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人表皮干细胞在烧伤整形外科的研究进展

2021-03-05 来源:步旅网
西南军医2008年l1月 第l0卷第6期 Journal of Military Surgeon in Southwest China Nov.,2008;10(6) 人表皮干细胞在烧伤整形外科的研究进展 高华伟 综述,郭力 审校 (泸州医学院附属医院整形烧伤科,四川泸州646000) 【关键词】烧伤整形;人表皮干细胞 【中图分类号】 R62 【文献标识码】A 【文章编号】 1672-7193(2008)06—0101.03 皮肤是人体最大的组织器官,覆盖于人体的外表,是烧伤 利用其某些相对特异性找到了一些标记物。(1)整合素:整合 整形外科研究的主要内容。在烧伤方面,表皮干细胞(Epider— 素是一类位于细胞膜表面的糖蛋白受体家族分子,主要参与介 mal stem cell,ESC)拥有无可质疑的潜能,它是皮肤组织特异性 导细胞与细胞外基质的黏附。整合素包括a、口两种亚基,目前 干细胞,在维持表皮自我更新、保持皮肤正常的表皮结构与功 认为口1整合素是较好的ESC的标记物。它在ESC和TAC表 能方面起着重要作用.目前利用干细胞进行组织重建和转基因 面高表达,,而终末分化细胞不表达但,因而目前用口1整合素 研究成为生物医学领域的重要方向,本文就对表皮于细胞的研 来区分ESC、TAC与有丝分裂细胞及终末分化细胞。TAC在人 究进展进行综述。 的毛囊中存在着大量干细胞的外根鞘部位也有高水平表达的 1 F.SC的定义及定位 口1整合素。干细胞相对于TAC处于静止状态,因而能在表皮 基底层聚集,有研究证明对人的表皮进行的标记实验显示在表 干细胞即起源细胞,是指尚未发育成熟的细胞,具有多分 皮基底层细胞的表面上部散布着J91整合素,大多数的p1整合 化潜能和自我更新和自我复制的功能,在特定条件下可以分化 素位于基底细胞周围形成“O”型环_6J。而且,在培养的以及人 为不同的组织和器官,在基因调控下可以按照发育途径分裂产 体内的表皮细胞中都有着丰富的高水平表达口l整合素的干细 生分化细胞,也可以说干细胞充当了分化细胞“预备队”。 胞”】。所以J91整合素对ESC的鉴别特异性程度不高。(2)角 ESC终身保持有增殖能力,是可以增殖分化为各种表皮细 蛋白:角蛋白是表皮细胞的结构蛋白,它们构成直径为10nm的 胞的干细胞。对表皮细胞培养的研究发现,根据其生长潜力可 微丝,在细胞内形成广泛的网状结构。随着分化程度的不同, 将其分为3类:(1)完全克隆(holoclone)细胞,即干细胞(stem 表皮细胞表达不同的角蛋白,因而可用于鉴别ESC、TAC及终 cel1),或是标记储留细胞、(1abel retaining cell,LRc),具有强大的 末细胞。K19和K15被认为是ESC的阳性标志,TAC表达 生长增殖潜力;(2)间生态克隆(paraclone),即暂时扩充细胞 KSK14,而分化的终末细胞表达Kl和K10。毛囊隆突部干细胞 (transit ampli—fying cell,基底层);(3)终末分化细胞一鳞状细 及胎儿、新生儿表皮基底层ESC均表达K19。成人无毛囊皮肤 胞。人表皮基底层细胞中仅有1%一10%为ESC,且随着年龄 如手掌、脚掌等部位基底层的ESCKI9表达阳性,而有毛发皮肤 的增大,ESC的数目随之而减少¨.2j。 基底层中ESC的KI9则表达阴性。此外,毛囊隆突部ESC表达 ESC有干细胞共同特性:(1)慢周期性:表现为体细胞标记 KIS[s】,在于细胞分化过程中,K15表达减少较比19更早,故 滞留。由于大部分的ESC处于静息状态,分裂缓慢,只有部分 K15阴性而K19阳性可能是早期的TAC,KI5阳性可能在鉴别 干细胞脱离干细胞群落进入分化周期,在新生动物细胞分裂活 毛囊隆突部ESC具有重大意义_9】。(3)P63转录因子:P63可识 跃时掺入氚标记的胸腺,因而可长期探测到ESC的放射活性 别角朊细胞中的干细胞,它是P63转录因子家族的成员之一, (2)增殖潜能:表现为体外培养时细胞呈克隆生长,ESC可进行 是成人皮肤基底角质形成细胞活动性增生能力的一个标志。 140次分裂,产生1 x 1040个子代细胞。ESC通过不对称或高度 P63转录因子在ESC中高表达,而在TAC中表达显著下降。这 调空的对称分裂机制在体外可以分化成为表皮各种细胞,以维 表明P63有可能是ESC特异性的表面标志物。