在临床研究或者临床应用中,常常有回输干细胞的案例。但是,干细胞在回输到人体后,它到底去哪里了呢?人体那么多器官和组织,干细胞进入人体后是怎么准确找到“生病”的器官进行修复的呢?
以上面图表中Patient 1为例,可以看到患者的肺部干细胞残留活性在10天之内从33.5%下降到了2.0%,而肝脏部位的残留活性,则在10天之内从2.8%提升到了13.5%,脾脏部位的干细胞提升的更多,达到了30.1%。
这篇论文,研究人员通过静脉回输患有2型糖尿病的小鼠来探究人脐带来源间充质干细胞(UC-MSC)的回输去向。
在经过大量的研究数据对比之后发现,干细胞通过静脉回输会先来到小鼠肺部,然后逐渐经血管来到血流丰富的脾与肝。但与对照组正常小鼠不同的是,患有2型糖尿病小鼠体内会有一定数量的UC-MSC归巢于的胰岛,也就是体内受损部位。
甚至这些归巢于胰岛的UC-MSC发挥了不俗的效用,在显微镜下可以看到小鼠的胰岛、肝脏、脂肪和肌肉中的M2巨噬细胞数量显著增加,这些巨噬细胞可以减轻病鼠的胰岛素抵抗,降低血糖。
这项临床实验也证实,干细胞会自动归巢于机体受损的部位,它就像自带GPS导航,能够自动去往它该去的地方。
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干细胞归巢效应——自带GPS导航
1、先从“归巢”“一词说起
“归巢”(homing)最早是指循环在血液中的淋巴细胞倾向于迁移到它们原先派生自那里的淋巴细胞部位,如淋巴结,这一回归现象称为“淋巴细胞的归巢”,这是1983年Gallation提出来的。后来“归巢“这一概念逐渐被引申至干细胞。
干细胞归巢,是指当机体缺血、缺氧、损伤时,机体内或者外源性间充质干细胞具有向损伤部位优势分布的特质[1],这个过程类似人体局部炎症反应后大量白细胞迁移至炎症周围。
概念:干细胞巢(niche)
干细胞巢(niche)即干细胞周围的微环境,一般包括与干细胞相邻的细胞,粘附分子及基质等,niche不仅给干细胞提供养分,同时还会“指导”干细胞的行动,决定着干细胞分化方向。不同的干细胞有不同的巢结构。
2、间充质干细胞(MSCs)的归巢
Saito[3]等首次提出间充质干细胞具有归巢能力,当机体组织受到某种刺激时,一些“休眠”的间充质干细胞被“唤醒”,归巢到损伤部位进行分化,替代损伤的细胞。归巢是间充质干细胞安全有效的应用于临床的关键。
微环境的改变是MSCs归巢的始动因素,当身体出现某个损伤,损伤部位的组织会表达多种趋化因子、黏附因子、生长因子等各种信号分子。不同的微环境分泌不同的信号分子,吸引MSCs定向到达该组织。干细胞归巢,最终归巢至骨髓、各个脏器、炎症及创伤部位,甚至归巢至病变病灶部位。
总的来说,间充质干细胞“归巢”的能力,就像内置了一部“智能GPS”导航系统,时刻引导着干细胞寻找“回家”的路,并定居其中,安居乐业。
参考文献
[2] In vivo tracking of 111In-oxine labeled mesenchymal stem cells following infusion in patients with advanced cirrhosis . https://doi.org/10.1016/j.nucmedbio.2011.03.008
[3] The homing of human umbilical cord-derived mesenchymal stem cells and the subsequent modulation of macrophage polarization in type 2 diabetic mice☆. https://doi.org/10.1016/j.intimp.2018.04.051
[4]邓蓉蓉,谢伊旻,谢林.间充质干细胞归巢的研究与进展[J].中国组织工程研究,2016,20(19):2879-2888.
[5]李晓庆,王欣,段建兴,何永静,魏亚婷,曾跃勤,刘文军.间充质干细胞归巢的检测方法[J].感染、炎症、修复,2018,19(01):48-51.