張華鋒趙 佳

1. 山東省青州市人民醫(yī)院泌尿外科（青州 262599）;2. 山東省濰坊醫(yī)學(xué)院附屬益都中心醫(yī)院

精原干細(xì)胞在男性生殖醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀

張華鋒1趙 佳2

1. 山東省青州市人民醫(yī)院泌尿外科（青州 262599）;2. 山東省濰坊醫(yī)學(xué)院附屬益都中心醫(yī)院

干細(xì)胞是具有自我更新、分化和移植后能夠向特定組織種群分化的一類原始細(xì)胞。近年來(lái)，隨著干細(xì)胞技術(shù)發(fā)展，從基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)到臨床應(yīng)用（神經(jīng)系統(tǒng)疾病、血液病、自身免疫性疾病）等治療取得突破性進(jìn)展。根據(jù)其發(fā)育階段，干細(xì)胞通常被分為胚胎干細(xì)胞、成體干細(xì)胞。精原干細(xì)胞（Spermatogonial stem cells SSCs）隸屬成體干細(xì)胞，同樣具有自我更新和分化潛能。

一、精原干細(xì)胞的定義及其分化調(diào)控

（一）精原干細(xì)胞的定義、分類

SSCs是來(lái)源于分化程度低的生殖母細(xì)胞，一次分裂可形成兩個(gè)分化細(xì)胞，也可形成一個(gè)分化細(xì)胞和一個(gè)干細(xì)胞等獨(dú)特復(fù)制方式，但這種自我更新和分化方式受到周密調(diào)控。

成年鼠睪丸內(nèi)有35000個(gè)SSCs，小鼠精原細(xì)胞分為3類：A型、中間型、B型。A型精原細(xì)胞中分化程度較低的為單個(gè)A型（As）、成對(duì)A型（Ap）和鏈狀A(yù)型（Aal）。As精原細(xì)胞分裂產(chǎn)生由胞質(zhì)間橋相連的一對(duì)Apr，Apr經(jīng)過(guò)有絲分裂成為Aal，Aal進(jìn)一步分化為A1～A4型中間型和B型精原細(xì)胞。哺乳動(dòng)物的精原細(xì)胞分為2個(gè)亞群：已分化精原細(xì)胞和未分化精原細(xì)胞。后者又分為2類，一類是具有自我更新能力的真正的干細(xì)胞；另一類是潛在干細(xì)胞。

（二）影響精原干細(xì)胞分化調(diào)控的因素

1. 特定基因?qū)杉?xì)胞的分化調(diào)控：可調(diào)控精原干細(xì)胞自我更新的基因在SSCs移植、SSCs長(zhǎng)期培養(yǎng)模型等生物學(xué)研究中發(fā)揮重要作用。例如，轉(zhuǎn)錄抑制子Plzf 的丟失導(dǎo)致精原干細(xì)胞趨于分化而不進(jìn)行自我更新； 八聚體轉(zhuǎn)錄因子4（OCT4）敲除的精原干細(xì)胞無(wú)論是體外培養(yǎng)還是移植都無(wú)法正常存活，說(shuō)明SSCs的標(biāo)志物OCT4對(duì)于SSCs的自我更新非常重要[1]。

2. 微環(huán)境對(duì)精原干細(xì)胞的分化調(diào)控：SSCs微環(huán)境[如其附近的精原細(xì)胞、支持細(xì)胞、胞外基質(zhì)（ECM）中的各種生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子]對(duì)精原干細(xì)胞的產(chǎn)生、自我更新與分化狀態(tài)至關(guān)重要，微環(huán)境對(duì)精原干細(xì)胞的調(diào)節(jié)分為外源性和內(nèi)源性。外源性通過(guò)內(nèi)分泌、旁分泌運(yùn)輸?shù)讲G丸，間接調(diào)控SSCs的增殖和分化；內(nèi)源性通過(guò)復(fù)雜的下丘腦-垂體-睪丸等機(jī)制作用于SSCs。國(guó)外學(xué)者Ryser等[2]研究發(fā)現(xiàn)，青春期前的精原細(xì)胞大多為SSCs，具有干細(xì)胞潛能，在支持細(xì)胞自我增殖的同時(shí)，可生成ECM成分，為SSCs提供生存微環(huán)境 。

3. 神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（GDNF）對(duì)精原干細(xì)胞的分化調(diào)控：GDNF均在鼠睪丸的支持細(xì)胞、周肌樣細(xì)胞及間質(zhì)細(xì)胞有所表達(dá)。大量體內(nèi)外研究表明，GDNF是精原干細(xì)胞自我更新和增殖的關(guān)鍵調(diào)控因子。

