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间充质干细胞研究进展
【摘要】
间充质干细胞是一种源于中
胚层的早期干细胞，
具有多向分化潜能，
特定的条件下可分化为
骨细胞、软骨细胞和神经细胞等，支持造血，
具备低免疫原性和
免疫调节活性，
具有广泛的科研
和临床应用价值。本文针对间充
质干细胞的研究进展和在临床医学应用进行综述。
【关键词】
间充质干细胞、分化、免疫调节、应用
1
引言
间充质干细胞（
mesenchymal stem cell
s
，
MSC
）就是指在胚胎发育过程中
形成的成体间叶
组织（如骨髓基质、脂肪、胎盘和脐带等）中留存下来未分化的原始细胞
。
MSCs
主要存在于结
缔组织和器官
间质中，以骨髓中含量最为丰富，少量存在于血液及其他组织中。
MSCs
承担着支持造血系统细胞的使命，为造血干细胞的生长、分化及自我更新提
供重要的
微环境，还能分化为肌细胞、肝细胞、成骨细胞、软骨细胞等多种细胞。此外，
MSCs
还具有免
疫调节功能，通过细
胞间的相互作用及产生细胞因子抑制
T
细胞的增殖及其免疫反应
，发挥免
疫重建的功能。
MSCs
来源方便，易于分离、扩增和纯化，多次传代扩增后仍具有干细胞
特性。
MSCs
的这些特性，使其在自身免疫性疾病治疗和细胞
治疗等方面具有广阔的临床应用前景。
2
MSCs
的来源
最常见的
MSCs
来源是骨髓。外周血、脂肪和胎盘等组织也可进行
MSCs
提取。
此外，
越来越
多新的
MSCs
来源也逐渐被人们发现
，如图
1
，为
MSCs
的研究与应用提供了更丰富多样的供体。
a
b
图
1.
间充质干细胞的来源。
a
：骨髓
MSCs
的提取；
b
：
MSCs
的新来源
骨髓来源的
MSCs
来源方便
,
易于分离、
扩增和纯化
,
多次传代扩增后仍具干细胞特性
,
无免疫
排斥
,
体外基因转染率高并稳定高效表达外
源基因，且能最终分化成骨、软骨和神经等组织。
越来越多的
实验证明脐血能分离得到
MSCs
。脐血
MSCs
的形态、免疫表型和生长方式等生物
学特征与其他来
源的
MSCs
大致类似
[1]
。
1
Cheng
等从十字交叉韧带中发现了
MSCs
，
可诱导分化为软骨细胞、
脂肪细胞、
骨细胞等。十
字韧带可从全膝关节或交叉韧带重建手术的病人身上提取，有望成为
MSC
s
的一种可行来源
[2]
。
近期，人们还发现了一种新的
MSC
的来源——女性经血。从经血中提取
MSCs
是一
种新的、
无创且有效的提取人
MSCs
的方法。
大多数经血来源的
MSCs
具
有分化为肌细胞，
尤其是心肌细胞
的能力
[3
，
4]
。
Sanberg
等将经血源性
MSCs
体外诱导分化成神经元，用于脑修复
[5]
。
女性子宫内膜是一种周期性的高度再生组织，
一生中
可经历超过
400
次的脱落、
生长和分
化
过程。
Gragett
等在子宫内膜
中发现了小数目的
MSCs
，
可诱导分
化成心肌细胞、
神经细胞、
肝脏
细胞、
成骨细胞和脂肪细胞等九种细胞，为组织工程应用提供了一种新的
MSCs
来源
[6]
。
输卵管和子宫有着共同的起源，
在月经周期中，
输
卵管在内分泌作用下不断进行细胞生长和
再生，为精子和卵细胞融合、早期胚胎发育和子
宫着床提供独特的环境。
Jazedje
等发现来源于
输卵管的
MSCs
可以分化成脂肪细胞、
软骨细胞、
成骨细胞以及肌细胞等，
且易于分
离和扩增
[7]
。
3 MSCs
的分离与培养
3.1
密度梯度离心法
密度梯度离心法主要根据骨髓中细胞成分的比重不同
,
清除红细胞
,
分离提取骨髓单核细胞。
具体操作为：目前较常用
