什么是间充质干细胞，间充质干细胞来源于哪里？

干细胞是身体的原材料，所有其他具有特殊功能的细胞都是由干细胞产生的。什么是间充质干细胞，间充质干细胞来源于哪里？

间充质干细胞是具有自我更新、免疫调节、抗炎、信号传导和分化特性的成体干细胞。间充质干细胞（MSC）的自我更新能力的特点是它们能够分裂并发育成特定组织或器官中存在的多种专门细胞类型。 

间充质干细胞（MSC）可来源于多种组织，包括脂肪组织（脂肪）、骨髓、脐带组织、血液、肝脏、牙髓和皮肤。本文将重点关注源自脂肪组织 (ADSC)、骨髓 (BMSC) 和脐带组织 (UC-MSC) 的间充质干细胞。

临床应用

间充质干细胞由于其自我更新、分化、抗炎和免疫调节等特性而被广泛应用于多种疾病的治疗。体外（在实验室环境中进行）和体内（在活体中进行）研究支持了对MSC治疗在临床应用中的机制、安全性和有效性的理解。(3)

根据Crigna等人2018年进行的一项研究。

“间充质干细胞主要通过旁分泌和内分泌作用模式发挥其再生作用，包括免疫调节、抗炎、促有丝分裂、抗凋亡、抗氧化应激、抗纤维化和血管生成影响。” (1)

脂肪组织来源的间充质干细胞 (ADSC)

脂肪组织来源的间充质干细胞是从皮下脂肪组织（脂肪组织）中获得的，可以通过吸脂手术快速大量获得且具有高细胞活性（2）。  

当来自年轻的捐赠者时，ADSC可能更具有活力。对于参与自体手术（使用您的细胞）的老年患者来说，这可能是一个问题，因为老年细胞可能不太适合接受者的长期生存。与老年供体相比，年轻供体的脂肪组织来源的间充质干细胞（ADSC）具有更高的增殖率（移植后的存活率），但分化能力随着年龄的增长而保持，因此比骨髓间充质干细胞（BM-MSCs）更具优势。  

然而，ADSC确实保持了分化为中胚层（中间细胞层）来源细胞的潜力，并且通常因其低免疫原性和调节作用而闻名。其中不到1%在其表面表达HLA-DR蛋白，从而产生免疫抑制作用，使其适合同种异体移植和治疗耐药性免疫疾病的临床应用。(2)

人们普遍认为ADSC可用于各种不同的条件。ADSC也可以成为大多数骨科治疗的可行来源。常见的应用可能是脊髓损伤、关节炎、局部关节炎症、膝盖疼痛和其他肌肉骨骼问题。

然而，ADSC在临床环境中的使用仍然存在一些挑战。这些挑战包括与细胞年龄有关的增殖限制、有限的分化能力和方案标准化。  

根据Mazini等人发表的一项研究。 

“ADSC在起源、类型和使用方式方面代表了许多治疗挑战，最近的不同研究为其在组织修复中的成功治疗应用铺平了道路。需要对标准化技术使用有更多的见解，以评估深入的疗效干细胞的有益作用以及组织再生的范式可能不仅限于细胞修复，还可能与以下方面有关：细胞短暂的旁分泌作用。”

骨髓间充质干细胞 (BM-MSC)

骨髓间充质干细胞（BM-MSCs）被归类为多能成体干细胞，凭借其自我更新、分化和免疫调节特性，广泛应用于各种疾病的治疗。  

“体外和体内研究支持了对 BM-MSC 治疗在临床应用中的机制、安全性和有效性的理解。I/II 期临床试验的数量正在加速；然而，它们的规模有限。 BMSC的制备、运输和管理的主题、法规和标准存在差异，导致治疗的输入和结果不一致。” (3)

局限性

骨髓采集是一种高度侵入性且痛苦的过程，需要全身麻醉和多天的医院护理。BM-MSC 构成一个稀有群体，仅占总基质（干）细胞群体的0.002%，其分离取决于患者状态和收集的物质体积。(2)