支持細(xì)胞分泌的GDNF，以自分泌方式支持前支持細(xì)胞分裂增殖，從而促進(jìn)睪丸發(fā)育。管周肌樣細(xì)胞分泌GDNF，以旁分泌方式作用于毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞GDNF的受體GFR1，從而促進(jìn)其增殖及分化[3]。

本人對(duì)小鼠體外試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，GDNF對(duì)睪丸損傷后的睪丸組織生精功能具有保護(hù)和修復(fù)作用，同時(shí)提高抗氧化酶系統(tǒng)的抗氧化能力，從而改善睪丸生育能力[4, 5]。

4. 其他因素對(duì)精原干細(xì)胞的分化調(diào)控：有研究表明，組蛋白脫乙?；福℉DAC）表達(dá)下調(diào)后表現(xiàn)出的干細(xì)胞自我更新能力下降和分化標(biāo)志物上調(diào)（Sirt4），可能與染色體重塑有關(guān)[6,7]。

Ets轉(zhuǎn)錄子調(diào)控在胚胎發(fā)生早期的血細(xì)胞生成、血管發(fā)生中，對(duì)其增殖分化凋亡發(fā)揮作用。國(guó)外學(xué)者等[8,9]研究發(fā)現(xiàn)，小鼠的Ets變異基因5（Etv5）被破壞后，在第一次生精過(guò)程中SSCs明顯降低，且僅在支持細(xì)胞上有表型，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)其支持細(xì)胞趨化因子9（CCL9），精原干細(xì)胞上有cc型趨化因子受體1（CCR1），兩者相互吸引趨化，但這吸引趨化由Etv5表達(dá)體現(xiàn)，從而Etv5-/-的小鼠中會(huì)丟失精原干細(xì)胞。

二、精原干細(xì)胞的應(yīng)用現(xiàn)狀

小鼠的SSCs體外能完成生精過(guò)程，并培養(yǎng)出精子。近年來(lái)，此技術(shù)在其他物種體外培養(yǎng)也逐漸發(fā)展，包括貓、甚至還有人類[10,11]。

體外試驗(yàn)顯示，通過(guò)應(yīng)用細(xì)胞移植、組織培養(yǎng)等方式，精原干細(xì)胞分化為精子細(xì)胞和成熟精子已成熟[12]，此為臨床研究提供重要參考價(jià)值。

體內(nèi)試驗(yàn)顯示，學(xué)者通過(guò)顯微注射的方法已成功進(jìn)行了精原干細(xì)胞移植到受體睪丸的生精小管中，并觀察到了在受體的生精小管中有來(lái)自供體的生殖細(xì)胞。在之后研究顯示，此移植成功率受種屬差異睪丸微環(huán)境的影響，該研究對(duì)SSCs的再次認(rèn)識(shí)開(kāi)啟了新的篇章[13]。

也有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠睪丸體內(nèi)，精原干細(xì)胞移植后多數(shù)分布于生精小管內(nèi)，少量在生精小管基膜處， 移植1、2個(gè)月之后，移植的精原干細(xì)胞沿著生精小管縱向不斷擴(kuò)增，形成細(xì)胞網(wǎng)或鏈 ，持續(xù)進(jìn)行精子發(fā)生過(guò)程。

精原干細(xì)胞移植的最終目標(biāo)，是實(shí)現(xiàn)臨床不育治療。在青春期前或青春期，對(duì)精原干細(xì)胞進(jìn)行合理凍存，對(duì)睪丸惡性腫瘤后導(dǎo)致的永久性無(wú)精子癥患者，提供了日后生育的可能性。 其次，對(duì)成年以后患有生殖系統(tǒng)疾病，并導(dǎo)致睪丸生精功能嚴(yán)重?fù)p傷的患者，可利用SSCs移植恢復(fù)治療[14]。

三、展望

在生殖醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，人們對(duì)精原干細(xì)胞最大的期望是通過(guò)移植干細(xì)胞進(jìn)行修復(fù)、重塑生精過(guò)程，甚至可通過(guò)應(yīng)用于臨床的細(xì)胞因子，達(dá)到最終治療目的。但SSCs的數(shù)量極少，同時(shí)缺乏明確的表面標(biāo)志物及分化抗原特征，現(xiàn)有醫(yī)學(xué)技術(shù)無(wú)法得到高純度的SSCs，同時(shí)還涉及移植后可接受性、安全性，甚至在倫理道德上認(rèn)可性，這些都需要得到保證。

相信，隨著醫(yī)學(xué)細(xì)胞治療時(shí)代的發(fā)展，技術(shù)手段和相關(guān)科技領(lǐng)域的共同進(jìn)步，SSCs在男性生殖醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)展將呈現(xiàn)嶄新的篇章。

干細(xì)胞; 生精上皮; 不育, 男性

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（2014-02-10收稿）

10.3969/j.issn.1008-0848.2014.06.020

R 698.2