經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞在婦科疾病治療的前景

方 鴿，童國慶*

（上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬曙光醫(yī)院，上海 201210）

1 概 述

干細(xì)胞(stem cell)是指一類具有高度增殖潛能、自我更新能力以及高度分化能力的早期未分化細(xì)胞[1]。經(jīng)血源子宮內(nèi)膜間充質(zhì)干細(xì)胞是近年從健康女性經(jīng)血中分離出來具有多向分化能力的間充質(zhì)干細(xì)胞。經(jīng)血獲得不具有浸入性，來源廣泛，體外培養(yǎng)具有成體干細(xì)胞樣特征［2］，在婦科子宮內(nèi)膜損傷修復(fù)方面已有成功臨床醫(yī)用報(bào)道。是目前干細(xì)胞研究的熱點(diǎn)，現(xiàn)對(duì)經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞在婦科治療的研究進(jìn)展做一概述。

2 經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞的生物學(xué)特性及臨床前研究

2.1 經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞的的來源

子宮內(nèi)膜具有強(qiáng)大的再生能，功能層在月經(jīng)期脫落，在隨后的月經(jīng)循環(huán)中再由基底層再生。經(jīng)血源子宮內(nèi)膜間充質(zhì)干細(xì)胞來源于月經(jīng)血，月經(jīng)血主要通過月經(jīng)杯收集來自于健康成年女性，所需月經(jīng)血一般為5 mL，也被稱作來源經(jīng)血的自我更新細(xì)胞。經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞的提取與其他干細(xì)胞相比有更多優(yōu)勢(shì)，月經(jīng)血收集便捷，無創(chuàng)，且每個(gè)月都可以收集［2］。

美國科學(xué)家首先在子宮內(nèi)膜活檢組織中首次發(fā)現(xiàn)成骨細(xì)胞，證明了子宮內(nèi)膜中干細(xì)胞的存在［3］。美國Musina 領(lǐng)導(dǎo)的研究小組從健康女性的月經(jīng)血中得到重復(fù)分離的干細(xì)胞。2008年，日本的Hida領(lǐng)導(dǎo)的研究小組也利用女性月經(jīng)血成功分離培養(yǎng)出具有多重分化功能的干細(xì)胞[4]。2013年Gang 等從經(jīng)血中分離出該細(xì)胞并鑒定出為子宮內(nèi)膜組織間充質(zhì)干細(xì)胞［5］。

2.2 經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞的增殖

經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞的形態(tài)是典型的間充質(zhì)干細(xì)胞形態(tài)，以50～70 um的成纖維樣細(xì)胞為主，同一位患者細(xì)胞的增殖活性和分離的干細(xì)胞數(shù)量可能會(huì)因環(huán)境等外界因素的改變而變化，女性患有呼吸系統(tǒng)疾病或精神壓力較大可能會(huì)提取干細(xì)胞失敗。增殖活性隨著細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)間延長而降低，在老年患者上體現(xiàn)更加顯著，40歲以上的患者細(xì)胞培養(yǎng)15～18個(gè)月后會(huì)出現(xiàn)細(xì)胞生長被大幅抑制，然而30歲以下的患者提取分離的細(xì)胞可以培養(yǎng)4年以上甚至?xí)r間更長。來源于經(jīng)血的間充質(zhì)干細(xì)胞與臍血間充質(zhì)干細(xì)胞、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞相比，增殖活性更高[6］。

2.3 經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞的鑒定

經(jīng)血源性子間充質(zhì)干細(xì)胞陽性表達(dá)CD9，CD13，CD29，CD44，CD73，CD90，CD105，CD146，不表達(dá)造血標(biāo)志物CD11a、CD19、CD 34、CD45、CD117和HLADR。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞和脂肪組織來源間充質(zhì)干細(xì)胞表達(dá)CD105、CD73和CD90，不表達(dá)CD45，CD34和CD14［7］。有研究顯示W(wǎng)5C5可能會(huì)成為經(jīng)血源性子宮內(nèi)膜間充質(zhì)干細(xì)胞新的單一標(biāo)記物，與傳統(tǒng)的CD146和CD140相比較。首次發(fā)現(xiàn)移植標(biāo)記W5C5的經(jīng)血源間充質(zhì)干細(xì)胞在子宮內(nèi)膜基質(zhì)樣組織中表達(dá)，證明經(jīng)血源間充質(zhì)干細(xì)胞在體內(nèi)可以轉(zhuǎn)化為子宮內(nèi)膜細(xì)胞［8］。

