溶血磷脂酸在成體干細胞中的作用研究

趙曉靜 徐喜媛 烏日娜 常欣欣 趙麗琪 楊敬平

溶血磷脂酸在成體干細胞中的作用研究

趙曉靜1徐喜媛2烏日娜2常欣欣1趙麗琪1楊敬平2

目前干細胞移植治療臨床應(yīng)用非常廣泛，但干細胞因移植微環(huán)境的限制，生存率極低、生長速率過慢，細胞移植后短時間內(nèi)大量的供體細胞死亡，成為限制干細胞治療應(yīng)用的主要瓶頸[1]。溶血磷脂酸(LPA)是一種廣泛存在的生物活性磷脂，可轉(zhuǎn)導生物信號，參與調(diào)節(jié)細胞的多種生物學行為[2]，本文將探討LPA促進成體干細胞移植療效的機制。

LPA 的生物學特性

溶血磷脂酸 (Lysophosphatidicacid, LPA) 是內(nèi)源性的活性磷脂，由血小板、成纖維細胞、脂肪細胞和癌細胞分泌的存在于不同的組織、細胞中的小分子甘油磷脂酸[2]。LPA作為一種細胞間的磷脂信使，激活G蛋白偶聯(lián)受體，產(chǎn)生生長激素樣作用，從而引起廣泛的生物學效應(yīng)，在維持機體正常的生理功能、參與各種病理過程的發(fā)生發(fā)展等方面均起著重要的作用[3]。LPA 具有抗細胞調(diào)亡作用，表現(xiàn)為缺氧條件下增加心肌細胞存活率以及參與血管平滑肌增殖等[2-3]。LPA 在胞外及細胞器膜的磷酸脂磷酯酶(lipid phosphate phosphatase,LPP)作用下被轉(zhuǎn)化為單?；视?monoacylglycerol,MAG)，MAG被MAG激酶磷酸化，其產(chǎn)物又參與到LPA的合成代謝中。可見機體中LPA水平處于一種動態(tài)平衡狀態(tài)。胞內(nèi)的LPA 可以作為合成其它甘油糖脂的媒介分子，胞外的LPA通過與LPA的受體結(jié)合進行信號調(diào)控[3-4]。目前發(fā)現(xiàn)的幾種不同的LPA 受體(LPA receptor，LPAR),包括LPAR1-LPAR6，都耦聯(lián)了不同的G蛋白,并通過G蛋白激活下游多條信號通路，影響細胞的多種生物學行為[4]。

LPA對成體干細胞的作用

成體干細胞是一種多潛能的產(chǎn)后干細胞，來源于早期的中外胚層，可向多種細胞分化，并具有高度自我更新的能力[5]。成體干細胞包含種類較多，目前研究的熱點為間充質(zhì)干細胞(MSCs)、內(nèi)皮祖細胞(EPCs)和肺內(nèi)源性干細胞(LR-MSCs)。成體干細胞具有高度的擴增能力、良好的基因穩(wěn)定性，多次傳代后不發(fā)生變異現(xiàn)象，既能修復(fù)各種組織器官，又能與各種病毒載體結(jié)合進行各種基因的轉(zhuǎn)染，因此，成體干細胞可能成為新型細胞療法的首選細胞[6]。

