陳耀凱 郭 艷

間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cells，MSCs）具有高增殖活性與多向分化潛能等干細(xì)胞特性，可在體外擴(kuò)增分化成為成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、心肌細(xì)胞及肝細(xì)胞等成體細(xì)胞。間充質(zhì)干細(xì)胞來(lái)源廣泛，存在于骨髓、臍帶血、脂肪、滑膜、骨骼肌、肝臟、胰腺和血管等多種組織或器官中，不同來(lái)源的MSCs在生物學(xué)特性上無(wú)顯著差異。骨髓源性間充質(zhì)干細(xì)胞（bone marrow-derived mesenchymal stem cells，BDMSCs）一直是干細(xì)胞領(lǐng)域的研究重點(diǎn)，但BDMSCs來(lái)源困難、取材不易，使其應(yīng)用前景受限。相對(duì)于BDMSCs而言，脂肪源性間充質(zhì)干細(xì)胞（adipose-derived mesenchymal stem cells，ADMSCs）來(lái)源豐富，取材容易，具有自我更新、多向分化和高增殖特性等重要干細(xì)胞特征，可望成為細(xì)胞工程和組織工程理想的種子細(xì)胞來(lái)源，已受到廣泛關(guān)注。

一、ADMSCs的生物學(xué)特性

2001年，Zuk等[1]首次從人類(lèi)皮下脂肪組織中分離出一種多能干細(xì)胞，該細(xì)胞形成的克隆具有自我更新能力并可分化為多種組織，此即ADMSCs。ADMSCs與BDMSCs形態(tài)學(xué)特征極為相似。細(xì)胞于接種12～24h后完全貼壁，細(xì)胞呈圓球形、紡錘形或梭形，細(xì)胞核居中，可見(jiàn)雙核或多核。隨傳代次數(shù)增加，圓球形細(xì)胞逐漸減少，細(xì)胞形態(tài)以紡錘形或梭形為主。

有關(guān)ADMSCs特異性表面標(biāo)志至今仍無(wú)統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，不同實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果不盡相同，這種差異可能與細(xì)胞分離、培養(yǎng)和純化方法存在差異有關(guān)。Zuk等[2]研究發(fā)現(xiàn)ADMSCs表達(dá)CD13 而不表達(dá) CD14、CD16、CD56、CD61、CD62E、CD104 和CD106。Gronthos等[3]通過(guò)流式細(xì)胞儀和免疫組化分析發(fā)現(xiàn)，ADMSCs蛋白質(zhì)表達(dá)與BDMSCs非常相似，可表達(dá)CD9、CD10、CD13、CD29、CD34、CD44、CD49d、CD49e、CD54、CD55、CD59、CD105、CD106、CD146 及 CD166。但與 BDMSCs不同的是，ADMSCs不表達(dá)Stro-1抗原。Rodriguez等[4]研究發(fā)現(xiàn)，ADMSCs表達(dá) CD44、CD105、CD49b、CD90 和 CD13 而不表達(dá)Stro-1、CD34、CD15、CD117、Flk-1、gly-A、CD133 和 HLR-DR。

在體內(nèi)外特定誘導(dǎo)條件下，ADMSCs可分化形成多種細(xì)胞類(lèi)型，如脂肪細(xì)胞、成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、肝細(xì)胞、心肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、胰腺內(nèi)分泌細(xì)胞等。體外培養(yǎng)中，ADMSCs倍增時(shí)間一般為2～4天[5]。細(xì)胞傳代相對(duì)穩(wěn)定、增殖旺盛，體外培養(yǎng)10代以后，細(xì)胞增殖速度仍無(wú)明顯減慢。傳代過(guò)程中端粒長(zhǎng)度保持穩(wěn)定，但端粒酶活性變化趨勢(shì)尚不肯定，有研究顯示端粒酶活性基本保持不變，但也有研究顯示端粒酶活性可能降低或消失[5]。

二、ADMSCs的多向分化潛能

與其他MSCs相似，ADMSCs在體外試驗(yàn)中可誘導(dǎo)分化成為成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、心肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞及肝細(xì)胞等成體細(xì)胞。

