神采干细胞：人体创伤修复师——干细胞

干细胞是什么？

神采干细胞介绍：

在急救创伤处理中，干细胞究竟起着怎样的作用？接下来，我们将会对这些问题进行更深入的研究。

干细胞是一种具有再生能力的多功能细胞，具有再生能力，在创伤修复、软骨愈合、创面感染等领域具有广阔的应用前景。目前，有关干细胞的研究大多集中于对其行为与作用的认识，尽管目前一些转化技术已进入临床阶段，但仍有很多问题有待解决。

干细胞生物学

再生细胞可以按照细胞的能力来划分，最好的是胚胎细胞，其次是多功能干细胞、祖细胞和前体细胞，它们都是天生的再生细胞，当然还有一些特殊的干细胞，比如外伤。干细胞是由内胚层、中胚层和外胚层三层发育而来的非分化细胞，能够自行再生并分化为各种成熟细胞。干细胞存在于身体的特定的局部微环境中，在那里，干细胞处于非分化的休眠状态。干细胞与相邻细胞的分化与自我保护是由许多分子机制所决定的。

本文重点讨论了四类与损伤愈合有关的细胞：骨髓间质干细胞、骨髓干细胞、脂肪干细胞、内皮祖细胞。其中， MSC、 HSC以骨髓为主， EPC主要分布于内皮细胞， ADSC则储存于脂肪组织。需要指出的是，现有的新技术可以把采集到的体细胞转变成诱导多能干细胞，从而使其具有再生潜能。

MSC是一种具有多种功能的干细胞，它能够在中胚层分化成成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞和骨髓细胞等多种类型的细胞。以CD105、CD73、CD90为主要特点。MSC可以从多个位置收集，包括肌肉，脂肪组织，骨髓和自体脐带。MSC是目前临床上被广泛关注的一种类型，因为MHC II型和协同刺激因子的存在，骨髓间质干细胞的免疫原性较差，且不会引起畸形，因此其在临床上具有更大的应用前景。

造血干细胞（HSC）可以向粒细胞或淋巴细胞分化，其特点是可以从骨髓和外周血中获取的标记物CD34、CD45、CD133、Thy1，并可用于白血病、淋巴瘤、骨髓功能不全等。

脂肪干细胞来自于脂肪组织，其作用类似于来自于骨髓的间质干细胞，其表征为CD90,CD73和CD44。内皮祖细胞（EPC）是一种潜在的血管新生，其周围的血液中含有CD34、Flk-1、Tie-2等标记物质。

神采干细胞总结：

损伤后干细胞的作用

外伤造成了组织的结构损伤，损伤了组织的灌注，并引起了炎症。干细胞在受到伤害时的生理反应，包括从睡眠中醒来，从原来的生活环境中转移到损伤的地方，最终分化为需要的特殊细胞。另外，病理炎症反应不但可引起干细胞功能紊乱，还可降低干细胞的数目，进而造成组织再生失败或其它不良后果。

很多趋化机制已经揭示了损伤后 MSC和HSC之间的迁移。这些信号通路之一为基质-1/特异性的趋化因子受体4 （SDF-1/CXCR4）轴，如下图所示。这个信号轴说明了干细胞在局部滞留和转移到损伤位置。CXCR4是一种能够与SDF-1结合的骨髓间质干细胞的受体。SDF-1是一种在脊髓内皮和间质细胞中表达的蛋白，在损伤后会在损伤部位生成SDF-1，其含量比骨髓更高，因此可以促使 MSC在损伤部位的迁移。SDF-1基因表达与HIF-1、 NO有关。在正常生理条件下，SDF-1的含量对保存骨髓间质干细胞是有益的。CXCR4受体的表达还促进了骨髓基质干细胞向SDF-1的迁移。

干细胞对创伤修复的影响

骨折可导致骨髓中MSC的增殖，使原存于骨髓及骨膜中的干细胞向受损部位转移。在骨折处，需要大量的干细胞来修补，而骨萎缩也与MSC缺失密切相关。

充分的血液供应对于移植和存活的干细胞至关重要。K, Atesok, K等人发现， EPC在骨折后的提纯 EPC促进了血管的增殖和加速骨折的愈合： EPC在骨折处的血管形成作用与促进了血管形成因子 hVEGF、hFGF2、hHGF44的局部水平升高；结果表明，骨髓间充质干细胞的迁移与小鼠骨痂的大小及强度有关。MSC在应用EPC后14天左右发生于骨折处。这些作用与骨髓间充质干细胞移植后的BMP-21 （BMP-21）表达密切相关。