一、LPA對MSCs移植的促進作用

目前已成功地從各種成熟組織中分離出多種間充質(zhì)干細胞，如骨髓間充質(zhì)干細胞、臍帶間充質(zhì)干細胞、脂肪組織來源干細胞、外周血來源間充質(zhì)干細胞等[5-6]。MSCs是一種多能干細胞,可向骨、軟骨、肌腱、脂肪、神經(jīng)以及心肌等組織分化。研究表明，MSCs在缺血心肌組織中存活,可以減輕梗塞左室病理性變薄和收縮功能不全[7]。MSCs向成骨細胞譜系分化，可用于治療臨界大小的骨缺損和不連續(xù)骨折[8]。骨髓間充質(zhì)干細胞(BMSCs)具有促有絲分裂的活性。BMSCs通過增強IGF-1(促生長因子)信號傳導，強化IGF-1增加成骨細胞增殖率、延緩成骨細胞的潛在老化的效應(yīng)，成為潛在的治療與年齡相關(guān)的骨缺損的最新細胞[7-8]。然而,干細胞移植后,由于體內(nèi)各種微環(huán)境的影響，導致存活率極低[1]。因此，如何提高移植后干細胞的數(shù)量是治療的關(guān)鍵。研究表明,LPA可以抗缺血缺氧所致的MSCs凋亡,且LPA促MSCs增殖與LPA濃度呈正相關(guān)[9]。LPA介導的多種生物學作用是通過與LPA各受體亞型結(jié)合后活化下游多條信號通路實現(xiàn)的。LPAR 1及LPAR 3特異性抑制劑介導了LPA促MSCs增殖，LPA可強化ERK的磷酸化,且抑制ERK的活性會導致LPA促增殖作用降低，表明LPA可能通過ERK通路調(diào)節(jié)MSCs的增殖[8-9]。另外一條通路是LPA活化ERK信號通路使c-myc表達上調(diào),而c-myc表達上調(diào)同樣可以促進MSCs增殖[10]。研究發(fā)現(xiàn)，博萊霉素誘導小鼠肺纖維化模型中肌成纖維細胞的招募是由LPA通過其Ⅰ型受體(LPA1)介導[11]。Huang等[12]的研究表明，博萊霉素誘導小鼠肺纖維化模型中BMSC是肌成纖維細胞的重要來源，BMSC遷移顯著減輕肺損傷，表明BMSC可能參與了肺纖維化。所以，LPA具有促進MSCs增殖及抑制MSCs凋亡的作用，可促進新型干細胞的療效。

二、LPA促進LR-MSCs修復(fù)及遷移

肺組織內(nèi)可以分離和定位一類成體干細胞群，被命名為肺內(nèi)MSCs (Lung-resident MSC，LR-MSCs)， LR-MSCs表現(xiàn)出較高的端粒酶活性，具有自我更新能力[13]。Linda Badri等[14]研究者發(fā)現(xiàn)，LR-MSCs移植后選擇性地定位在起源的肺組織肺泡角內(nèi)，緊密挨著肺泡II型細胞(肺泡上皮Ⅰ型細胞的祖細胞)，與肺泡和支氣管上皮細胞建立縫隙連接通訊并分泌KGF(KGF是上皮細胞增殖和分化的一個重要調(diào)控介質(zhì))。LR-MSCs下調(diào)支氣管肺泡灌洗液炎癥細胞數(shù)量并抑制T細胞增殖。這些特性為利用LR-MSCs修復(fù)肺損傷提供了可能性，肺損傷后再生的最理想細胞可能是肺內(nèi)源性干細胞群。LR-MSCs通過旁分泌或分化調(diào)節(jié)局部微環(huán)境，在肺部疾病治療中具有非常大的應(yīng)用前景。但是，肺中LR-MSCs的數(shù)量少[15]，因此，如何提高這些為數(shù)不多的LR-MSCs在損傷情況下的修復(fù)活性才是關(guān)鍵。