ESC还有其它 持的表皮的终身自我更新。此外,ESC还有一个自身显著特点 标记物:表皮细胞表面转铁蛋白受体(CD71)、CD90、CD98和 就是其对基底的黏附特性,主要是通过整合素实现的。ESC胎 CD200等,但现有特异性的标记物少,鉴别方法有限,但是相信 儿期主要集中在初级表皮嵴,成人时呈片状分布在表皮的基底 随着科研的深人,特异性的鉴别方法会不断增加。 层;在组织结构中位置也相对稳定,一般位于毛囊隆突部,即皮 脂腺开口处与立毛肌毛囊附着处之间的毛囊外根鞘l3 J。在没 3 ESC的增殖、分化与调控 有毛发的部位如手掌、脚掌,ESC位于与真皮乳头顶部相连的 表皮组织的自我更新和损伤修复主要靠ESC的代偿性增 基底层;而对于有毛发的皮肤,ESC位于则位于表皮脚的基底 殖和定向分化来完成[“1。干细胞的发育受多种内在机制和微 层_4 J。不同部位ESC的数量也存在差异,陈晓东等人就发现正 环境因素的影响,内在因素包括结构蛋白,特别是细胞骨架成 常人头顶部、阴阜、阴囊皮肤组织中的ESC多于其他部位_5j。 分调控细胞的不对成分裂;核因子的调控基因表达;干细胞与 非干细胞及子代细胞的染色体修饰及生物种等。外在因素是 2 ESC的标记物与鉴别 指干细胞所处的外部微环境,称为干细胞壁龛,即众多的细胞 由于干细胞的慢性周期性,可采用标记滞留细胞的分析方 因子。目前对ESC的增殖、分化与调控较多的研究集中在以下 法识别在体的静息ESC,如小鼠的ESC标记滞留可达2年;干 几点:(1)整合素一丝裂原激活蛋白激酶通路:整合素家族在表 细胞在体外培养表现出无限的增殖能力,形成细胞克隆,从而 决皮干细胞的增殖分化过程中起着非常重要的作用,它们可能 可识别离体的ESC。目前ESC鉴别尚无十分精确的方法,只是 是干细胞自我分化和分化之间的平衡调节的重要因素之一,不 ・ 1 0】 ・ 西南军医2008年l1月 第lO卷第6期 Journal of Military Surgeon in Southwest China Nov.,2008:10(6) 但参与细胞与细胞外基质的黏附,还影响细胞的增殖、分化及 入ESC.植人体内,结果显示机体可长期维持基因的表达。对 凋亡等过程。(2)Notch信号转导通路:ESC表面的一种跨膜蛋 于皮肤科的相关某些疾病如表皮松解、鱼鳞病等皮肤退行性病 白Deha,与细胞表面的North受体结合后可以调节干细胞,在正 变,通过导人正常目的基因即可达到治疗目的。而且,这种基 常机体,表皮全层均有Notcl 受体表达,Dehala配体则集中分布 因治疗还对各种原因引起的皮肤肿瘤同样适用,通过导人肿瘤 在基底层,尤其是整合素口l阳性细胞聚集处.表明是参与维持 抑制基因,从而阻断肿瘤发生过程。 干细胞蔟的体积中起到重要要作用。(3)Wnt信号通路:在Wnt ESC在眼科的运用研究已经能应用自体角质细胞来抢救 信号转导通路的成员中口一连环蛋白处于中心地位,它是在 患者成为可能,角质细胞经过体外培养,角质形成细胞的数量 i ̄Vnt信号转导通路中其非常重要的下游作用因子,它不仅介导 可达5000—10000倍.形成可供移植的表皮膜,并已被成功应用 了细胞与细胞之间的黏附,还作为Wnt信号转导通路中的关键 于临床。Pekkegrini等给两例单侧角膜损伤的患者实施了角膜 成员起着信号调节开关的作用。研究证明高度激活口一连环 干细胞移植,发现再生角膜十分稳定,患者视力明显提高。 蛋白可导致ESC向毛发分化,而缺少时则促进其分化为脂腺细 在烧伤整形治疗方面,ESC作不仅外维持皮肤新陈代谢的 胞或角质形成细胞¨引。(4)C—Myc:C—Mye原癌基因也参与 主要功能细胞,而且与创面修复紧密相关,是皮肤及其附属器 了ESC的分化调节,具有刺激细胞增殖、分化、诱导细胞凋亡及 发生、修复和改建的基础。张琮等研究证明用ESC、成纤维细 导致新生物形成等作用。近年的研究表明,c一-Mye是口一连 胞及纤维蛋白支架构建的组织工程皮肤移植能够使创面迅速 环蛋白的下游靶位,且两者可能存在自动反馈调机制。对于 愈合l161。廖立新等实验发现,用ESC构建的复合人工皮肤增 ESC,C—Myc的过度表达并未引起细胞的增殖分化及凋亡;相 殖能力强,新生的皮肤瘢痕轻.形态满意,创面愈合的速度和质 反在口一连环蛋白过度表达时,激活C—Mye可促使干细胞向 量好;在胶原海绵上用ESC构建的复合人工皮肤增殖能力强, TAC分化,并使其对基底膜脱黏附。