干細胞修復放射性唾液腺損傷的研究進展

張少梅，歐忠輝，鄒敬才，于開濤，李齊宏，葛 成 綜述;徐小方 審校

(1.遵義醫(yī)學院附屬口腔醫(yī)院口腔內科，貴州遵義 563003;2.解放軍第三〇七醫(yī)院口腔科，北京 100071)

干細胞修復放射性唾液腺損傷的研究進展

張少梅1，2，歐忠輝1，鄒敬才2，于開濤2，李齊宏2，葛 成2綜述;徐小方2審校

(1.遵義醫(yī)學院附屬口腔醫(yī)院口腔內科，貴州遵義 563003;2.解放軍第三〇七醫(yī)院口腔科，北京 100071)

放射性口干癥是頭頸部腫瘤患者接受放療后的常見并發(fā)癥，嚴重影響患者的生存質量。絕大部分患者出現(xiàn)不可逆性唾液腺損失，目前尚無有效療法。近年來，隨著組織工程與干細胞領域的研究進展，干細胞治療為放射性口干癥提供了新的策略。本文就干細胞修復放射性唾液腺損傷的研究進展做一綜述。

干細胞;放射性口干癥

［Chinese Journal of Conservativedentistry，2015，25(6):384］

放射性口干癥(radiation-induced xerostomia)是指接受放療的頭頸部腫瘤患者因其唾液腺受到照射后發(fā)生不可逆性損傷而導致的唾液分泌量減少，可引起溝紋舌、猛性齲、進食困難、胃腸疾病、口腔黏膜疾病并發(fā)癥。據(jù)統(tǒng)計，每年約有50萬患者診斷為頭頸部腫瘤并接受放射治療，因放射治療所導致的唾液分泌功能障礙嚴重影響了患者的生活、生存質量［1］。由于涎腺組織是一種高度分化的組織，且對放射線高度敏感，頭頸部常規(guī)劑量的放療即可導致腺體組織的不可逆性損傷［2］。目前對放射性口干癥的患者主要采用人工唾液替代療法［3］。近年來隨著干細胞在再生醫(yī)學領域的研究進展，為涎腺組織損傷的修復提供了新的可能［4］，本文就干細胞治療放射性唾液腺損傷的研究進展作一綜述。

1 涎腺組織來源細胞

放射性口干癥主要是因為腺體組織受到放射性照射后腺泡細胞萎縮、腺泡死亡、唾液流量減少所造成的。因此在研究的初期，學者們首先考慮采用涎腺組織來源的細胞進行再生方面的研究。

1.1 頜下腺永生化細胞系

腺泡細胞為極性細胞，不便于培養(yǎng)與傳代，Quissel等［5-6］采用質粒轉染法將SV40病毒導入大鼠頜下腺組織細胞中建立了兩株永生化細胞系。該細胞能成功克隆出肌上皮細胞、導管細胞、鱗狀上皮細胞和腺泡上皮細胞株，并具有較強的傳代增殖活性，但由于“永生化”是惡性腫瘤細胞的特性，這使得學者們不得不質疑永生化細胞系的安全性。Aframian等［7］為了解決這個問題，應用復制缺陷重組逆轉錄腺病毒載體轉染腺泡細胞，使其表達單純皰疹病毒胸苷激酶自殺基因，從而提高了永生化細胞的生物安全性。有研究表明，永生化的細胞在體外不能合成緊密連接相關的重要蛋白ZO-1、occludin、claudin-1和claudin-2，因此也不能形成液體分泌所必需的滲透壓［8］，以及細胞間的緊密連接，所以不能形成極性單層組織，而這種極性單層組織則是人造涎腺器官所必須的。

1.2 涎腺上皮細胞

涎腺上皮細胞(Salivarygland epithelial cells)也是學者們探索的另一個途徑。由于體外培養(yǎng)的涎腺上皮細胞在傳代和增殖性方面均較差，不能長期保持細胞的生物活性。有研究者開始探索通過在培養(yǎng)基中添加有利于上皮生長和分化的因子等方法來進行涎腺上皮細胞的體外培養(yǎng)。Miho等［9］發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)體系中加入異亮氨酸、色氨酸等必需氨基酸能增強小鼠頜下腺細胞染色體結構的穩(wěn)定性，并促進細胞的傳代生長。Sabatini等［10］在成纖維細胞滋養(yǎng)層上接種猴的涎腺上皮細胞，經(jīng)過5次傳代培養(yǎng)仍能檢測到淀粉酶活性，表明該方法培養(yǎng)的涎腺上皮細胞雖經(jīng)5次傳代仍能保持其生物活性。雖然學者們?yōu)橄严偕掀ぜ毎拈L期傳代做出了巨大的努力，但因其為高度分化的組織，體外培養(yǎng)增殖受限，很難在臨床上推廣應用。

