肌源性干/祖細胞對造血干細胞分化、支持的研究進展*

古晶晶 綜述，鄭 波 審校

(1.寧夏醫科大學臨床醫學院，銀川 750004；2.寧夏醫科大學總醫院血液科，銀川 750004)

造血干細胞(hematopoietic stem cells，HSCs)是具有自我更新能力并能分化為各種血細胞的前體細胞，也可以說它是一切血細胞的原始細胞[1]。機體的正常造血依賴造血干/祖細胞(hematopoietic stem/progenitor cells，HSPCs)，以及支持造血細胞生長發育的基質細胞即間充質干細胞(mesenchymal stem/stromal cells，MSCs)的相互作用[2]。MSCs作為骨髓基質細胞(bone marrow stromal cells，BMSCs)，除可形成骨髓微環境外，還可表達多種造血相關因子[3-4]，促進HSPCs增殖、分化、成熟，因此骨髓MSCs具有維持骨髓正常造血的功能，在造血調控中發揮重要的作用。迄今為止，常用的促進造血的基質細胞主要來源于骨髓，但從骨髓獲取基質細胞受到一些限制：(1)骨髓在取材過程中容易造成污染；(2)人體骨髓中MSCs含量極其稀少，每105～106個單個核細胞中約有1個MSCs；(3)隨著年齡的增加,骨髓中MSCs的數量、增殖和分化能力均顯著下降。

為了改變這一狀況，研究者將目光轉向了骨髓以外來源的基質細胞。肌肉組織是人體的主要構成部分,占人體總質量的30%～40%,并且取材相對容易和安全。在肌肉組織中存在多種肌源性干/祖細胞(muscle-derived stem/progenitor cells，MDSPCs)，包括衛星細胞(satellite cells，SCs)、肌源性干細胞(muscle-derived stem cells，MDSCs)、肌血管內皮細胞(myoendothelial cells，MECs)、肌血管外膜細胞(perivascular stem cell，PSCs)、多能成年祖細胞(multipotent adult progenitor cells，MAPC)和側群細胞(side populations，SP)等。SCs的前體細胞MDSCs被認為具有更好的再生能力，并且表現出更好的細胞存活和分化能力，這些特性使其成為組織再生和組織工程的理想干細胞，MDSCs不僅能分化為多種譜系如肌原細胞、成脂細胞、成骨細胞、成軟骨細胞，還可以向造血譜系分化[5-6]。研究發現HSCs可以促進肌肉損傷修復，而且MDSPCs還可以向HSCs分化。本文就MDSPCs與HSCs之間的相互作用及研究現狀進行綜述。

1 HSCs向MDSPCs轉變及對肌肉損傷修復的支持作用

HSCs是一類具有自我更新和多系分化能力的原始細胞，有研究表明來自骨髓的HSCs可以分化為骨骼肌纖維。一些研究證明將CD45+HSCs通過靜脈移植入小鼠后，小鼠體內HSCs含量多的部位產生了骨骼肌纖維[7]。同時，CAMARGO等[8]也證實，將單個CD45+HSCs通過靜脈移植入小鼠體內，觀察到在mdx小鼠(Duchenne肌營養不良模型)肌肉組織中含有少量HSCs。

骨骼肌由多核肌纖維構成，通過單核成肌細胞的融合形成肌肉組織。一些動物研究已經證明，來自骨髓的細胞具有促進受損的骨骼肌組織再生的能力[7]。在成人肌肉組織中，成肌細胞來源于SCs祖細胞群。研究表明HSCs能夠在骨髓移植后促進肌肉的再生，這種現象引起了許多研究者的關注。CORBEL等[9]將CD45+HSCs通過靜脈移植入小鼠后發現，肌肉中多達5%的肌纖維在移植16個月后含有HSCs衍生的細胞。而且，肌肉損傷越嚴重，含有HSCs衍生的細胞越多。STR?MBERG等[10]對數年前移植了男性HSCs的女性股骨外側骨骼肌進行活組織檢查，同時以未移植男性HSCs的女性股骨外側骨骼肌作為對照。通過對骨骼肌纖維、SCs和內皮細胞(endothelial cells，ECs)的免疫組織化學染色，以及X和Y染色體的熒光原位雜交(FISH)來鑒定BM細胞的來源。觀察到組織切片中的CD56+SCs中及從SCs培養的成肌細胞中檢測到Y染色體。但是，對照組女性的骨骼肌檢查中未發現Y染色體。研究結果支持骨髓細胞對骨骼肌的增生通過與肌纖維的直接融合發生，并且這些供者細胞來自造血譜系，表明HSCs對肌肉損傷修復的支持作用。

