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皮肤干细胞的研究现状与应用前景(综述)
作者:孙海宁  发布时间:2013年05月16日

      近年来随着干细胞研究的不断深入,除胚胎干细胞外,研究者们已经在体外分离培养多种组织干细胞,包括由皮肤表皮基底层中分离出的表皮干细胞(epidermal stem cells)和位于表皮之下毛囊隆突处的毛囊干细胞(follilar stem cells)。最近,加拿大学者又从大鼠真皮中提取出干细胞,并利用这些干细胞成果培养出神经细胞、脂肪细胞和平滑肌细胞。这些新的研究成果,进一步加深了人们对皮肤干细胞、皮肤损伤修复机制的认识。

一、皮肤干细胞的生物学特性
     1. 干细胞是一群具有无限自我更新能力,并产生至少一种高度分化的子代细胞的细胞。在更新组织中,普遍存在着未分化的干细胞群。同样,在皮肤组织中也存在着对皮肤再生、损伤修复起决定作用的干细胞群,其中研究较为清楚的是表皮干细胞和毛囊干细胞。通过不对称分裂,表皮干细胞可产生一个干细胞和一个定向主细胞(即短暂扩充细胞)。两者均存在于基底层中,称为表皮增殖单位。同时,表皮干细胞也可通过对称分裂对急性皮肤损伤进行及时修复。Kolodka等报道,在人和鼠的皮肤中,大约有10%的基底层细胞为表皮干细胞。而最新的一项研究成果显示,在10%的基底层细胞仅有40%能形成大的克隆,表明基地细胞中只有4%为表皮干细胞。因此,关于表皮干细胞的确切数量还有待于进一步观察。Taylor等报道,表皮下毛囊侧部的隆突处栖息着毛囊干细胞,它们不仅能够向下转移到毛囊根部生成毛囊,而且还能从毛囊外跟鞘向上迁移生成表皮。同时通过解剖,证明人类毛囊也存在着类似突起,提示毛囊干细胞有多重功能,甚至可能是人类皮肤干细胞的源头。
     2.存在于更新组织中的干细胞具有循环周期慢的特征,表现为体内有同位素标记滞留时间长的标记滞留细胞,Bickenbach等根据这一特性,追踪鼠的皮肤细胞,240d后在表皮基底层找到表皮干细胞。另外,表皮干细胞在体外培养达到融化之前,可形成许多大小不等的克隆,较大的克隆原代细胞(干细胞)可产生400万个子代细胞,显示出强大的增殖潜能和自我更新能力。此外,表皮干细胞可通过整合素表达来实现对基底层的粘附性。
二、  皮肤干细胞与组织工程
     用组织工程原理构建皮肤,已成为解决临床治疗中皮源缺乏问题的根本途径,目前组织工程中皮肤种子细胞的主要来源是患者自体细胞、异体(种)细胞,但由于存在着体外培养周期较长和延迟排斥反应等缺陷,自体皮肤干细胞有望成为更可靠的种子细胞来源。如果将来能象分离表皮干细胞那样分离出真皮干细胞,或者证明皮肤干细胞最终来源及确切定位,利用干细胞的增殖特性,向临床患者提供大量自体表皮或真皮细胞,构建全皮替代物,不仅可以解决皮肤移植中的免疫排斥问题,而且将开辟新的种子细胞来源途径,同时为一些皮肤疾病的临床治疗带来希望。
三、皮肤干细胞的临床应用
     皮肤干细胞的临床应用主要表现在细胞替代治疗中的应用。当皮肤受到外伤、疾病等的损伤时,位于皮肤表皮基底层和毛囊隆突的皮肤干细胞就会在内外源因素的调控下,及时增殖分化生成相关细胞,以修复机体受损表皮、毛囊等结构。特别是大面积Ⅲ度烧伤、广泛瘢痕切除、外伤性皮肤缺损以及皮肤溃疡等导致的严重皮肤缺损,仅靠创面自身难以实现皮肤的再生,需要足够的皮肤替代物进行修复。这时可以进行自体皮肤细胞的培养并应用于创面覆盖。培养的皮片在体外及移植于创面后均保持有正常表皮的自我更新能力,即保留了干细胞自我更新与分化潜能的特性。培养的表皮除用于自体移植外,还用于异体移植,如应用于慢性溃疡与Ⅱ度烧伤创面。直接利用皮肤干细胞进行组织原位修复。
     对于创伤和适当的生长刺激,干细胞能被刺激起来进行增殖;它们通常在一个受到良好保护、血供和神经支配丰富的部位发现。皮肤是通过干细胞的增殖维持其功能的人体组织之一。人类的表皮大约每个月更新一次,通过增殖和分化之间严格的平衡来实现期持续的更新和重塑。
     干细胞技术就是指分离、培养、分化及其临床应用的科学方法和技术的总称。干细胞技术是继生物克隆技术、基因工程之后的第三大生物科学成就,先后有三位科学家因之而获得诺贝尔奖,促使人们重新认识细胞生长与分化的基本生命原理。干细胞技术属于“再生医学技术”,它最显著的价值是:通过对干细胞进行体外分离、培养、定向诱导分化等,能够培养出一种全新的、正常的、更年轻的细胞、组织、器官等,通过特殊的移植技术移植到体内,代替那些正常或非正常死亡的细胞,为多种难治性疾病的治疗带来了划时代的革命。
     杭州市第一人民医院分院(老年病医院)慢性创面(压疮)治疗中心,在研究人体自身细胞的再生功能,帮助损伤的皮肤组织恢复自愈方面做了大量的临床研究,从顺应生命的再生角度出发,以远古的哲学思想为指导思想,着眼于研究人类本身细胞的科学,通过掌握干细胞的分化规律,研究人体自身细胞的再生功能,帮助损伤的器官、组织恢复与更新。
(参考文献略)
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