下调C—Myc表达是细胞 较好地解决了种子细胞的老化问题,可望成为一种较为理想的 向终末分化的先决条件,因此,目前认为它是属于ESC的分化 皮肤替代物“ 。ESC可以分化成为毛囊的特性,提示了其有治 启动基因lt3]。(5)细胞因子:在ESC龛中,细胞因子是通过旁 疗秃发的潜能ll 。有研究人员分离鼠ESC,显示单个的ESC能 分泌和自分泌的方式调控作用的。目前研究已经证明,成纤维 够分化成皮肤、毛发和皮脂腺,Elaine Fuehs[ j选取正常老鼠的 细胞生长因子(aFcF)、表皮生长因子(EGF)、角质形成细胞因 ESC,并将其移植到无毛小鼠的背部,结果无毛小鼠背部出现了 子(KGF),如EGF受体在表皮层才能检出,并随着胚龄延展而 正常的有毛皮肤。在中医中药研究领域,孔焕字发现,在烫伤 表达增多,表明了EGF肯定参与了调控ESC的增殖分化与迁 后大鼠用红玉膏换药能加速创面愈合,减少创面愈合时间,整 移。(6)端粒酶:目前已知端粒酶活性的丧失及其增殖相关基 合素J9l及转录因子p63在表皮层聚集增加.其作用机制可能 因表达的改变是造成多种成体干细胞体外复制和扩增受限的 与红玉膏能诱导创缘残留的ESC增殖分化有关 20]。目前,将 主要原因,而端粒酶反转录酶对端粒酶活性起关键作用。有实 皮肤干细胞按组织工程的原理构建皮肤,已成为解决临床治疗 验报道,胚胎、少儿、成人皮肤来源的ESC均有端粒酶反转录酶 中皮源缺乏问题的根本途径,自体干细胞有望成为其可靠的种 表达,其表达强度依次减弱,提示诱导和增强端粒酶反转录酶 子细胞。 的表达对维持ESC在体外自我更新和增殖能力可能具有重要 现在ESC的研究尚处于初级阶段,应用ESC增殖分化调控 意义l】 。(7)p63转录因子:P63转录因子可能在表皮干细胞的 的研究将使人类更好的驾驭自身。随着研究技术的进步,分 增殖分化调控上起重要作用。其子对表皮的发生和肢体的发 离、纯化ESC、更为精确的调控其增殖分化,必将推动临床的大 育具有明显影响。实验发现,缺P63转录因子小鼠的皮肤表面 跨步向前发展。如果能象分离ESC那样分离自身真皮干细胞, 只能观察到单层扁平细胞层,无棘细胞层、颗粒细胞层和复层 将为患者提供大量的自体表皮和真皮细胞,将为各种皮肤疾病 确质层,不能形成复层上皮n。 ;而在快速增殖的鳞状上皮细胞 和创伤疾病,以及怎样延缓人皮肤衰老提供新的方案,并将实 癌中可以见到P63转录因子的高表达。 现皮肤由解剖修复到功能修复的梦想。 除上述之外,还有感觉神经肽P物质(substance P,SP)、a一 连环素、白介素6等都在ESC的增殖分化中起着调控作用,新 参考文献: 的调控因子及调控机制的研究都在不断深入,这将为ESC更好 【1 j Zell mer S,Surovoy A,Gaunitz F,et a1.Transfeetion of Keratinoeytes with 的应用于临床做好前期的工作。 lipid/DNA complexes i13.vitro[J].J Lipome Res 2001,15(5):79~84. 在许多特殊情况下,其它的细胞可以转化为ESC。首先, [2]ZelI mer S.Gaunitz F,Salvener J.et a1.Long—term expression offoreign・ 人体ESC存在逆分化现象,即表皮细胞可逆向转化为ESC。其 genes in normal human epidermal keratinocytes after transfection with 次,有研究证明_l ,表皮基底层的ESC受到破坏时,残存的皮 lipid/DNA complexes[J].Histoehem cell Biol 2001,303(2):41—47. 下组织的间充质细胞如脂肪细胞有可能提供表皮再生的干细 [3]Bickenback JR,Chism E.Selection and extended growth of murine epider・ 胞。其机制还不清楚.有待于进一步的研究。 mal stem cell in cuhure[J].Exp Cell Res 1998,21(224):184—195. [4] Jones PH Harper S,Wart FM.Stem cell patterning and fate in human 4 ESC的临床应用 epid—ermis【Jj.Cell 1995,8O(1):83—93. [5] 陈晓东,利天增,祁少海等正常人不同部位皮肤于细胞分布规律 应用干细胞治疗疾病较传统方法具有很多优点:低毒性; 的研究(J].