2 MDSPCs向HSCs分化

在1965年MUIR等首先發現并確定骨骼肌干細胞是SCs。隨著研究的深入，QU-PETERSEN等[11]于2002年通過差速貼壁的方法將小鼠骨骼肌內各種不同類型的細胞分離開來，最終分離出一群具有成肌性強，且體外高擴增能力的MDSCs。ZHENG等[12]應用多參數流式細胞儀分選技術，成功地從人的骨骼肌中分離出來既表達成肌細胞標記又表達血管ECs標記的細胞群MECs，其被認為是對應小鼠的人來源的MDSCs。

研究報道將MDSCs聯合骨髓移植進經放射照射摧毀造血功能的小鼠體內，能使小鼠恢復造血功能而且造血活性比單純移植骨髓高10～14倍[13]。研究還發現通過體外造血集落形成實驗，MDSCs可形成多種類型的造血集落，如在甲基纖維素培養基中添加干細胞因子、白細胞介素(IL)-3、IL-6及促紅細胞生成素，可促進MDSCs向造血細胞分化[14]。CAO等[15]從營養不良肌肉中分離出了一群表達干細胞標志物的MDSCs。將供者小鼠(CD45.2+)3個MDSCs克隆分別移植至致死劑量照射的受者小鼠(CD45.1+)后，能重建受者小鼠(CD45.1+)的造血功能，并經流式分析證明受者小鼠(CD45.1+)的淋系及髓系表達供者小鼠(CD45.2+)的標記物。有研究表明，從肌肉組織來源的CD45+SP能向外周血的紅系、粒系及血小板分化，并具有極強的造血分化能力，能使經致死劑量照射的小鼠造血能力重建，且其造血能力長期存在[16]。然而人來源的MECs，經研究發現不能向HSCs分化，其原因不清楚可能與種屬不同有關[17]。

3 MDSPCs對HSCs的作用及展望

1978年，SCHOFIELD首次提出HSCs骨髓微環境龕(niche)的概念，認為龕對于HSCs的功能維持十分重要，并得到了研究者的進一步證實[18]。干細胞龕通常被定義為干細胞可以永久地定置并能進行自我更新、產生后代的特定位置[19-21]。HSCs最終定位于骨髓內的造血龕 (HSCs niche)。造血龕為HSCs的生長和發育提供了一個特定場所。依據空間及功能的不同將HSCs niche分為骨龕(osteoblastic niche)和血管龕(vascular niche)[22]。

眾所周知，體內的穩態造血依賴于復雜而完整的骨髓造血微環境，主要通過骨髓內MSCs與HSCs間的相互作用、基質細胞分泌的生長或抑制因子及基質細胞與造血細胞間的相互作用來調節造血功能[23]。現在大多數觀點認為，骨髓造血微環境主要由骨內膜微環境和血管微環境組成，骨內膜微環境的主要作用是維持HSCs的靜息態，脈管微環境的主要作用是調節HSPCs的增殖、分化和動員，二者共同維持機體造血的動態平衡[24-25]。造血細胞長期培養(long-term culture，LTC)常利用預先貼壁的基質細胞作為滋養層，這些基質細胞為造血細胞提供刺激和抑制信號，調節細胞增殖。

但是骨髓來源的基質細胞MSCs受取材數量有限等因素限制，所以非骨髓來源的基質細胞變得尤為重要。MDSPCs來源豐富、取材方便、體外擴增迅速及移植存活率高，并且具有自我更新和向造血譜系分化的潛能。費成明等[26]發現，MDSCs在造血微環境下能特異性分泌多種生物活性物質，影響骨的形成和重建過程，并部分分化為成骨細胞，其中成骨細胞可以通過分泌骨橋蛋白、N2鈣黏蛋白和B2連環蛋白來調控HSCs的造血生成。

PSCs即表達CD146標記的周細胞(CD146+pericytes，CD146+PSCs)，是血管周微環境的重要核心組成成分。研究發現，人肌源性PSCs在細胞表型、分化能力等方面與MSCs具有相似性，PSCs是MSCs 的前體細胞[27-29]。CORSELLI等[30]研究表明，不論是從脂肪還是從骨髓中分選的CD146+PSCs，在不需要添加造血因子情況下與HSPCs共培養2周，然后將HSPCs移植到免疫缺陷小鼠體內，結果表明CD146+PSCs在體外和體內對造血的擴增和支持作用都優于未分選的MSCs和CD146- PSCs。MECs與MSCs存在相似性，培養后表達MSCs的表面標志CD90、CD105、CD29、CD44和CD146，同樣具有多能性，能分化形成機體組織，如骨組織、軟骨組織和肌肉細胞。但是MECs對 HSCs是否有促進作用，還有待于研究。因此開展有關MDSPCs對HSCs支持作用的研究，有望為HSCs的擴增提供一個嶄新而豐富的基質細胞來源。