与ADSC类似，骨髓干细胞的数量和质量随着年龄的增长而下降。当采用同种异体（细胞来自第三方）治疗时，来自年轻捐赠者的BM-MSC可能更具活力。对于参与自体手术的老年患者来说，这可能是一个问题，因为老年细胞可能不太适合在接受者体内长期生存。Chu等人概述了这个问题。在2020年的一项研究中。  

“从老年人身上分离出的干细胞，其增殖率和分化成成骨细胞的能力较低，但它们会增加凋亡标记物和 SA-β-gal 阳性细胞（衰老细胞指标）的表达”(3)

大多数临床前和临床试验都显示骨髓间充质干细胞在治疗各种疾病方面取得了良好的效果，并且在随访期间几乎没有不良反应。目前，BM-MSCs疗法已用于治疗骨关节炎、神经退行性疾病和运动相关损伤。(3)

脐带组织来源的间充质干细胞 (UC-MSC)

UC-MSC 可来源于多种区域，包括沃顿胶、脐带内膜和脐带血管周围区域。作为一种常见的废弃组织，脐带含有丰富的间充质基质细胞来源，因此可以通过非侵入性方式获得 (14)。 

“UC-MSC是最原始的MSC类型，其 Oct4、Nanog、Sox2 和 KLF4 标记物的较高表达表明了这一点。” (1) 

脐带组织来源的间充质干细胞具有分化成不同细胞类型的能力，并且在上述三种类型的干细胞（脂肪、骨髓、脐带组织）中具有最高的增殖率。(2)

与脂肪组织和骨髓来源的MSC类似，UC-MSC能够分泌生长因子、细胞因子和趋化因子，从而改善不同的细胞修复机制。（4）。这些功能都有助于MSC的抗炎和免疫调节特性。

非侵入性细胞产品

UC-MSC的采集过程是非侵入性的，因为它不需要从患者体内提取。间充质干细胞直接取自道德捐赠的人类脐带区域。 

与BMSC和ASC相比，UC-MSC还具有较高的增殖潜力，这意味着它们在体外扩增更有效，从而在获得更多细胞数量时效率更高。(15)

研究发现，UC-MSCs与细胞增殖（EGF）、PI3K-NFkB信号通路（TEK）和神经发生（RTN1、 NPPB和 NRP2）相关的基因在UC-MSCs中上调（受体数量增加）。到BM-MSC中。(15)

下图显示了BMSC、ADSC和UC-MSC之间的比较。  

间充质干细胞如何在体内发挥作用？

间充质干细胞利用其自我更新、免疫调节、抗炎、信号传导和分化特性来影响体内的积极变化。间充质干细胞 (MSC) 还具有通过分裂和发育成特定组织或器官中存在的多种专门细胞类型来自我更新的能力。间充质干细胞是成体干细胞，这意味着它们不存在伦理问题，间充质干细胞并非源自胚胎材料。

“不存在重大伦理问题、免疫原性低、具有免疫调节功能的特点使间充质干细胞成为干细胞治疗的有希望的候选者。” – 江等人。(6)

免疫调节（调节免疫系统）

间充质干细胞（MSC）可以通过在免疫系统激活不足时促进炎症反应以及在免疫系统过度激活时减少炎症来调节免疫系统。间充质干细胞可以在防止免疫系统攻击自身方面发挥关键作用，类似于许多自身免疫性疾病中可能看到的情况。根据Bernardo等人2013年进行的一项研究。当间充质干细胞暴露于足够水平的促炎标记物（细胞因子）时，会通过促进免疫抑制反应来抑制炎症并促进组织稳态。(7)

根据Jiang等人2019年进行的一项研究。 

“根据信号类型或强度，间充质干细胞分泌细胞因子来促进或抑制免疫反应，以维持免疫平衡。”