Linda等[16]研究組發(fā)現(xiàn)，肺移植患者BALF內(nèi)隨著LR-MSCs數(shù)量的提高LPA的濃度顯著提高；這種BAL促進LR-MSCs遷移并LPAR1 、LPAR3拮抗劑VPC12249可以抑制其遷移活性。LR-MSCs在肺移植和硬皮病患者肺部表現(xiàn)出強烈的體外對LPA的遷移反應(yīng)能力。研究發(fā)現(xiàn)肺氣腫導致的實質(zhì)組織破壞和修復(fù)能力受損時Wnt/β-catenin信號通路參與并表達下調(diào)，Wnt/β- catenin信號參與LR-MSCs分化為上皮細胞系，抑制Wnt/β-catenin通路可促進LR-MSCs向肺泡上皮細胞的分化，在體外LPA通過LPAR1激活β-catenin信號通路誘導LR-MSCs遷移[17]。這些數(shù)據(jù)表明了在體內(nèi)肺修復(fù)機制中Wnt/β-catenin信號起著至關(guān)重要的作用。因此，我們認為LR-MSCs可能通過LPA/LPAR1介導Wnt/β-catenin信號通路激活從而遷移至損傷部位并通過分化為肺泡上皮細胞使損傷修復(fù)。沉默LPA受體不僅廢除LPA誘導的LR-MSCs遷移，也阻止LPA誘導β-GSK3的磷酸化和β-連環(huán)蛋白核易位[15-17]。所以，LPA通過促進LR-MSCs遷移為治療肺部疾病提供了更大的發(fā)展空間。

三、LPA促進EPCs移植治療的作用

EPCs來源于骨髓，在某種因素刺激下(如缺血、缺氧、炎癥)從骨髓動員到外周血中定向分化為血管內(nèi)皮細胞，有助于血管修復(fù)和生成[18]。研究發(fā)現(xiàn)膿毒癥患者循環(huán)EPCs的數(shù)量明顯高于非膿毒癥的患者和健康對照組[19]。我們的前期研究[20]發(fā)現(xiàn)：EPCs在維持血管內(nèi)皮的修復(fù)機制的完整性起重要作用，還通過抑制淋巴細胞增殖、抗原呈遞細胞的成熟與活化，而具有一定的免疫抑制和炎癥調(diào)節(jié)作用。表明EPCs具有修復(fù)血管內(nèi)皮損傷及調(diào)控炎癥反應(yīng)失衡的作用，可能成為治療ARDS的切入點。

研究發(fā)現(xiàn)，EPCs可促進神經(jīng)干細胞向腦卒中損害區(qū)域趨化，局部微環(huán)境誘導兩者啟動神經(jīng)新生與血管新生修復(fù)損傷，兩者彼此互相促進，從而為有效解決缺血性腦卒中后神經(jīng)元缺失與血管閉塞這兩個病理損害提供了一種新的途徑[21]。因此EPCs可修復(fù)血管損傷及調(diào)節(jié)炎癥，為治療血管性疾病及炎癥性疾病提供新的策略。研究表明EPCs體外長期培養(yǎng)過程中自發(fā)分化和調(diào)亡，且在移殖后數(shù)小時內(nèi)大量的供體細胞死亡，表明單純移植EPCs細胞后治療效果欠佳[1]。研究表明EPCs加LPA預(yù)處理干細胞移殖EPCs可使損傷部位的炎癥反應(yīng)、免疫應(yīng)答反應(yīng)高表達及肺組織化R4mRNA恢復(fù)到損傷前水平[22]。研究表明，體外培養(yǎng)的EPC具備毛細血管管腔樣結(jié)構(gòu)說明EPC有分化管腔樣結(jié)構(gòu)功能、修復(fù)新血管內(nèi)皮特性。LPA預(yù)處理EPCs移殖治療大鼠肺損傷,大鼠外周血中EPCs的含量可顯著提高，同時R4mRNA、NF-KBmRNA的表達在肺組織被下調(diào),可顯著改善ALI[20-22]。

LPA作為胞外信號分子與G蛋白偶聯(lián)受體相互作用觸發(fā)間充質(zhì)信號通路,在細胞的多種生理功能中發(fā)揮眾多作用，其促進MSCs、LR-MSCs、EPCs干細胞增殖作用，在干細胞治療應(yīng)用中具有重要地位。但有關(guān) LPA、LPA 受體與成體干細胞的關(guān)系尚需進行更深探討。

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2017-04-20]

10.3969/j.issn.1009-6663.2017.11.043

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