研究表明，干细胞可以抵抗机械刺激。在体外实验中，干细胞可以对下列的刺激做出反应，如牵拉，压迫，剪切，震荡，超声波等。在拉伸、压迫和超声波的作用下，干细胞可以发生成骨分化。Dai等则发现，通过反重力对小鼠MSC的影响可以抑制其成骨分化。已有研究显示，在体外实验中，低强度的脉冲超声能加速MSC成骨的形成。

干细胞对软骨修复的影响

干细胞对关节软骨的修复和创伤性关节炎的修复具有重要作用。在损伤后， MSC从软骨细胞向纤维细胞的方向发展。在外伤中较少见的是，外伤可以导致干细胞的分化，并且与外伤后的骨关节炎密切相关。

应用干细胞注入关节可有效地改善外伤致软骨缺损。结果显示，在老鼠模型中，干细胞的注入不会引起软骨的修复。Saw等进行了50例软骨损害患者的临床实验：50例患者被随机分配，治疗组从血浆或玻尿酸中抽取自体干细胞，而对照组则只使用玻尿酸。每位患者均接受关节镜下的软骨穿刺和软骨成形，5周内接受膝关节内注射，18个月后行关节镜活检。

组织学和MRI结果表明，处理组与对照组比较，其软骨再生能力明显增强，而关节功能得分没有明显差异。Oroszco等人利用骨髓中的MSC对50例膝关节骨关节炎病人进行了研究，结果显示疼痛和功能得分有明显的提高。Vangsness等对半月板手术后关节内注入MSC进行了观察，结果显示，半月板组织的再生和疼痛评分均有所提高，并且在2年的追踪中未见明显的副作用。

MSC疗法有望改善关节炎及外伤后软骨缺损。本课题主要集中在确定MSC的来源、植入前如何进行体外移植和更安全的应用。有关治疗骨性关节炎的文献多有肯定，但尚需进一步的研究。尽管MSC在治疗骨性关节炎和PTSD时均以再生透明软骨为目标，但是两者之间存在着不同的微环境，因此尚不明确该疗法能否对PTSD同样有效。

干细胞对血管新生的影响

在伤口愈合过程中，保持良好的血液供应是治疗的重要手段。外伤可引起毛细血管的急性和迟发损害，包括直接伤害、血管阻塞、或由外科手术处理外伤引起的医疗伤害。损伤后，干细胞直接或间接地影响了血管新生。有研究显示， EPC进入损伤区域后，会直接影响到新的血管生成。其它的研究也证实了EPC通过调控生长因子和细胞因子来促进新生血管的形成。MSC和ADSC具有相似的促进血管新生的作用。这些干细胞具有促进血管再生的作用，可促进骨折愈合，促进毛细血管再生，促进伤口愈合，降低感染的并发症。

损伤后干细胞的炎性反应

干细胞具有免疫调节的作用， MSC能够产生抗炎、抗炎的作用，其作用是通过 Toll样受体等在损伤后的炎症反应中产生。TLR是一种能够与病原体分子及损害有关的模式分子结合的表面受体（一种内源性的物质，这些物质是从创伤后细胞的破坏中释放出来的，其中包含了线粒体 DNA (mtDNA)，高机动的编码框架-1蛋白和S100蛋白，这些可以活化免疫细胞。

在外伤后，由于嗜中性白细胞及巨噬细胞的活化，可能导致干细胞受损。当身体受到损伤时，嗜中性白细胞随干细胞一同向损伤部位转移，但是在损伤部位的位置却有差异。当嗜中性细胞被激活时，它会释放出活性氧，从而在不经意间破坏了包括干细胞在内的周边细胞。当损害程度达到一定程度时，嗜中性细胞活跃的状况（特别是在细胞凋亡后），干细胞就会受到损害。

外伤后的高炎症反应和G-CSF （粒细胞集落刺激因子）浓度的增高，可引起骨髓干细胞的造血功能损伤，从而诱发感染。在动物试验中， MSC可以逆转骨髓的损害。

当前的研究与前景

虽然国外的临床研究中心已经开展了大量的1、2、3阶段的临床研究，但是还没有开展过大量的临床实验。目前有关干细胞在骨折修复中的应用，目前已有的文献资料中，已有2项二级研究，并进行了大量的动物和基础研究。虽然干细胞疗法可以在损伤后通过组织再生和免疫调控来提高病人的预后，但是现有的研究成果并不完全一致。在进行干细胞疗法的临床应用之前，还有很多的难点要解决。在动物实验和临床实验中，我们还需要更多的实验来阐明干细胞对人体组织修复的影响。另外，这种可能的疗法能否带来功能性的提高和不良反应还需要进一步研究。

注：文中图片来源均已获得版权方授权

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