下图中的同一研究概述了这种平衡。

抗炎（减少有害炎症）

炎症是免疫系统的一种反应，旨在保护身体免受有害的外部刺激，并帮助和修复身体。然而，当炎症失调时，会对身体产生有害影响。免疫系统长期失调会导致多种自身免疫性疾病，例如多发性硬化症、1型糖尿病、炎症性肠病或狼疮。(8)

间充质干细胞的抗炎特性在其治疗能力中发挥着关键作用。  

间充质干细胞如何减轻炎症

“来自不同来源的间充质干细胞通过减少肿瘤坏死因子-α (TNF-α) 和干扰素-γ (IFN-γ) 的产生以及增加前列腺素 (PGE2) 和白介素-6 (IL-6) 的分泌来减少炎症。” (9) 

根据Gugjoo等人2020年进行的一项研究。 

“一般来说，间充质干细胞(MSC) 在维持体内平衡（免疫调节和抗炎活性）方面的核心作用是通过与免疫细胞相互作用来实现的，并通过细胞因子、趋化因子、细胞表面分子和代谢途径介导。MSC抑制T细胞增殖、细胞因子分泌和细胞毒性 (9)”

MSC分泌组和细胞外囊泡（外泌体信号传导）

间充质干细胞的再生作用不仅依赖于其分化潜力和替代受损组织的能力，而且还由其分泌组通过旁分泌机制介导。(5)

MSC分泌组是一组释放到体内的生物活性因子，包括细胞因子、生长因子、细胞外囊泡、神经营养因子、可溶性蛋白质、脂质和核酸。(5)

释放的分泌蛋白组在许多生理过程的调节中发挥着重要作用，并且它们作为疾病的潜在生物标志物和治疗靶点越来越受到人们的关注。(10)

根据Arutyunyan等人2016年进行的一项研究。与骨髓来源的 (BM-MSC) 相比，UC-MSC表现出神经营养因子的分泌增加，例如bFGF、神经生长因子 (NGF)、神经营养蛋白3 (NT3)、神经营养蛋白4 (NT4) 和胶质源性神经营养因子 (GDNF) MSC）和脂肪组织来源的（AT-MSC）。(15)

此外，与BM相比，UC-MSC分泌的多种重要细胞因子和造血生长因子的数量明显更高，包括G-CSF、GM-CSF、LIF、IL-1α、IL-6、IL-8和IL-11间充质干细胞。这表明UC-MSC可能比其他来源的MSC更有效。 

归巢特性（MSC如何知道去哪里）

间充质干细胞的主要优点之一是由于其固有的归巢能力，它们能够靶向特定的关注区域。当全身施用时，间充质干细胞归巢可以定义为退出循环并迁移到损伤部位。(11)

根据Ullah等人2019年进行的一项研究。 

系统归巢是一个由特定分子相互作用控制的多步骤过程。“系统归巢的过程可以分为五个步骤：（1）束缚和滚动，（2）激活，（3）停滞，（4）轮回或渗出，以及（5）迁移”。 

下图概述了此过程。

分化（成为新型细胞）

间充质干细胞是多能干细胞，可以自我更新并分化成不同的细胞类型。换句话说，间充质干细胞可以变成多种不同的细胞类型，包括：脂肪组织、软骨、肌肉、肌腱/韧带、骨骼、神经元和肝细胞 (12)

根据 Almalki 等人2016年进行的一项研究。- “MSC分化为特定的成熟细胞类型是由各种细胞因子、生长因子、细胞外基质分子和转录因子 (TF) 控制的。(12)

间充质干细胞有助于组织再生和分化，包括维持体内平衡和功能、适应改变的代谢或环境要求以及修复受损组织。(13)

结论

围绕间充质干细胞（MSC）的机制有大量的研究。许多研究概述了它们的多样化功能，包括自我更新、免疫调节、抗炎、信号传导和分化特性。这些特性使间充质干细胞能够用于多种退行性疾病的各种临床环境。  

研究开始表明，脐带组织来源的间充质干细胞（UC-MSC）可能比其他来源的间充质干细胞更有效，因此有可能提高其临床疗效。(15)   