中华烧伤杂志.2006,22(1):53~56. 不需要完全了解疾病的确切机制;应用自身干细胞移植,可避 [6]Jensen UB.Lowel S.Watt FM.The spatial relationship between stem cells 免免疫排斥反应。现在应用干细胞在组织工程和基因治疗方 and their progeny in the basal layer of human epidermis:fl new view based 面已成为新兴的研究方向。 on whole mount labeling and lineage analysis[J].Development。1999,126: 在皮肤病方面,已有学者将外源性基因通过反转录病毒导 2409 24】8. ・ 1 02 ・ 西南军医2008年11月 第l0卷第6期 Journal of Military Surgeon in Southwest China Nov..2008;10(6) [7] Biekenlbach JR.Chism E.Selection and.extended growth of murine epider [J].中国组织【 程研究与临床康复,2007,50(11):10025—10029. mal stem cells in culture[J].Exp Cell Ras,1998,244:184—195. 1 15 J Zuk PA,Zhu M.Ashjian P,et a1.Human adipose tissue is a sou ̄ce of mul- [8]Slack JM.Stem cells in epithelial tissues[J].Science,2000,287(5457): ifpotent stem cells[Jj.Mol Bio]Cell,2002,13(9):4279—4295. 1431. 【163 ZHANG Cong,WANG Naizuo Experimental study on pepairing full—thick— [9j Lyle S,Christofidou—Solomidou M,Liu Y.et a1.The C8/144B monoclon- hess eutaneous deficiency with tissue engineered skin Chinese Journal of la antibody recognizes e ̄,tokeratin 15 and defines the location of human Reparative and Reconstructive Surgery,2008,28(2):196—201. hair follicle stem cellsI J J.J Cell Sci,1998,l11:3179. [17j廖立新,陈刚泉.应用表皮=F细胞构建组织工程皮肤及移植实验 [10]Vasioukhin V,Bauer C,Degenstein L,et a1.Hyperproljferation and de- [J].中国组织工程研究与临床康复,2007,14(11):2661—2664. fects in epithelial polarity upon conditional ablation of acatenin in skin [18]Kuiui Hu,Construction and transplantation of tissue—engineered skin with 【J].Cell,2001,104:605~617. epidermal stem cells chinese journal of medical aesthetics and cosmetolo— [11]kiwJ,WangXR.Present clinical application of epidermal stem cells[J]. gY,2006,12(5):293—297. Zh6ngguo Zuzhi Gongeheng Yanjiu yu Linehuang Kangfu 2007.28(1 1): [19]Blanpain C,LowryWE,GeogheganA,et a1.Self—Renewal,Muhipoteney, 5610—5613(China). and the Existence of Two Cell Populations within an Epithelial Stem Cell [12]13 Kishimoto J,Burgeson RE,Morgan BA.Wnt signaling maintains the hair Niche【JJ.Cell,2004。