1.3 涎腺干細胞(Salivarygland stem cells)

隨著干細胞研究的迅速發(fā)展及多種干細胞的分離和鑒定，越來越多的研究者開始關注涎腺腺泡中是否也存在干細胞。Sugito等［11］(2004)首次從大鼠頜下腺中分離出了涎腺祖細胞，并將之進行萎縮腺泡的原位注射和示蹤，結果顯示:注射4周后PKH26標記的涎腺上皮細胞存在于萎縮的腺泡中，且大部分分布于腺泡和導管部位，而正常的涎腺腺泡中未發(fā)現(xiàn)涎腺上皮細胞。Kishi等［12］采用單克隆實驗對培養(yǎng)的小鼠頜下腺細胞進行了分離培養(yǎng)，并證實了幼鼠和成年鼠的頜下腺細胞中均存在涎腺干細胞或前體細胞。Lombaert等［1］也發(fā)現(xiàn)小鼠頜下腺細胞中存在干細胞，并初步證實干細胞處于腺泡組織內的導管部位;將該細胞擴增后移植到小鼠受損的涎腺組織中，可使涎腺的分泌功能有所 恢 復。Nanduri 等［13］、Lombaert 等［14］、Pringle等［15］也從小鼠的頜下腺細胞中成功分離出并陽性表達的c-Kit、CD133、CD49f和 CD24干細胞;將該類細胞注射于小鼠被放射性損傷的頜下腺局部后，能部分改善其頜下腺的功能。

Feng等［16］應用人涎腺良性腫瘤切除后的剩余組織細胞進行體外培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)所培養(yǎng)的細胞與上述培養(yǎng)的小鼠涎腺組織來源的細胞非常相似，同時還發(fā)現(xiàn)這種球狀細胞c-Kit+表達陽性，在體外具有自我更新的潛能，說明其具有干細胞的特點。以上結果提示，人的涎腺組織可能會有干細胞，而這種干細胞可能會有再生的潛能。

雖然涎腺干細胞在實驗室階段對受損的涎腺有一定的修復作用，但頭頸部腫瘤患者多為中老年人，其腺體已趨于萎縮，并且增殖能力也大大降低，加上經(jīng)歷頭頸部放射治療后，很難獲得足夠的自體來源的腺泡干細胞樣種子細胞。所以涎腺組織再生研究的重要課題仍是尋找合適的種子細胞。

2 胚胎干細胞

胚胎干細胞(embryonic stem cells，ESCs)因其具有多向分化的潛能，理論上應該能分化為腺泡細胞，但由于其成瘤性和倫理學的爭議等問題還有待解決，所以在組織工程方面的應用受到了限制。

3 骨髓來源干細胞

骨髓基質干細胞(bone marrow-derived cells，BMDCs)是存在于骨髓基質中的可在特定條件下分化為多胚層起源組織的非造血干細胞，因其具有多向分化的潛能，一直是干細胞研究領域的焦點，并被認為是組織工程較為合適的種子細胞來源。

呂漢孝等［17］發(fā)現(xiàn)，用頜下腺細胞裂解液能體外誘導小鼠BMSCs分化為具有分泌α-淀粉酶蛋白能力的腺泡樣細胞。黃曉明等［18］將SD大鼠的BMDCs與涎腺腺泡細胞進行共培養(yǎng)時發(fā)現(xiàn)，共培養(yǎng)1周后約有30%的BMDCs分化為腺泡樣細胞;共培養(yǎng)2周后腺泡樣細胞的比例達到約50%。Maria等［19］將成人的BMDCs與涎腺活體組織進行共培養(yǎng)時發(fā)現(xiàn)，20%～40%的BMDCs成功分化為涎腺腺泡樣細胞，說明此細胞能在一定條件下可分化為涎腺腺泡細胞，從而為干細胞治療放射性涎腺損傷提供了理論基礎。Sumita等［20］研究表明，將BMDCs經(jīng)靜脈輸入放射性損傷涎腺的小鼠模型后，能部分恢復小鼠涎腺的分泌功能。Lim等［21］用15Gy放射線照射小鼠建立放射性涎腺損傷的模型，并在其頜下腺局部直接注射BMDCs，結果顯示:實驗組的唾液分泌量比對照組高出了41%，其腺體的質量也有所增加;組織學分析發(fā)現(xiàn):實驗組的腺體組織中可見具有分泌功能的腺泡，僅有少量的凋亡細胞。上述研究結果提示，BMDCs在放射性涎腺損傷防治中可能會發(fā)揮作用。