2.4 經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞的分化

經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞經(jīng)過長時(shí)間的培養(yǎng)仍具有穩(wěn)定的染色體核型。與臍血間充質(zhì)干細(xì)胞相比，具有更高的分化潛能，可以分化成九種穩(wěn)定的細(xì)胞系，心肌細(xì)胞、上皮、神經(jīng)細(xì)胞、心肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、肝細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、成骨細(xì)胞、胰臟細(xì)胞［2］。經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞成脂分化能力更低，與來源骨髓、皮膚、脂肪的間充質(zhì)干細(xì)胞相比，成骨分化能力則沒有差異［6］。有研究在骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞和經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞成骨誘導(dǎo)中加入血清或人血小板釋放物，兩種培養(yǎng)基中，骨髓干細(xì)胞成骨分化鈣沉積水平均高于經(jīng)血源間充質(zhì)干細(xì)胞，但是用人血小板釋放物代替FBS誘導(dǎo)成骨分化鈣化后，則可改善經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化能力［9］。Khanjani等人比較經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞與骨髓干細(xì)胞肝細(xì)胞分化能力發(fā)現(xiàn)，經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞第一代、第三代白蛋白表達(dá)水平均高于骨髓干細(xì)胞，第三代經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞白蛋白、CK-18（細(xì)胞角蛋白18）和CYP7A1（膽固醇7α-羥化酶活性）在蛋白質(zhì)和RNA表達(dá)上均高于第一代和第二代?？紤]經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞無創(chuàng)易得性、不受倫理爭(zhēng)議，建議經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞為未來干細(xì)胞治療慢性肝病合適和安全的替代［10］。從月經(jīng)血或子宮內(nèi)膜組織培養(yǎng)的成纖維間質(zhì)細(xì)胞具有間充質(zhì)干細(xì)胞特征，并且表現(xiàn)向內(nèi)胚層、中胚層、外胚層的廣泛多向分化潛能[11]。

2.5 經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞免疫原性及安全性

在體外增殖實(shí)驗(yàn)中，與骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞相比，經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞顯示對(duì)外周血單核細(xì)胞抑制作用更低，產(chǎn)生更少的抑制因子。在基礎(chǔ)和激活條件下的比較，經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞表達(dá)的COX-2、IL-6水平明顯降低以及活化素A的低分泌，在免疫反應(yīng)中起重要作用的PDL-1的水平，與骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞相比，經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞沒有明顯上升。經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞與骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞相比遷移能力更強(qiáng)，注射干細(xì)胞一天后，經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞和骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的數(shù)量在肝臟、脾臟、小腸有顯著性差異。到第8天則無顯著性差異［12］。 經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞的異體移植的安全性首次在2007年首次證實(shí)，4 名患多發(fā)性硬化癥的女性患者通過靜脈或鞘內(nèi)注射的方式輸注經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞后12個(gè)月無副作用產(chǎn)生［13］。譚季春等人給7名嚴(yán)重Asherman綜合征患者自體移植經(jīng)血來源間充質(zhì)干細(xì)胞，所有患者均沒有發(fā)生免疫排斥應(yīng)及與干細(xì)胞相關(guān)的不良反應(yīng)［14］。

3 經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞的臨床應(yīng)用

在小鼠子宮內(nèi)膜修復(fù)與再生的模型中，經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞扮演著一個(gè)重要的角色，骨髓來源干細(xì)胞在子宮內(nèi)膜損傷修復(fù)中也可能發(fā)揮著作用，經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞不僅在子宮內(nèi)膜異位、Asherman綜合征、薄型子宮內(nèi)膜中發(fā)揮重要作用，在外生殖組織，如心臟、骨骼也發(fā)揮著作用[15]。經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞特異性標(biāo)記物的發(fā)現(xiàn)可以證實(shí)其在子宮內(nèi)膜增殖性疾病的作用，包括宮內(nèi)膜異位癥、子宮腺肌病和Asherman綜合征［11］。

3.1 在嚴(yán)重子宮內(nèi)膜損傷中的應(yīng)用

譚季春等人招募七例患有嚴(yán)重Asherman綜合征的不孕婦女，收集月經(jīng)血，在輔助生殖移植周期月經(jīng)第16天將分離提取培養(yǎng)的經(jīng)血來源子宮內(nèi)膜間充質(zhì)干細(xì)胞移植到子宮內(nèi)，五例患者子宮內(nèi)膜厚度達(dá)到7～8毫米，一例患者移植干細(xì)胞3個(gè)月后自然妊娠，另外四例患者有兩例妊娠。自體經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞移植可成為治療Asherman綜合征的潛在可行方式［14］。YanlingZhang等人建立了小鼠子宮內(nèi)膜損傷模型，觀察了經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞（MNSCs）在子宮內(nèi)膜損傷修復(fù)中的作用。干細(xì)胞移植后第7天子宮內(nèi)膜明顯加速修復(fù)，內(nèi)膜厚度增加，微血管密度增加，且干細(xì)胞組受孕率高于對(duì)照組（53.57%±14.29%，P＝0.014）。收集過濾經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞培養(yǎng)基,與臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞共培養(yǎng)，可降低過氧化氫誘導(dǎo)的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，促進(jìn)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移和血管生成。在基質(zhì)膠栓塞實(shí)驗(yàn)中也證實(shí)了經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞培養(yǎng)基的血管生成作用。此外，此研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞培養(yǎng)基可以激活A(yù)kt和ERK通路，并誘導(dǎo)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞中eNOS、VEGFA、VEGFR1、VEGFR2和TIE2的過度表達(dá)。經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞恢復(fù)受損子宮內(nèi)膜，提高子宮內(nèi)膜損傷的生育力，可能歸因于經(jīng)血源性間充質(zhì)干細(xì)胞誘導(dǎo)的血管生成［16］。