118:635—648. inducing activity of the dermal papilla.Genes Dev.2000,14(10):l 181. [2o]孔焕宇,孔繁飞,黄清怡等.大鼠创面愈合过程中表皮干细胞增殖 [13]Waikel RL.Kawachi Y,Waikel PA.et a1.Deregulated expression of C— 分化与玉红膏的影响[J].中国组织工程研究与临床康复,2007,46 M yc depletes epidermal stem eells[J].Nat Genet,2001,28(2):165. (11):9400—9403. [14]刘德伍.不同发育阶段人表皮干细胞端粒酶反转录酶表达的比较 。 (收稿El期:2008—06—12) 扁桃体及隐窝上皮结构的研究进展 李在兵综述,陈隆辉 审校 (泸州医学院附属中医医院耳鼻喉科,四川泸州646000) 【摘要】扁桃体结构的主要特点是具有复杂而特殊的隐窝管道网络系统,不仅有分支,而且分支间广泛吻合。隐窝 上皮是该器官中最先接触和摄取抗原,并引起免疫应答的部位,隐窝的特殊结构决定了扁桃体的功能主要是潴留过路的 抗原,供免疫系统处置,因此隐窝上皮结构是扁桃体行使免疫功能的重要组织保障。 【关键词】扁桃体;隐窝上皮;结构 ‘ 【中图分类号】R766.18 【文献标识码】A 【文章编号】 1672—7193(2008)06—0103—02 腭扁桃体既是周围淋巴器官,又属于粘膜相关淋巴组织, 数逐渐增多,形成了典型的复层扁平上皮,并且隐窝上皮细胞 位于消化道葙呼吸道共同人口处,病原菌入侵,因而是产生免 索中空,出现隐窝腔。25周隐窝上皮表层有少数M细胞。 疫应答的重要场所f 。隐窝上皮主要的结构特征是上皮细胞 2.2微隐窝分类及功能 1971年Lenz等首先报道隐窝上皮表 形态和内容物的改变,其次,非上皮细胞存在,再次,上皮内大 面有微隐窝的开口,分三种类型【6】:I型位于相邻上皮细胞交 量的小血管。 界处,孔径4urn~15um,数量最多,是细胞游走的通路及抗原、 1人腭扁桃体淋巴组织 细菌进入扁桃体的主要门户;II型位于上皮细胞近中心部,孔 径lum 6um,数量少,由特化上皮细胞(M细胞)脱落而成;m 扁桃体为二级淋巴器官,有滤泡旁区,滤泡区,生发中心, 型为特化上皮细胞覆盖,孔径为9.2um~30um(平均 不仅有网状淋巴组织,还有淋巴样上皮组织。黄悦_2j等发现9 17.6um)Hj,形态表明微隐窝是浸润细胞和外来抗原的出人口。 周时人胎腭扁桃体粘膜表面上皮下方的间充质内已有少量淋 2.3 隐窝上皮结构 隐窝上皮呈海绵样结构,主要由网状上 巴细胞迁入,l4周时淋巴组织的数量显著增加,初级淋巴小结 皮细胞及基底膜构成,基底膜与上皮细胞之间的网孔内有非上 形成。较张涛川等观察到l3周才出现淋巴细胞时间要早。扁 皮细胞分布,如淋巴细胞、浆细胞、巨噬细胞等,淋巴细胞和上 桃体隐窝上皮内存在着“上皮内T淋巴细胞区”,该区有许多T 皮细胞之间相互依存,称为淋巴上皮共生,隐窝上皮构成了扁 淋巴细胞和IDC,胎儿4月龄时淋巴细胞经上皮下穿越基膜浸 桃体组织与外界的保护屏障_8I1 。隐窝上皮包含复层鳞状上 润隐窝上皮。5月龄时上皮内T淋巴细胞区基本形成¨j。 皮片段和网状上皮片段,网状上皮片段的位置随时问的变化, 依赖于抗原刺激的程度。隐窝网状化的程度随网状上皮片段 2人腭扁桃体隐窝的结构 的数量和尺寸大小变化。 2.1扁桃体隐窝的发生 古云华 等报道l0周时人胎腭扁 2.3.1 复层鳞状上皮片段有1 l0层复层鳞状上皮细胞直接 桃体表面上皮细胞增值,呈实心索条状向间充质内凹陷,开始 覆在淋巴组织上,上皮下无厚的胶原结缔组织层,上皮间有孤 形成早期的扁桃体隐窝,l4周,随着上皮细胞不断增值,细胞层 立的非上皮细胞侵润。 ’ 通讯作者:陈隆辉 ・ 103 ・ 

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