（一）分化為脂肪細(xì)胞 王樂(lè)禹等[6]采用傳代培養(yǎng)2～4代的ADMSCs，在含胎牛血清、青鏈霉素原液、地塞米松、胰島素和LIBMX的高糖DMEM培養(yǎng)基中誘導(dǎo)培養(yǎng)1周，結(jié)果細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)大量脂滴，油紅“O”染色可見(jiàn)胞漿內(nèi)有大量紅染顆粒，表明ADMSCs在特定條件下分化成為脂肪細(xì)胞。Dicker等[7]發(fā)現(xiàn)ADMSCs可表達(dá)成熟脂肪細(xì)胞的某些重要特征，在鄰苯二酚胺的刺激下表現(xiàn)出脂解能力，在α2-腎上腺素受體的介導(dǎo)下可表現(xiàn)出抗脂解活性且可分泌一些典型的脂肪細(xì)胞因子，如脂聯(lián)素、瘦素等。而且，ADMSCs在多次傳代后仍保持向脂肪細(xì)胞的分化能力。

（二）分化為成骨細(xì)胞 鞠曉東等[8]研究證實(shí)在呋塞米、抗壞血酸和β-甘油磷酸鈉的共同誘導(dǎo)下，ADMSCs堿性磷酸酶表達(dá)量增加，細(xì)胞基質(zhì)發(fā)生鈣化，骨橋蛋白、骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2（bone morphogenetic protein-2，BMP-2）開(kāi)始大量表達(dá)，表明其可分化為成骨細(xì)胞。ADMSCs向成骨細(xì)胞的分化過(guò)程受多種因子的調(diào)節(jié)，如Hattori等[9]研究發(fā)現(xiàn)BMP-2可上調(diào)Runx-2和骨橋蛋白基因的表達(dá)，促進(jìn)ADMSCs的成骨性分化。制瘤素（oncostatin M，OSM）可通過(guò)誘導(dǎo)堿性磷酸酶、Runx-2和骨鈣素的表達(dá)及增加細(xì)胞基質(zhì)鈣化而促進(jìn)ADMSCs向成骨細(xì)胞分化[10]。相反，成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子-2（fibroblast growth factor-2，F(xiàn)GF-2）則可抑制ADMSCs向成骨細(xì)胞分化[11]。

（三）分化為軟骨細(xì)胞 有研究顯示，在含有轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-1、胰島素和轉(zhuǎn)鐵蛋白的特定培養(yǎng)基誘導(dǎo)下，ADMSCs可向軟骨細(xì)胞分化，誘導(dǎo)后細(xì)胞表達(dá)前II型膠原蛋白和聚集蛋白聚糖mRNA基因。FGF-2可通過(guò)誘導(dǎo)N-鈣粘蛋白、轉(zhuǎn)錄因子Sox-9的表達(dá)而促進(jìn)ADMSCs向軟骨分化[12]。

（四）分化為心肌細(xì)胞 Rangappa等[13]采用5-氮胞苷（5-azacytidine，5-aza）在體外培養(yǎng)過(guò)程中誘導(dǎo)ADMSCs定向分化為心肌細(xì)胞，3周時(shí)可觀察到細(xì)胞出現(xiàn)自發(fā)搏動(dòng)并可表達(dá) α 肌動(dòng)蛋白（α-actin）、心肌肌鈣蛋白 I（C-TnI）等心肌細(xì)胞特異性標(biāo)志，研究者認(rèn)為ADMSCs可望成為心肌細(xì)胞移植的細(xì)胞來(lái)源之一。

（五）分化為血管內(nèi)皮細(xì)胞 ADMSCs具有向血管內(nèi)皮細(xì)胞分化的能力，誘導(dǎo)分化的血管內(nèi)皮細(xì)胞可分泌部分促血管生成因子，如血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子（hepatocyte growth factor，HGF）等。管利東等[14]利用脂肪抽提術(shù)從脂肪組織中分離出ADMSCs，將其在含有馬血清、地塞米松、尼克酰胺、VEGF和FGF等的DMEM培養(yǎng)液中誘導(dǎo)培養(yǎng)，結(jié)果誘導(dǎo)后細(xì)胞具有血管內(nèi)皮細(xì)胞的一些特性，能夠表達(dá)血管內(nèi)皮細(xì)胞特異性表面標(biāo)志CD34和vWF，具有很強(qiáng)的低密度脂蛋白攝取和前列環(huán)素代謝活力，并且在Matrigel凝膠中能夠形成毛細(xì)血管樣結(jié)構(gòu)。

