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世界华人消化杂志. 2003-07-15; 11(7): 1035-1036
在线出版日期: 2003-07-15. doi: 10.11569/wcjd.v11.i7.1035
骨髓源性肝干细胞的研究进展
杨明智, 彭志海
杨明智, 彭志海, 上海市第一人民医院普外科上海市 20080
通讯作者: 彭志海, 20080, 上海市第一人民医院普外科. hugo88＠163.net
电话: 021-33010900 传真: 021-63800900
收稿日期: 2002-10-29
修回日期: 2002-11-10
接受日期: 2002-11-16
在线出版日期: 2003-07-15

近年来干细胞研究取得了很大进展, 但是人类胚胎在研究中的应用一直备受争议, 因此有关成人体内某些干细胞的受重视程度日益增加. 骨髓中的某些干细胞可以演变成为与其组织发育或再生来源无关的细胞类型. 卵圆细胞是一种存在于肝脏实质的专能干细胞, 研究首先发现了人及动物肝内存在骨髓来源的卵圆细胞, 之后体外骨髓干细胞向肝干细胞的成功诱导, 使这种现象的存在得到了进一步证实. 骨髓干细胞分化为肝干细胞的发现提示他可能参与了体内肝组织细胞的再生及损伤的修复与替代, 并为难治性肝病的治疗提供了新的思路. 但是, 就目前研究状况而言, 许多方面尚存在疑问, 骨髓源性肝干细胞的临床应用价值如何还有待于进一步研究.

关键词: N/A
引文著录: 杨明智, 彭志海. 骨髓源性肝干细胞的研究进展. 世界华人消化杂志 2003; 11(7): 1035-1036
N/A
N/A
Correspondence to: N/A
Received: October 29, 2002
Revised: November 10, 2002
Accepted: November 16, 2002
Published online: July 15, 2003

N/A

Key Words: N/A
0 引言

干细胞参与胚胎的发育以及成熟个体多种组织的再生过程, 因此有关的基础及应用研究始终占据生命科学的前沿. 1999年代末, 克隆羊多利的诞生及其后不久的(1998)人胚胎干细胞(ES cells, embryonic stem cells)系的成功建立[1], 使干细胞研究受到世人空前的关注.由于伦理道德上存在争议, 人体的克隆已被各国政府禁止. 为此, 相关领域的科学家相继转移了科研方向, 开始了干细胞工程对器官移植和疾病治疗价值的探索.由于这些新的研究课题可以使人类直接受益, 所以好评如潮. 2000年, 美国《科学》杂志推举干细胞的研究与应用为21世纪最重要的研究领域.

1 骨髓干细胞可塑性的意义

除可来源于胚胎外, 成年个体的某些组织和器官中也存在一定数量的干细胞. 由于有关人类胚胎的研究同样受到伦理道德的限制, 成体干细胞的研究地位就愈显重要. 最近的有关实验与临床研究证实, 骨髓中的干细胞在特定环境下可分化成为多种无关的组织细胞, 这种跨胚层分化现象被称为横向分化(transdifferentiation), 而这种横向分化潜能被称为可塑性(plasticity). 骨髓干细胞易于采集, 可来源于自身, 其可塑性不但为组织器官损伤的修复提供了新思路, 而且使其成为一种理想的基因治疗的载体细胞, 并有可能成为干细胞工程用来克隆器官的一种新型'种子'细胞[2].

2 骨髓源性肝干细胞 (BDHSC bone marrow-derived hepatocyte stem cells) 的研究用途

由于供体器官来源缺乏, 肝移植治疗肝脏终未期疾病的应用受到限制. 于是, 人们设计出了生物人工肝(BAL)、肝细胞移植(HTx)作为肝移植的辅助或替代疗法, 用来治疗某些肝脏代谢性疾病、促进急性肝功能衰竭(ALF)的肝再生、或者在患者得到合适供体肝脏之前提供肝功能支持[3]. 对于肝细胞移植及生物人工肝, 原代肝细胞是理想供体, 但同样其来源缺乏; 除此之外, 原代肝细胞体外培养或体内移植后的增生及功能保持状况不甚理想. 因此, 肝干细胞甚至是成熟的肝实质细胞可源于骨髓细胞的横向分化, 更加具有重要的临床应用价值, 比如为肝基因治疗提供一种理想的细胞载体; 或在体外生产大量完全分化的肝细胞用来作为HT或BAL的供体细胞, 以解决供体缺乏. 同时自体来源的肝干细胞还可免除异基因或异种细胞所致的许多不便, 诸如免疫排斥、传染疾病等.

