardiomyocytes Stem. Cells 2007 Feb 8;1-2. 35 Planat-Benard V, Menard C, Andre M, et al. Spontaneous cardiomyocyte differentiation from adipose tissue stroma cells.Circ Res 2004 Feb 6;94( 2):223-229. 36 Bai X, Pinkernell K, Song YH, et al. Genetically selected stem cells from human adipose tissue express cardiac markers. Biochem Biophys Res C ommun 2007 Feb 16;353(3):665-671. 37 夏菁，陈光辉，刘宏斌等. 脂肪间弃质干细胞移植对犬心肌梗死后心功能的影响 . 中国临床康复2006; 10（45）：33-35. 38 Weinzierl K, Hemprich A, Frerich B. Bone engineering with adipose tis sue derived stromal cells. J Craniomaxillofac Surg 2006 Dec;34(8):466-47 1. 39 Stosich MS, Mao JJ. Adipose tissue engineering from human adult stem cells: clinical implications in plastic and reconstructive surgery. Plas t Reconstr Surg 2007;119(1): 71-83. 40 Alpert JS. Are stem cells and genetic therapies ready for 'prime time '? Am J Med 2007 Feb;120(2):103-104. |
2楼2007-11-22 09:51:31
 |
3楼2007-11-24 06:33:54