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幹細胞回輸之後都到哪兒去了?它們為啥能“對症下藥”的呢?
- 由 蟠桃計劃 發表于 籃球
- 2022-05-22
巢能組什麼詞
在臨床研究或者臨床應用中,常常有回輸幹細胞的案例。但是,
幹細胞在回輸到人體後,它到底去哪裡了呢?
人體那麼多器官和組織,幹細胞進入人體後是怎麼準確找到“生病”的器官進行修復的呢?
今天,就跟大家聊聊:
幹細胞透過回輸之後是如何實現精準定位的?
1、
靜脈回輸後,幹細胞都到哪兒去了?
這個問題,刊登在《NUCLEAR MEDICINE AND BIOLOGY》上一篇文章
[1]
或許給出了答案,該項臨床研究中,研究人員透過給幹細胞打上“標記”,用來
追蹤它們在晚期肝硬化患者(伴有脾腫大)體內的活性分佈,以確定幹細胞透過靜脈回輸後的“行動路徑”。
從研究中可以看出,經靜脈回輸的MSC會
率先在肺部聚集
,待到2小時後,它們的蹤跡才能在肝臟及脾臟中被捕捉。但這種情況並非一成不變。研究人員觀測到,
MSC會逐漸逃離肺部,遷移到肝臟及脾臟中。到第10天的時候,肺、肝和脾的殘留活性對比已經發生了完全逆轉
。
△實驗用 (111) In-oxine 標記 MSCs ,以此跟蹤MSCs在體內的分佈
以上面圖表中Patient 1為例,可以看到患者的肺部幹細胞殘留活性在10天之內從33。5%下降到了2。0%,
而肝臟部位的殘留活性,則在10天之內從2.8%提升到了13.5%,脾臟部位的幹細胞提升的更多,達到了30.1%。
該研究說明,
幹細胞回輸是一個循序漸進的“動態”過程,
MSC在經靜脈回輸後,會先去往我們的肺部,緊接著它們順著血液流向,逐漸向肝和脾轉移。
那幹細胞透過靜脈回輸會一直遵循從肺部到肝臟、脾臟再到其他器官的固定路線嗎?
在一篇發表於國際期刊《International Immunopharmacology》的論文
[2]
,提到了這個問題。
這篇論文,研究人員透過靜脈回輸患有2型糖尿病的小鼠來探究人臍帶來源間充質幹細胞(UC-MSC)的回輸去向。
在經過大量的研究資料對比之後發現,幹細胞透過靜脈回輸會先來到小鼠肺部,然後逐漸經血管來到血流豐富的脾與肝。但與對照組正常小鼠不同的是,患有2型糖尿病小鼠體內會有一定數量的UC-MSC歸巢於的胰島,也就是體內受損部位。
甚至這些歸巢於胰島的UC-MSC發揮了不俗的效用,在顯微鏡下可以看到小鼠的胰島、肝臟、脂肪和肌肉中的
M2巨噬細胞數量顯著增加,這些巨噬細胞可以減輕病鼠的胰島素抵抗,降低血糖。
這項臨床實驗也證實,
幹細胞會自動歸巢於機體受損的部位,它就像自帶GPS導航,能夠自動去往它該去的地方
。
2、
幹細胞歸巢效應——自帶“GPS”的導航
歸巢——一直以來大家對於幹細胞擁有的這項“超能力”瞭解的都不是特別清楚,歸巢?歸哪個巢?為什麼它的機制又是怎樣的?對於身體來說,歸巢有什麼好處?
01、先從“歸巢”“一詞說起
“歸巢”(homing)最早是指迴圈在血液中的淋巴細胞傾向於遷移到它們原先派生自那裡的淋巴細胞部位,如淋巴結,這一回歸現象稱為
“淋巴細胞的歸巢”
,這是1983年Gallation提出來的。後來“歸巢“這一概念逐漸被引申至幹細胞。
幹細胞歸巢,
是指當機體缺血、缺氧、損傷時,機體內或者外源性間充質幹細胞具有向損傷部位優勢分佈的特質
[1]
,
這個過程類似人體區域性炎症反應後大量白細胞遷移至炎症周圍。
概念:幹細胞巢(niche)
即幹細胞周圍的微環境,一般包括與幹細胞相鄰的細胞,粘附分子及基質等,niche不僅給幹細胞提供養分,
同時還會“指導”幹細胞的行動,
決定著幹細胞分化方向。
不同的幹細胞有不同的巢結構。
02、間充質幹細胞(MSCs)的歸巢
Saito
[3]
等首次提出間充質幹細胞具有歸巢能力,當機體組織受到某種刺激時,一些“休眠”的間充質幹細胞被“喚醒”,歸巢到損傷部位進行分化,替代損傷的細胞。
歸巢是間充質幹細胞安全有效的應用於臨床的關鍵。
微環境的改變是MSCs歸巢的始動因素,當身體出現某個損傷,損傷部位的組織會表達多種趨化因子、黏附因子、生長因子等各種訊號分子。不同的微環境分泌不同的訊號分子,吸引MSCs定向到達該組織。
幹細胞歸巢,最終歸巢至骨髓、各個臟器、炎症及創傷部位,甚至歸巢至病變病灶部位。
總的來說,間充質幹細胞“歸巢”的能力
,就像內建了一部“智慧GPS”導航系統,時刻引導著幹細胞尋找“回家”的路,
並定居其中,安居樂業。
3、
間充質幹細胞(MSCs)歸巢的重要性
幹細胞“巢”作為一種特殊的微環境,是幹細胞存在的基礎,
“巢”透過不同訊號途徑調控著幹細胞的行為,使幹細胞的生長、更新和分化在生理條件下處於穩定平衡狀態。
對於歸巢機制目前尚不明確,但參與歸巢小組的成員很多,諸如趨化因子、生長因子和黏附因子等。
間充質幹細胞的使用方式通常包括全身回輸(動脈、靜脈)、區域性靶向介入等,然後利用其歸巢性修復特定損傷組織。
間充質幹細胞因具有
強大的增殖能力
,
多向分化能力
和
特殊的免疫調控能力
,在各種創傷修復的研究當中佔有越來越重要的地位,例如MSCs在神經退行性疾病、卵巢早衰和免疫疾病中的干預作用已成為當下的研究熱點,
而MSCs要發揮這些強大功能的前提則是需要有足夠數量的MSCs歸巢並存活於損傷的靶組織[4]。
歸巢性使得間充質幹細胞能夠廣泛應用於疾病干預,特別是系統性疾病修復的重要因素,在臨床上具有巨大的應用潛能。擁有“智慧GPS導航”的超能力,可以引導著間充質幹細胞去到我們體內需要修復的受損部位,幫助機體為我們修復體內組織器官的損傷。
隨著醫學科技的不斷髮展,間充質幹細胞的應用也越來越廣泛,作為人類寶貴的生物資源“間充質幹細胞”將給我們的未來健康帶來無限可能。
參考文獻:
[1] 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
[2] 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
[3]鄧蓉蓉,謝伊旻,謝林。間充質幹細胞歸巢的研究與進展[J]。中國組織工程研究,2016,20(19):2879-2888。
[4]李曉慶,王欣,段建興,何永靜,魏亞婷,曾躍勤,劉文軍。間充質幹細胞歸巢的檢測方法[J]。感染、炎症、修復,2018,19(01):48-51。