3 肝卵圆细胞 (oval cells)

肝卵圆细胞是最早被证明的一种可能的BDHSC, 与骨髓中的干细胞有许多相同的特征. 卵圆细胞是一种存在于肝脏实质的专能干细胞, 细胞核大, 呈卵圆形, 胞质少, 定位于移行胆管细胞(TDCs)和/或终末小胆管形成的Hering管. 研究证实卵圆细胞具备自我更新、多项分化潜能等肝干细胞的特征, 长期体外培养过程中, 保持自身特性的同时, 能够分化为成熟的肝细胞或胆管细胞.卵圆细胞CK 7, 8 & 18, 19、白蛋白、AFP、Thy-1、SCF/c-kit[4]、CD34、Flt-3R等标志表达阳性, 应用这些阳性标志可将其分离纯化.近期常用的方法有荧光活化细胞分类法[5]及免疫磁株分离法等. 成人肝脏中存在的卵圆细胞数目极少, 且处于休眠或静止状态, 目前有关肝卵圆细胞的观察均在肝脏严重受损的情形下, 比如在70%以上的肝切除、肝炎病毒感染、肝毒性物质(CCL4)或致癌物质(2AAF)、倒千里光碱[6]作用于肝脏等, 只是在自身肝脏大部分成熟的肝实质细胞增生受到抑制的情况下, 卵圆细胞才会被活化且便于观察.

4 体内BDHSC的研究

Petersen et al[7]、Theise et al[8,9]和Alison et al[10]的研究相继指出骨髓干细胞或造血干细胞能够在鼠肝内转化成为肝卵圆细胞甚至成熟的肝细胞和胆管细胞; 并证明了在接受过骨髓移植或肝移植的患者体内, 这种现象也同样存在. 在转化的肝细胞功能发挥的研究方面, 纯化的造血干细胞移植重建了Ⅰ型酪氨酸血症模型大鼠肝脏的生化功能, 使受体病情得到基本缓解[11]. 最近的一项研究指出, 受体体内的干细胞可进入移植的肝脏并分化为肝实质细胞, 而且这一现象在肝移植后的早期即可发生, 虽然数目极少, 但这种现象可能持续存在于长期存活的供体肝脏之中[12]. 相关资料中体内的BDHSC仅发生在病理条件下, 比如在接受骨髓移植或肝移植的动物及患者体内, Theise更发现: 在接受检测的骨髓移植和肝移植患者的肝内, 约4-43%的肝细胞和4-38%的胆管细胞来源于骨髓干细胞的横向分化, 而这种细胞的转化量似有随肝脏损伤的程度和时间的增加而增加的倾向.

最近的一项研究对骨髓干细胞的可塑性提出了质疑, 骨髓细胞和ES细胞在体外共同培养过程中发生了细胞融合(cell fusion)的现象, 少量融合的骨髓细胞转而表达ES细胞的许多特征. 这种现象提示如果骨髓干细胞与肝卵圆细胞发生融合为四倍体细胞, 进而表达卵圆细胞的某些特征.因此体内是否存在BDHSC出现疑问[13].

5 BDHSC的体外研究

体外研究证明, 用高浓度的HGF诱导体外培养的大鼠骨髓细胞, RT-PCR检测到白蛋白及AFP的表达, 免疫细胞化学也证实了该经诱导的细胞出现了AFP、白蛋白及CK8/18等肝前体细胞的特征性表达[14]. 应用磁株细胞筛选法分离人或大鼠骨髓细胞中的β2m-(β2-微球蛋白)/Thy-1+的细胞, 能够表达肝细胞的特征[15]. 这些BDHSC肝内移植后很快就整合入肝板, 并且分化为成熟的肝细胞, 而在体外培养的过程中加入胆汁化血清可促进他们向肝细胞方向分化, 这种分化机制可能与胆汁化血清存在某些体液信号有关. C1qRp可以作为从骨髓细胞中选择具有肝细胞分化潜能细胞的阳性标志[16].

6 BDHSC研究存在的问题

体外诱导骨髓干细胞的横向分化明确了其可塑性的存在. 骨髓干细胞可以生成肝细胞的机制, 为阐明肝损伤的修复机制增添了新内容, 并为肝病的治疗提供了新的思路, 同时其自身又存在许多问题. 由于目前相关研究技术的限制, 正常生理情况下体内是否存在骨髓干细胞横向分化还没有得到证实; 再者, 骨髓干细胞横向分化作为一种现象存在, 是否具有实际应用价值取决于细胞的转化量[17], 而真正意义上转化是完全功能上的转化(full functional conversion), 完全功能上的转化的基础是完全组织结构上的转化, 只靠现有的几个细胞的表面标志或基因的表达尚不足以说明骨髓干细胞真正意义上的转化.

骨髓中是否存在可以产生肝细胞的单一细胞亚群?或者是否所有骨髓干细胞在适合的环境中都能转化为肝细胞?一方面, 上述研究中仅用一些细胞表面标志从骨髓细胞中筛选具有肝细胞分化潜能的干细胞, 有可能忽略了许多这些标志阴性的却具肝细胞分化潜能的骨髓干细胞, 而且操作繁琐并有可能影响细胞的和生物学活性, 应用肝细胞某些功能进行筛选有可能避免以上不足. 另一方面, 体外诱导BDHSC也仅限于高浓度的HGF或胆汁化血清, 其他的肝损伤及肝再生状况(包括肝卵圆细胞活化的条件)是否可行、以及这种横向分化的基因调控和信号传导有待于更加深入的研究.

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