科普 | 干細胞-身體的“維修師”

干細胞具有自我復制和多向分化潛能，能夠再生人體的各種組織，因此在組織修復和再生中有一定的臨床潛力，特別是在骨折愈合、軟骨愈合及創傷后炎癥等方面。 局部細胞和組織損傷后，機體對損傷所形成的缺損進行修補恢復的過程稱修復。修復是機體抗損傷的表現，組織修復主要是通過再生來完成的。再生是體內細胞或組織損傷后，由鄰近正常細胞分裂增殖來修補的過程。 圖片 01 干細胞與創傷修復 內源性干細胞對創傷的反應包括：從休眠狀態中蘇醒；從特定的干細胞巢動員；向受傷的部位遷移；分化產生特定細胞。此外，長期病理性炎性反應會導致干細胞的功能失調，使干細胞的數量減少，最終導致組織再生失敗。 在創傷后，MSCs與HSC的遷移已被許多趨化作用闡明。其中一種信號途徑就是SDF-1/CXCR4（基質衍生因子1/特異性趨化因子受體4）軸。這條信號軸解釋了干細胞在局部停留及向受傷部位遷移的過程。 CXCR4是BMSCs的一種受體，它能結合SDF-1。SDF-1是一種由骨髓內皮細胞和基質細胞表達的蛋白質，繼受傷后，SDF-1在組織損傷的部位產生，其濃度高于骨髓處，于是骨髓中MSCs向受傷部位轉移。SDF-1的表達受缺氧誘導因子-1（HIF-1）和一氧化氮（NO）調控。 在正常生理情況下，骨髓中的SDF-1濃度稍高，有利于保留BMSCs。這在骨折和心肌損傷模型中已被證實， CXCR4 受體的上調也使得MSCs向SDF-1濃度高的地方遷移得到進一步加強。 圖片 02 干細胞與軟骨愈合 干細胞與關節軟骨損傷修復及創傷后骨關節炎有關。在損傷發生后，關節軟骨中的MSCs會分化成纖維細胞，而不是軟骨細胞。創傷時，關節組織纖維化的情況更少，由此表明創傷可引起干細胞分化的變化，并與創傷后骨性關節炎息息相關。 干細胞有望能夠改善骨關節炎和創傷后的軟骨缺損。目前重點是確定最佳干細胞來源、如何進行預處理，提高安全性。MSCs在骨關節炎和創傷后關節炎的治療目的都是重新生成透明軟骨，但其病理微環境各不相同。 圖片 03 干細胞與免疫調節 干細胞具有免疫調節功能，主要依賴于在創傷后炎癥反應中分泌的介質如Toll樣受體。Toll樣受體（Toll-like receptors, TLR）是參與非特異性免疫的一類重要蛋白質分子，也是連接非特異性免疫和特異性免疫的橋梁。TLR是一類由創傷后細胞破壞釋放的內源性產物，包括線粒體DNA（mtDNA），具有激活免疫細胞的能力。 創傷后引起的中性粒細胞和巨噬細胞激活會對干細胞造成損傷。在機體受傷后，中性粒細胞和干細胞一起遷移到受傷的部位，但它們遷移到創傷部位的時間點不同。中性粒細胞被激活后會釋放活性氧，無意中損害了周圍的細胞包括干細胞。如果損傷足夠嚴重，中性粒細胞的激活狀態持續存在（尤其是在細胞凋亡之后），那么干細胞就可能會被破壞。 圖片 04 結論 干細胞能實現人體內“超級細胞工廠”這一定位的職責，正是有賴于干細胞器官修復的功能，在一定適宜的條件下，分化為各種類型的細胞，并結合分泌的一定量細胞營養因子，幫助大腦、肝臟、心臟等器官組織的修復。

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