（六）分化為神經(jīng)細(xì)胞 ADMSCs雖起源于中胚層，但可橫向分化為外胚層來(lái)源的神經(jīng)細(xì)胞。周進(jìn)等[15]用含有丁酸酯羥基茴香醚、KCL、丙戊酸、地塞米松和胰島素的培養(yǎng)液，誘導(dǎo)ADMSCs向神經(jīng)細(xì)胞分化。誘導(dǎo)后細(xì)胞出現(xiàn)類(lèi)似軸突和樹(shù)突樣結(jié)構(gòu)，有類(lèi)神經(jīng)元間網(wǎng)絡(luò)形成，表達(dá)神經(jīng)元特異性烯醇化酶。

（七）分化為胰腺內(nèi)分泌細(xì)胞 Timper等[16]在activin-A、exendin-4、HGF及五肽胃泌素的誘導(dǎo)下，成功將人類(lèi)ADMSCs分化成具有胰腺內(nèi)分泌表型的細(xì)胞。這些分化細(xì)胞表達(dá)Isl-1、Pax-6、Ipf-1、Ngn-3及胰腺內(nèi)分泌激素，如胰島素、胰高血糖素和生長(zhǎng)抑素。

三、ADMSCs在肝臟疾病中的應(yīng)用

在特定體外誘導(dǎo)條件下，ADMSCs具有向肝細(xì)胞分化的能力。Seo等[17]研究發(fā)現(xiàn)在HGF、OSM及二甲基亞砜（DMSO）的誘導(dǎo)下，ADMSCs逐漸向肝細(xì)胞分化，分化細(xì)胞表達(dá)白蛋白（ALB）和甲胎蛋白（AFP）等肝細(xì)胞表型，且具有攝取低密度脂蛋白及尿素合成功能。Banas等[18]研究發(fā)現(xiàn)，在HGF和FGF（FGF-1，F(xiàn)GF-4）的誘導(dǎo)下，來(lái)自于不同年齡患者的ADMSCs均可誘導(dǎo)為肝細(xì)胞樣細(xì)胞，這些細(xì)胞能夠表達(dá)多種肝特異性標(biāo)志及功能，如白蛋白合成、低密度脂蛋白攝取和氨代謝功能等。Yamamoto等[19]通過(guò)聚類(lèi)分析發(fā)現(xiàn)由ADMSCs分化而來(lái)的肝細(xì)胞和正常肝細(xì)胞在基因表達(dá)方面極為相似，表明ADMSCs經(jīng)特定誘導(dǎo)后可在基因水平上表達(dá)肝細(xì)胞的某些特征。

Banas等[20]最近研究發(fā)現(xiàn)，將ADMSCs移植到CCl4誘導(dǎo)肝損傷的裸鼠體內(nèi)，移植后受體裸鼠體內(nèi)血氨、尿酸、ALT及AST水平逐漸趨于正常，表明植入裸鼠體內(nèi)的ADMSCs對(duì)受損肝臟產(chǎn)生了明顯修復(fù)作用。他們還比較了ADMSCs、BDMSCs 及 NHDFs（normal human dermal fibroblasts，正常人皮膚成纖維細(xì)胞）誘導(dǎo)為肝細(xì)胞后在體外產(chǎn)生細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子的能力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)ADMSCs誘導(dǎo)的肝細(xì)胞在IL-1Rα、IL-6、IL-8、G-CSF、GM-CSF、MCP-1、NGF 和 HGF 的分泌量上要高于后兩者來(lái)源的肝細(xì)胞。IL-6是肝臟再生轉(zhuǎn)錄因子的關(guān)鍵誘導(dǎo)因子，是啟動(dòng)肝細(xì)胞再生早期信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制中不可缺少的重要組成部分。HGF能顯著促進(jìn)肝細(xì)胞再生，有利于肝細(xì)胞膜穩(wěn)定性及肝功能恢復(fù)，促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)和毛細(xì)血管再生。因此，作者認(rèn)為ADMSCs在促進(jìn)肝再生方面可能較BDMSCs更加有利。柳林等[21]經(jīng)肝動(dòng)脈途徑移植自體ADMSCs治療肝硬化患者8例，并與采用內(nèi)科綜合療法的10例肝硬化患者進(jìn)行對(duì)照研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)治療組血清ALT、ALB和PTA等肝功能指標(biāo)的變化優(yōu)于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。研究者認(rèn)為經(jīng)肝動(dòng)脈途徑移植自體ADMSCs治療晚期肝病短期療效確切。Vilalta等[22]研究發(fā)現(xiàn)，人類(lèi)ADMSCs移植入人體后，細(xì)胞增殖狀態(tài)穩(wěn)定，且移植后8個(gè)月內(nèi)并未發(fā)現(xiàn)受體組織發(fā)生染色體異常及腫瘤形成。研究者認(rèn)為ADMSCs移植可作為一種新型治療方法用于臨床治療終末期肝臟疾病，且肝臟是ADMSCs體內(nèi)定植的首選器官。

