毛囊干細(xì)胞研究進(jìn)展

查姍姍，吳楠楠，張瑞，郭志良，王效杰

(1.沈陽(yáng)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)2011 級(jí)1 班，遼寧 沈陽(yáng) 110034;2.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院解剖學(xué)教研室)

毛囊干細(xì)胞 (hair follicular stem cells，HFSCs)具有多能性和自我更新能力，能分化成多種表皮細(xì)胞，形成毛囊、皮脂腺等表皮附屬器等，從而維持表皮的不斷再生，使表皮的凋亡與再生處于大致平衡的狀態(tài)，并可在表皮受到損傷后，及時(shí)對(duì)其進(jìn)行修復(fù)。HFSCs 還具有多方向分化潛能，可分化為脂肪、軟骨、骨、血管平滑肌、神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞等組織特異性細(xì)胞和造血細(xì)胞［1］。HFSCs 來(lái)源于皮膚、毛發(fā)，從患者自身獲取方法簡(jiǎn)單，數(shù)量極其可觀，是最容易獲得的干細(xì)胞來(lái)源之一，且沒(méi)有嚴(yán)重的并發(fā)癥，被認(rèn)為是一種理想的種子細(xì)胞，現(xiàn)已成為創(chuàng)傷修復(fù)和皮膚組織工程學(xué)研究的焦點(diǎn)之一［2］。本文將對(duì)HFSCs的定位、標(biāo)記物及多向分化方面的新進(jìn)展作一概述。

人們最初在毛球部發(fā)現(xiàn)有顯著細(xì)胞分裂現(xiàn)象，認(rèn)為毛球部是細(xì)胞分裂及毛囊長(zhǎng)期起始的重要部位，而目前普遍認(rèn)為HFSCs 存在于毛囊隆突區(qū)隆突部。耿松梅等［3］分離HFSCs 并體外培養(yǎng)，最終采用免疫熒光染色法，發(fā)現(xiàn)K19 陽(yáng)性細(xì)胞主要定位于毛囊外根鞘，隨毛囊周期性生長(zhǎng)有所遷移。此外，HFSCs 定位于隆突部還有以下合理性［4］:(1)隆突部位于毛囊恒定部的最下端，不同于毛球部隨毛囊周期不同存在周期性退化;而且作為毛囊恒定部的最低點(diǎn)，隆突部細(xì)胞能夠與退化期上移的毛乳頭密切接觸，相互作用，誘導(dǎo)出下一輪的毛發(fā)周期。移植研究證實(shí)，沒(méi)有毛乳頭存在，新一輪的毛發(fā)周期是不可能開(kāi)始的。(2)隆突部是一個(gè)突出點(diǎn)，當(dāng)拔毛時(shí)它是安全的，而毛球部在拔毛時(shí)則容易受到損傷。(3)隆突部血管豐富并有神經(jīng)分布。高表達(dá)，可能與干細(xì)胞特性的保持及鱗狀細(xì)胞化有關(guān)，故可用于標(biāo)記ESCs。

2.3 Lgr5 Lgr5 (GPR49)是G 蛋白耦聯(lián)受體家族成員之一，具有18個(gè)富含亮氨酸的重復(fù)單位和7個(gè)跨膜區(qū)域，是Wnt 信號(hào)通路的靶基因。最新研究證實(shí)Lgr5 是多種組織的干細(xì)胞標(biāo)記物，不僅表達(dá)在小腸和結(jié)腸干細(xì)胞上，在HFSCs 也是陽(yáng)性，并且和腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。Jaks等［1］研究發(fā)現(xiàn)從毛囊隆突區(qū)分離得到的表達(dá) Lgr5(Lgr5+)的細(xì)胞，為增殖活躍并可多向分化的干細(xì)胞群，能周期性地生成毛囊、表皮和皮脂腺。但Lgr5+細(xì)胞并不表達(dá)CD34，對(duì)毛發(fā)重建進(jìn)行分析測(cè)定發(fā)現(xiàn)，Lgr5+細(xì)胞的毛發(fā)再生率高于CD34+細(xì)胞，然而這些擁有干細(xì)胞特性的Lgr5+細(xì)胞呈現(xiàn)出活躍的周期生長(zhǎng)，這與原先認(rèn)為的ESCs 具有慢周期性不同，預(yù)示著一種周期活躍的干細(xì)胞存在于毛囊。Barker等［10］等也證明了這點(diǎn)，也就是LGR 蛋白在組織細(xì)胞的自我更新等方面有著及其重要的作用。

