干细胞回输到体内后去了哪里,如何实现对人体的精准修复?干细胞在回输到人体后,它到底去哪里了呢?人体那么多器官和组织,干细胞进入人体后是怎么准确找到“生病”的器官进行修复的呢?
一、干细胞通过静脉输注之后是如何实现精准定位的?
这个问题,刊登在《NUCLEAR MEDICINE AND BIOLOGY》上的一篇文章或许给出了答案,该项临床研究中,研究人员通过给干细胞打上“标记”,用来追踪它们在晚期肝硬化患者(伴有脾肿大)体内的活性分布,以确定干细胞通过静脉回输后的”行动路径“。
从研究中可以看出,经静脉回输的MSC会率先在肺部聚集,待到2小时后,它们的踪迹才能在肝脏及脾脏中被捕捉。但这种情况并非一成不变。研究人员观测到,MSC会逐渐逃离肺部,迁移到肝脏及脾脏中。到第10天的时候,肺、肝和脾的残留活性对比已经发生了完全逆转。
△实验用 (111) In-oxine 标记 MSCs ,以此跟踪MSCs在体内的分布
以上面图表中Patient 1为例,可以看到患者的肺部干细胞残留活性在10天之内从33.5%下降到了2.0%,而肝脏部位的残留活性,则在10天之内从2.8%提升到了13.5%,脾脏部位的干细胞提升的更多,达到了30.1%。
该研究说明,干细胞回输是一个循序渐进的“动态”过程,MSC在经静脉回输后,会先去往我们的肺部,紧接着它们顺着血液流向,逐渐向肝和脾转移。
那干细胞通过静脉回输会一直遵循从肺部到肝脏、脾脏再到其他器官的固定路线吗?
在一篇发表于国际期刊《International Immunopharmacology》的论文,提到了这个问题。
这篇论文,研究人员通过静脉回输患有2型糖尿病的小鼠来探究人脐带来源间充质干细胞(UC-MSC)的回输去向。
在经过大量的研究数据对比之后发现,干细胞通过静脉回输会先来到小鼠肺部,然后逐渐经血管来到血流丰富的脾与肝。但与对照组正常小鼠不同的是,患有2型糖尿病小鼠体内会有一定数量的UC-MSC归巢于胰岛,也就是体内受损部位。
甚至这些归巢于胰岛的UC-MSC发挥了不俗的效用,在显微镜下可以看到小鼠的胰岛、肝脏、脂肪和肌肉中的M2巨噬细胞数量显著增加,这些巨噬细胞可以减轻病鼠的胰岛素抵抗,降低血糖。
这项临床实验也证实,干细胞会自动归巢于机体受损的部位,它就像自带GPS导航,能够自动去往它该去的地方。
二、干细胞归巢效应——自带“GPS”的导航
一直以来,大家都不太了解干细胞的“超能力”。什么是归巢?其作用机理如何?对于身体来说,归巢有什么益处?先从“归巢”一词说起,“归巢”(homing)最早是指循环在血液中的淋巴细胞倾向于迁移到它们原先派生自那里的淋巴细胞部位,如淋巴结,这一回归现象称为“淋巴细胞的归巢”,这是1983年Gallation提出来的。后来“归巢“这一概念逐渐被引申至干细胞上。干细胞归巢,是指当机体缺血、缺氧、损伤时,机体内或者外源性间充质干细胞具有向损伤部位优势分布的特质,这种情况和人体局部炎症反应后,会有大量的白细胞向炎症区域移动。干细胞巢(niche)即干细胞周围的微环境,一般包括与干细胞相邻的细胞,粘附分子及基质等,niche不仅给干细胞提供养分,同时还会“指导”干细胞的行动,决定着干细胞分化方向。不同的干细胞有不同的巢结构。
四、间充质干细胞(MSCs)的归巢
Saito等首次提出间充质干细胞具有归巢能力,某些“休眠”间充质干细胞在身体组织受到一定刺激后被“唤醒”,归巢到损伤部位进行分化,替代损伤的细胞。归巢是间充质干细胞安全有效的应用于临床的关键。微环境的改变是MSCs归巢的始动因素,当身体出现某个损伤,损伤部位的组织会表达多种趋化因子、黏附因子、生长因子等各种信号分子。不同的微环境分泌不同的信号分子,吸引MSCs定向到达该组织。干细胞归巢,最终归巢至骨髓、各个脏器、炎症及受伤的部位,甚至归巢至病变病灶部位。总之,间充质干细胞“归巢”的功能,就相当于一套“智能 GPS”导航系统,随时指引干细胞“回家”并好好生存。
五、间充质干细胞(MSCs)归巢的重要性
干细胞“巢”是干细胞的一个独特的微环境,是干细胞存在的基础,“巢”通过多种信号通路调节干细胞的生长、更新和分化,从而达到一个稳定的平衡。归巢机制尚未完全阐明,但有许多成员参与了归巢,如趋化因子、生长因子和黏附因子等。间充质干细胞因具有强大的增殖能力,多向分化能力和特殊的免疫调控能力,它在创伤愈合方面的作用日益突出,例如MSCs在神经退行性疾病、卵巢早衰和免疫疾病中的干预作用已成为当下的研究热点,而MSCs要发挥这些强大功能的前提则是需要有足够数量的MSCs归巢并存活于损伤的靶组织。归巢特性决定了 MSC在疾病治疗中的应用前景,尤其是对系统疾病的治疗起着举足轻重的作用。这是一种“智能GPS导航”,它可以将 MSC转移到我们身体的各个部位,让我们的身体和器官受到的伤害得到修复。间充质干细胞可通过全身回输(动脉、静脉)、局部靶向介入治疗,并将其用于特殊的损伤组织进行恢复。随着医疗技术的进步,间充质干细胞被广泛地应用于临床,作为人类宝贵的生物资源,它将为我们的健康提供无限的可能性。