要了解有关间充质干细胞在临床环境中使用的更多信息，请访问我们的方案页面。

参考： 

(1) Torres Crigna, A.、Daniele, C.、Gamez, C.、Medina Balbuena, S.、Pastene, DO、Nardozi, D….Bieback, K.（2018 年 6 月 15 日）。 干/基质细胞治疗肾损伤，重点关注临床前模型。医学前沿。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6013716/。

(2) Mazini, L.、Rochette, L.、Amine, M. 和 Malka, G.（2019 年 5 月 22 日）。 脂肪干细胞 (ADSC) 的再生能力，与间充质干细胞 (MSC) 的比较。国际分子科学杂志。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6566837/。

(3) Chu, D.-T., Phuong, TNT, Tien, NLB, Tran, DK, Thanh, VV, Quang, TL, … Kushekhar, K.（2020 年 1 月 21 日）。 人骨髓间充质干细胞/基质细胞分离、培养、保存及临床应用的最新进展。国际分子科学杂志。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7037097/。

(4) Jin, HJ, Bae, YK, Kim, M., Kwon, S.-J., Jeon, HB, Choi, SJ, Kim, SW, Yang, YS, Oh, W., & Chang, JW ( 2013 年 9 月 3 日）。 来自骨髓、脂肪组织和脐带血的人间充质干细胞作为细胞治疗来源的比较分析。国际分子科学杂志。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3794764/。

(5) Liau, LL、Looi, QH、Chia, WC、Subramaniam, T.、Ng, MH 和 Law, JX（2020 年 9 月 22 日）。 用间充质干细胞治疗脊髓损伤。细胞与生物科学。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7510077/。

(6) 江文、徐静（2020 年 1 月）。 间充质干细胞的免疫调节。细胞增殖。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6985662/。

(7) 贝尔纳多 (ME) 和菲比 (WE) (2013)。间充质基质细胞：炎症的传感器和开关。 细胞干细胞，  13（4），392–402。https://doi.org/10.1016/j.stem.2013.09.006

(8) Ryu, J.-S.、Jeong, E.-J.、Kim, J.-Y.、Park, SJ、Ju, WS、Kim, C.-H.、Kim, J.-S. ，＆Choo，Y.-K。（2020 年 11 月 7 日）。 间充质干细胞在炎症和纤维化疾病中的应用。国际分子科学杂志。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7664655/。

(9) Gugjoo, MB、Hussain, S.、Amarpal、Shah, RA 和 Dhama, K. (2020)。 免疫和过敏性疾病中间充质干细胞介导的免疫调节和抗炎机制。最近的炎症和过敏药物发现专利。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7509741/。

(10) Stastna, M. 和 Van Eyk, JE（2012 年，2 月 1 日）。 研究分泌蛋白组：有关构成心脏的细胞的课程。循环。心血管遗传学。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3282018/。

(11) Ullah, M.、Liu, DD 和 Thakor, AS（2019 年 5 月 31 日）。 间充质基质细胞归巢：改进机制和策略。i科学。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6529790/。

(12) SG 阿尔马尔基和 DK 阿格拉瓦尔 (2016)。 间充质干细胞分化的关键转录因子。差异化；生物多样性研究。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5010472/。

(13) Grafe, I.、Alexander, S.、Peterson, JR、Snider, TN、Levi, B.、Lee, B. 和 Mishina, Y.（2018 年 5 月 1 日）。 间充质分化中的 TGF-β 家族信号传导。冷泉港的生物学观点。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5932590/。

(14) Walker, JT、Keating, A. 和 Davies, JE（2020 年 5 月 28 日）。 干细胞：脐带/沃顿胶干细胞。细胞工程和再生。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7992171/。

(15) Arutyunyan, I.、Elchaninov, A.、Makarov, A. 和 Fatkhudinov, T. (2016)。 脐带作为间充质干细胞治疗的潜在来源。干细胞国际。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5019943/。

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