4 脂肪來源基質干細胞

脂肪來源基質干細胞(adipose-derived mesenchymal stem cells，ADMSCs)是另外一種成體干細胞的有效來源，經(jīng)微創(chuàng)手術就可從捐獻者的體內抽離，而且脂肪組織比骨髓組織的間充質干細胞密度要高［22］。因此ADMSCs已被廣泛用于組織工程領域和其他再生醫(yī)學領域。

Kojima等［23］將 5 ×106個 ADMSCs原位注射到放射性唾液腺損傷小鼠的腺體，每周1次，連續(xù)注射5周后發(fā)現(xiàn)，實驗組小鼠的唾液流量可恢復到正常小鼠的75%，而對照組小鼠的唾液流量僅為正常小鼠的 50%。Lim等［24］通過尾靜脈注射ADMSCs，也獲得了類似的研究結果，即實驗組的唾液流量比未注射細胞的對照組顯著增加;HE染色顯示，實驗組的腺泡數(shù)比對照組有所增多;免疫組化分析顯示，實驗組的頜下腺組織中淀粉酶含量高于對照組。然而，ADMSCs應用于放射性涎腺損傷的研究目前尚處于體外實驗和動物實驗階段，尚未有臨床實驗的相關報道，此細胞能否用于人的放射性涎腺損傷及其作用機理還有待進一步研究。

5 臍帶間充質干細胞

臍帶間充質干細胞(Umbilical-cord MSCs，UCMSCs)是從臍帶的膠樣胚胎結締組織(即華氏膠)中分離提取的間充質干細胞［25］。人的UCMSCs不僅具有無限增殖的特性，同時還具有取材方便、分離培養(yǎng)方法簡便、細胞獲得率高、免疫原性低、無倫理道德爭議等優(yōu)點。

Xu等［26］發(fā)現(xiàn)，人的 UCMSCs在治療舍格倫綜合癥方面有顯著的療效。臨床實驗證明，在給舍格倫綜合癥患者靜脈注射UCMSCs12個月后，其唾液流量比注射前增加了約160%。其機制可能與UCMSCs的免疫調節(jié)功能有關，這種免疫調節(jié)功能為臨床上的免疫系統(tǒng)疾病的治療提供了新的可能。目前雖尚無關于UCMSCs治療放射性涎腺損傷的報道，但Xu等的研究為我們提供了一種可能。不過UCMSCs是否可以用于涎腺組織工程?是否可分化為腺泡細胞?其作用機理如何?均有待進一步研究。

綜上所述，干細胞研究的進展是再生醫(yī)學的基礎，目前已有不同來源的干細胞用到了再生醫(yī)學領域。但種子細胞的來源、分離及培養(yǎng)，各類干細胞能否被誘導分化為腺泡細胞，或者能否從涎腺中成功分離培養(yǎng)到涎腺干細胞，從而找到合適的種子細胞，以及其治療機制的探索等，都有待進一步研究解決。相信，隨著干細胞研究的不斷深入，其在臨床的應用障礙必定會一一突破，其治療放射性涎腺損傷也會變?yōu)榭赡堋?/p>

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Mini review:stem cells as potential therapy for radiation-induced xerostomia

ZHANG Shao-mei*，OU Zhong-hui，ZOU Jing-cai，YU Kai-tao，LI Qi-hong，GE Cheng，XU Xiao-fang
(*ZunYi Medical university，ZunYi 563003，china)

Hyposalivation underlying xerostomia is seen after radiotherapy for head and neck cancer and results indiminished quality of life for the individuals.Most of the patients have irreversibledamage to their salivaryglandsdue to irradiation therapy，there is no effective regenerative treatment yet.Stem cell therapy may provide a means to overcome this problem and improve the quality of life of the patients.This reviewdiscusses the current status in stem cell research with respect to their potential to attenuate salivaryglanddysfunction.

stem cell;xerostomia

R781.4

A

1005-2593(2015)06-0384-04

10.15956/j.cnki.chin.j.conserv.dent.2015.06.012

2015-05-05

北京市自然科學基金(7142121，7152108)

張少梅(1986-)，女，漢族，河北石家莊人。碩士生(導師:歐忠輝)

徐小方，E-mail:dentistxxf@hotmail.com

·綜述·