3 HFSCs 的多向分化潛能及其應(yīng)用

現(xiàn)有的組織工程皮膚只能起到簡(jiǎn)單的覆蓋作用及屏障功能，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)保護(hù)、排泄、感覺(jué)等全方位的功能。HFSCs 具有多向分化的潛能，隨著基因修飾技術(shù)的迅速發(fā)展，用一些目的基因修飾靶細(xì)胞，使其具有特定的生物學(xué)特性，如利用血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子、表皮生長(zhǎng)因子、促血管生成素、血管緊張素等基因修飾HFSCs，使其分化為具有特性的祖細(xì)胞，以解決目前人工皮膚修復(fù)中的缺陷，在治療燒傷、壓軋傷、切割傷等導(dǎo)致的皮膚大而積缺損方而具有一定的意義［11－12］。此外HFSCs 還能在不同環(huán)境中，分化形成神經(jīng)元、血管內(nèi)皮細(xì)胞等。

3.1 HFSCs 構(gòu)建組織工程尿道 彭文標(biāo)等［13］富集兔HFSCs 分離培養(yǎng)兔毛囊細(xì)胞，將HFSCs 接種于膀胱脫細(xì)胞基質(zhì)支架材料上，構(gòu)建組織工程化尿道，經(jīng)尿道造影和組織學(xué)檢查觀察缺損修復(fù)效果，結(jié)果顯示HFSCs K19、p63、β1 整合素表達(dá)陽(yáng)性，細(xì)胞與支架緊密貼附，細(xì)胞伸展適度且有基質(zhì)分泌，并且形成復(fù)層上皮結(jié)構(gòu)，AE1/AE3 染色陽(yáng)性。組織工程化尿道修復(fù)缺損后3個(gè)月，尿道造影顯示尿道平滑通暢。這也就意味著HFSCs 可用于修復(fù)兔尿道缺損。

3.2 HFSCs 修復(fù)坐骨神經(jīng)細(xì)胞 柯錦城等［14］將HFSCs 注入神經(jīng)，神經(jīng)再生能力明顯提高，功能也顯著恢復(fù)，坐骨神經(jīng)功能指數(shù)在實(shí)驗(yàn)組表現(xiàn)為早期改善。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，2 組大鼠的坐骨神經(jīng)纖維的密度和神經(jīng)細(xì)胞的數(shù)量都逐漸增多，而干細(xì)胞組神經(jīng)纖維的排列比對(duì)照組更為規(guī)則，呈一定的走行，更有利于信號(hào)的傳導(dǎo)。Nestin、CK19、β1 整合素在神經(jīng)組織上仍有較高表達(dá)，并可看到胞漿深染的陽(yáng)性神經(jīng)細(xì)胞克隆性增生，隨著時(shí)間延長(zhǎng)數(shù)量增多，呈集落樣;神經(jīng)纖維排列有序、連續(xù)性較好。

3.3 HFSCs 分化成神經(jīng)元 Liu等［15］研究證實(shí)毛囊隆突部及真皮乳頭處，巢蛋白標(biāo)記的HFSCs 均可在體外培養(yǎng)的條件下分化成神經(jīng)細(xì)胞及膠質(zhì)細(xì)胞，植入受傷的脊髓，能分化并促進(jìn)其修復(fù)。

4 展望

HFSCs 具有慢周期性，遇到創(chuàng)傷或體外環(huán)境改變時(shí)，可被激活而進(jìn)行增殖和向表皮及其相關(guān)附屬器細(xì)胞方向分化，其超微結(jié)構(gòu)及生化特征均具有未分化細(xì)胞的特點(diǎn)，具有自我更新能力和增殖潛能，可分裂產(chǎn)生短暫增殖細(xì)胞，且存在部位安全隱蔽，血供豐富，較易獲取，體外克隆形成能力強(qiáng)，在表皮修復(fù)中起著重要的作用。此外，HFSCs 在體外可被誘導(dǎo)分化成多種組織細(xì)胞，如尿道上皮細(xì)胞、坐骨神經(jīng)細(xì)胞、神經(jīng)元等，從而參與多種器官的體外重建及修復(fù)。隨著科技的進(jìn)步，HFSCs 各種標(biāo)記物的深入研究，HFSCs 的提取及誘導(dǎo)分化的研究，使HFSCs 的研究在組織工程領(lǐng)域?qū)⒕哂猩钸h(yuǎn)意義。這不但解決了人類(lèi)干細(xì)胞在來(lái)源有限的問(wèn)題;同時(shí)，采用患者自身的干細(xì)胞進(jìn)行移植治療，還可避免機(jī)體產(chǎn)生免疫排斥等不良反應(yīng)。但是，這些技術(shù)目前還不夠成熟，隨著HFSCs 的標(biāo)記、分離、培養(yǎng)、誘導(dǎo)及其鑒定技術(shù)的不斷完善，HFSCs 在生命科學(xué)領(lǐng)域?qū)⒕哂芯薮蟮膽?yīng)用價(jià)值。

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