Percoll
液
(1.073g/mL)
和
Ficoll
液
(1.077g/mL)
进行密度梯度离心。
这种方法分离培养的
MSCs
大小均匀，纯
度较高，因此被广泛采用。
3.2
贴壁筛选法
贴壁筛选法即全骨髓法<
/p>
,
是根据
MSCs
贴壁生长而造血系细胞悬浮生长的特性
,
通过定期换液
除去不贴壁细胞
,
收集贴壁生长的
MSCs,
其纯度可达
95%
。
此法简单、
易行
,
所得细胞多能分化能力
和增殖能力好
,
也被广泛采用。
在实际工作中常将上述两种方法联合应用
,
操作简单
,
经过精细筛选可以提高纯度。
3.3
流式细胞仪（
FCM
）分离法
流式细胞仪分选法是根据细胞体积大
小不同及其表达的标志物的不同，
采用流式细胞仪进行
分选。<
/p>
MSCs
体积小、相对缺少颗粒，从而分离得到高纯度
MSCs
。
3.4
免疫磁珠分离法
免疫磁珠分离法是根据
MSCs
表面带有或缺失的
抗原成分进行正选或负选，
用抗体包被磁珠，
获得相对纯化的<
/p>
MSCs
。
由
于尚未发现
MSCs
具有特异性表面标志分子，且流式细胞仪分
离法和免疫磁珠分离法价格
昂贵，过程繁琐，对细胞活性影响较大，实验条件要求高，需
要大量的骨髓，因此流式细胞仪分
离法或免疫磁珠分离法一般不用作
MSCs
的分离培养，而用作
MSCs
的鉴定。
4
MSCs
的特征
4.1
形态特征
2
透射电镜下
MSCs
又分为两种不同的形态结构类型：
一种是处于相对静
息期的细胞，
核较大，
椭圆形，含
1<
/p>
个核仁，核质比大，胞质内细胞器少；另一种是处于相对活跃期的细胞，细胞体积
大于前者，核呈不规则形，有核袋及核突，含
2
～
3
个核仁，核质较小，胞质内有丰富的细胞器。
扫描电镜下
MSCs
表面
有微绒毛，说明细胞功能活跃，分泌能力强，可摄取大量营养物质以
供生长增殖所需；<
/p>
MSCs
分泌出丰富的细胞外基质，利于
MSC
的贴附生长和信号传递。
4.2
表面标志与鉴定
MSCs
缺乏特异性的表面标志物，
目前对于
MSCs
的鉴定也主要是根据它的形态、
功
能等，
且不
同来源的间充质干细胞的表面标志物也不尽相同。<
/p>
但有一个共识是
MSCs
不表达造血细胞
的表面标
志，如
CD34
、
CD45
和
CD14
，也
不表达与人白细胞抗原识别有关的共刺激分子
CD80
、
CD86
和
CD40
及主要组织相容性复合物
-II
类分子。
MSCs
通常具有间质细胞的表面抗原特征及内皮细胞、<
/p>
上皮细胞、
肌细胞的表面抗原等，
比如：
CD105
、
CD73
、
CD44
、
CD90
、
CD71
、
CD2
71
等以及
IL-1R
、
IL-3R
、
IL-4R
等
多种生长因子和细胞因
子的受体
[8]
。
5
MSCs
的生理功能与应用
5.1
MSCs
的多向分化
多分化潜能是
MSCs
最重要的生物学特征，
不同的体外诱导条件下，
MSCs
不仅
可以向多种中胚
层来源的成骨细胞、
软骨细胞和脂肪细胞等分化
，
还可以向外胚层来源的神经元细胞和上皮细胞
以及内胚层来源
的肠上皮细胞、肌肉细胞和肺细胞等分化，
如图
2
。
MSCs
具有取材方便、体外易
分离扩增、在适宜条件下可多向分化等特点，已成为生物组织工程中一种常用的种子细胞。
图
的多向分化
5.1.1 MSCs
与骨修复
研究证明，
MSCs
经过多个阶段才能分化
成为骨细胞。
Caplan
根据不同时期用特异性的抗体标
记成骨细胞的表面抗原，将演变过程进行了动态性的描述。其过程为：确定性骨祖细胞
-
前成骨
细胞
-
过渡型成骨细胞
-
分泌型成骨细胞
-
骨细胞性成骨细胞
-
骨细胞
[9]
。
3