有關(guān)ADMSCs的研究還發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的現(xiàn)象，即ADMSCs對(duì)原位肝移植后排斥反應(yīng)的發(fā)生有一定抑制作用，具體機(jī)制尚未完全明了，可能是因?yàn)锳DMSCs干擾了樹(shù)突狀細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞或NK細(xì)胞的功能而發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用[23]。Wan等[24]新近研究發(fā)現(xiàn)，移植的ADMSCs可明顯抑制受體源性T淋巴細(xì)胞增殖，并且可顯著減輕原位肝移植大鼠模型急性排斥反應(yīng)的發(fā)生率及嚴(yán)重程度。免疫抑制劑他克莫司（Tacrolimus）治療慢性肝移植物抗宿主?。℅VHD）可導(dǎo)致進(jìn)行性腎功能損害，F(xiàn)ang等[25]對(duì)此類(lèi)患者采取停用他克莫司給予ADMSCs移植治療，結(jié)果GVHD很快得到緩解，腎臟功能也有所改善，表明ADMSCs有可能作為一種臨床治療器官移植排斥反應(yīng)的新方法。

四、小結(jié)與展望

綜上所述，ADMSCs具有強(qiáng)大增殖能力和多向分化潛能，有可能成為多種疾病治療的細(xì)胞來(lái)源，但ADMSCs研究時(shí)間較短，因而研究深度不及其他類(lèi)型的MSCs，諸如ADMSCs分離培養(yǎng)、誘導(dǎo)分化及安全性等均有待進(jìn)一步深入研究。今后的研究可能集中于以下幾個(gè)方面：（1）確定ADMSCs特異性細(xì)胞標(biāo)記，并在此基礎(chǔ)上建立穩(wěn)定的分離與純化方法；（2）基于不同分化方向建立不同的誘導(dǎo)分化方法，并盡量使之標(biāo)準(zhǔn)化、高效化；（3）致瘤性風(fēng)險(xiǎn)是制約干細(xì)胞臨床應(yīng)用的重要因素，ADMSCs亦不例外，因此對(duì)于其安全性的評(píng)價(jià)也將是一個(gè)重要研究方向。

[1]ZUK PA，ZHU M，MIZUNO H，et al.Multilineage cells from human adipose tissue：implications for cell-based therapies[J].Tissue Eng，2001，7（2）：211-228.

[2]ZUK PA，ZHU M，ASHJIAN P，et al.Human adipose tissue is a source of multipotent stem cells[J].Mol Biol Cell，2002，13（12）：4279-4295.

[3]GRONTHOS S，F(xiàn)RANKLIN DM，LEDDY HA，et al.Surface protein characterization of human adipose tissuederived stromal cells[J].J Cell Physiol，2001，189（1）：54-63.

[4]ANNE-MARIE R，DIDIER P，CLAUDE A，et al.Transplantation of a multipotent cell population from human adipose tissue induces dystrophin expression in the immunocompetent mdx mouse[J].J Exp Med，2005，201（9）：1397-1405.

[5]IZADPANAH R，TRYGG C，PATEL B，et al.Biologic properties of mesenchymal stem cells derived from bone marrow and adipose tissue[J].J Cell Biochem，2006，99（5）：1286-1297.

[6]王樂(lè)禹，姜平，高建華，等.分離與培養(yǎng)人脂肪組織間充質(zhì)干細(xì)胞的研究 [J].現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，2006，6（4）：35-36.

[7]DICKER A，LE BLANC K，ASTROM G，et al.Functional studies of mesenchymal stem cells derived from adult human adipose tissue[J].Exp Cell Res，2005，308（2）：283-290.