3.2 在子宮內(nèi)膜異位癥中的應(yīng)用

子宮內(nèi)膜異位癥的特征是宮腔外子宮內(nèi)膜的異位生長，有研究認(rèn)為子宮內(nèi)膜中提取分離到子宮內(nèi)膜間充質(zhì)干細(xì)胞，干細(xì)胞因?yàn)樵陆?jīng)期子宮內(nèi)膜的異常脫落逆行進(jìn)入腹腔，建立異位種植體，而引起子宮內(nèi)膜異位癥[11］。MGotte等人的研究認(rèn)為成體干細(xì)胞與子宮內(nèi)膜異位癥的病理學(xué)發(fā)病機(jī)制有密切關(guān)系，RNA結(jié)合蛋白Musashi-1與上皮祖細(xì)胞的生長、不對(duì)稱細(xì)胞分裂有密切關(guān)系，他們強(qiáng)調(diào)了子宮內(nèi)膜祖細(xì)胞Musashi-1的表達(dá)在子宮內(nèi)膜異位癥的作用，提出了子宮內(nèi)膜異位癥干細(xì)胞起源的概念［17］。子宮內(nèi)膜干細(xì)胞在早發(fā)型子宮內(nèi)膜異位癥患者子宮出血中扮演重要作用，據(jù)推測(cè)，脫落的子宮內(nèi)膜組織被阻塞在宮頸管，子宮內(nèi)膜組織中含有子宮內(nèi)膜上皮祖細(xì)胞和子宮內(nèi)膜干細(xì)胞，這些細(xì)胞迅速侵入或黏附在新生兒間皮，月經(jīng)初潮，雌激素升高，子宮內(nèi)膜上皮祖細(xì)胞被激活，導(dǎo)致了早發(fā)型子宮內(nèi)膜異位癥［18］。干細(xì)胞是否能作為子宮內(nèi)膜異位癥的潛在治療方式仍存在爭(zhēng)議，有研究表明異體脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞可能會(huì)維持或促進(jìn)異位內(nèi)膜組織的生長。間充質(zhì)干細(xì)胞存在于子宮內(nèi)膜中，可能參與了子宮內(nèi)膜的發(fā)病機(jī)制［19］。L.N.Xu等人將人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞與異位子宮內(nèi)膜共培養(yǎng)，觀察分析發(fā)現(xiàn)人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞通過上調(diào)相關(guān)基因的表達(dá)，抑制異位子宮內(nèi)膜細(xì)胞的增值，促進(jìn)異位子宮內(nèi)膜細(xì)胞的凋亡［20］。

3.3 在子宮腺肌病中的應(yīng)用

子宮腺肌病是一種常見的婦科疾病，影響8%-62%的育齡婦女［21］。子宮腺肌病與子宮內(nèi)膜的異常增生有關(guān)，有研究表明宮內(nèi)膜間充質(zhì)干細(xì)胞可能在子宮腺肌病的病理生理學(xué)發(fā)病機(jī)制發(fā)揮了重要作用［22］。Leyendecker等人提出慢性微小創(chuàng)傷促進(jìn)的子宮內(nèi)膜肌層慢性蠕動(dòng)，導(dǎo)致了組織損傷修復(fù)的反復(fù)循環(huán)，從而導(dǎo)致子宮腺肌病的發(fā)生［23］。局部雌激素的升高促進(jìn)子宮蠕動(dòng)和自體創(chuàng)傷形成，允許基底內(nèi)膜腺體和基質(zhì)穿透子宮肌層，組織損傷可能也會(huì)激活成體干細(xì)胞，破壞子宮內(nèi)膜干細(xì)胞龕而導(dǎo)致異位子宮內(nèi)膜病變的形成［24］。在Yi-Jen Chen等人的研究中，分離提取了正常子宮內(nèi)膜干細(xì)胞和子宮腺肌病患者子宮內(nèi)膜干細(xì)胞，通過微陣列比較基因雜交技術(shù)，發(fā)現(xiàn)COX-2基因在子宮腺肌病患者的表達(dá)上調(diào)，并且，COX-2抑制劑能顯著抑制子宮腺肌病患者間充質(zhì)干細(xì)胞在體外的遷移和侵襲。這使COX-2可能成為子宮腺肌病新的治療靶點(diǎn)［25］。

4 展 望

經(jīng)血來源子間充質(zhì)干細(xì)胞便于獲得、來源豐富、較強(qiáng)的增殖活性使它成為以細(xì)胞為基礎(chǔ)的婦科治療和其他再生醫(yī)學(xué)最有希望的潛在治療方式。目前還需更多的研究致力于干細(xì)胞的特異性標(biāo)記和基因標(biāo)記以確定各種細(xì)胞類型在體內(nèi)的活性作用，這將會(huì)加快干細(xì)胞在臨床運(yùn)用的進(jìn)程。