[8]鞠曉東，婁思權(quán)，田華，等.脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞的基本生物學(xué)特性及向成骨細(xì)胞誘導(dǎo)分化的實(shí)驗(yàn)研究 [J].中華實(shí)驗(yàn)外科雜志，2004，21（6）：654-656.

[9]HATTORI H，ISHIHARA M，F(xiàn)UKUDA T，et al.Establishment of a novel method for enriching osteoblast progenitors from adipose tissues using a difference in cell adhesive properties[J].Biochem Biophys Res Commun，2006，343（4）：1118-1123.

[10]SONG HY，JEON ES，KIM JI，et al.Oncostatin M promotes osteogenesis and suppresses adipogenic differentiation of human adipose tissue-derived mesenchymal stem cells[J].J Cell Biochem，2007，101（5）：1238-1251.

[11]QUARTO N，LONGAKER MT.FGF-2 inhibits osteogenesis in mouse adipose tissue-derived stromal cells and sustains their proliferative and osteogenic potential state[J].Tissue Eng，2006，12（6）：1405-1418.

[12]CHIOU M，XU Y，LONGAKER MT.Mitogenic and chondrogenic effects of fibroblast growth factor-2 in adipose-derived mesenchymal cells[J].Biochem Biophys Res Commun，2006，343（2）：644-652.

[13]RANGAPPA S，F(xiàn)EN C，LEE EH，et al.Transformation of adult mesenchymal stem cells isolate from the fatty tissue into cardiomyocytes[J].Ann Thorac Surg，2003，75（3）：775-779.

[14]管利東，李紹青，王韞芳，等.人脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞體外血管內(nèi)皮細(xì)胞分化 [J].科學(xué)通報(bào)，2006，51（13）：1536-1540.

[15]周進(jìn)，田國(guó)萍，吳麗華，等.人脂肪組織源性干細(xì)胞分化為神經(jīng)元樣細(xì)胞的能力及可塑性 [J].中國(guó)組織工程研究與臨床康復(fù)，2008，12（3）：420-423.

[16]TIMPER K，SEBOEK D，EBERHARDT M，et al.Human adipose tissue-derived mesenchymal stem cells differentiate into insulin，somatostatin，and glucagon expressing cells[J].Biochem Biophys Res Commun，2006，341（4）：1135-1140.

[17]SEO MJ，SUH SY，BAE YC，et al.Differentiation of human adipose stromal cells into hepatic ineage in vitro and in vivo[J].Biochem Biophys Res Commun，2005，328（1）：258-264.

[18]BANAS A，TERATANI Y，YAMAMOTO Y，et al.Adipose tissue-derived mesenchymal stem cells as a source of human hepatocytes[J].Hepatology，2007，46（1）：219-228.

[19]YAMAMOTO Y，BANAS A，MURATA S，et al.A comparative analysis of the transcriptome and signal pathways in hepatic differentiation of human adipose mesenchymal stem cells[J].FEBS J，2008，275（6）：1260-1273.

[20]BANAS A，TERATANI T，YAMAMOTO Y，et al.IFATS collection：In vivo therapeutic potential of human adi－pose tissue mesenchymal stem cells after transplantation into mice with liver injury[J].Stem Cells，2008，26（10）：2705-2712.

[21]柳林，楊海山，孫昱，等.自體脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞對(duì)晚期肝病影響的初步臨床研究[J].中國(guó)實(shí)驗(yàn)診斷學(xué)，2007，11（4）：473-476.

[22]VILALTA M，DEGANO IR，BAGO J，et al.Biodistribution，long-term survival，and safety of human Adipose tissue-derived mesenchymal stem cells transplanted in nude mice by high sensitivity non-invasive bioluminescence imaging[J].Stem Cells Dev，2008，17（5）：993-1003.

[23]AGGARWAL S，PITTENGER MF.Human mesenchymal stem cells modulate allogeneic immune cell responses[J].Blood，2005，105（4）：1815-1822.

[24]WAN CD，CHENG R，WANG HB，et al.Immunomodulatory effects of mesenchymal stem cells derived from adipose tissues in a rat orthotopic liver transplantation model[J].Hepatobiliary Pancreat Dis Int，2008，7（1）：29-33.

[25]FANG B，SONG Y，ZHAO RC，et al.Using human adipose tissue-derived mesenchymal stem cells as salvage therapy for hepatic graft-versus-host disease resembling acute hepatitis[J].Transplant Proc，2007，39（5）：1710-1713.