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真皮干细胞

评论2021-02-23来源:严选细胞网

什么是真皮干细胞

所谓真皮干细胞是存在真皮层的干细胞,真皮间充质细胞又叫真皮多能干细胞,来源于发育早期的中胚层和外胚层,具有广泛的分化潜能,可向多种中胚层和外胚层来源的组织细胞分化。近年来发现,这类细胞广泛存在于成熟个体的多种组织中,并已证实间充质干细胞存在于骨髓、肌肉、大脑、骨膜等组织中。真皮多能干细胞在体外培养时能分化成神经元、神经纤维、肌肉、脂肪等多种细胞。

真皮干细胞存在于真皮中血管的周围。为了能在血管周围稳定的生存,需要生长因子。

干细胞有很大可能性对于皮肤有非常重要的作用,和其他组织一样随着年龄增加和每日损伤的影响,活性变差总数减少。同时发现维持干细胞活性的生长因子也同样会减少。

什么是真皮干细胞

真皮干细胞与皮肤衰老关系的研究进展

近几年研究发现在真皮中可分离出一类相似的具有自我更新和多向分化潜能的成体干细胞即真皮干细胞(dermal stem cells,DSC),又叫真皮多能干细胞(dermal multipotent stem cells,dMSCs)、皮肤前体细胞(skin-derivedprecursors,SKP)、皮肤间充质干细胞(skin-derived mesenchymal stem cells,S-MSC),在不同诱导因素作用下可分化为成纤维细胞、成肌细胞、脂肪细胞、神经元等细胞。大量实验已证实dMSCs通过诱导可分化为成纤维细胞而参与组织损伤修复和结构重建。目前国内外对DSC的研究主要集中在皮肤、组织再生与损伤修复以及皮肤组织工程等。皮肤衰老是随着年龄增长而发生的皮肤生理性衰老,与真皮成纤维细胞减少、衰老密切相关。

什么是真皮干细胞


真皮干细胞的生物学特性

1.自我更新和多项分化潜能

DSC的自我更新性表现为高度增殖能力即克隆性生长。国内外学者采用MTT法、流式细胞仪检测DSC发现dMSCs形态较为均一,多次传代后仍能保持很强的增殖活性。Toma等和Kawase等实验证实,添加了TGF-B和bFGF等生长因子的培养基可进一步促进dMSCs的增殖。同时通过多系诱导分化证实DSC具有多向分化能力,可以向骨、脂肪、血管、肝脏和神经细胞分化。Gorio等研究表明,利用基因芯片方法检测到dMSCs表达多种不同细胞类型的特定转录因子,包括骨、神经、肌细胞等,这可能是其多向分化的分子基础。

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2.微环境对分化的影响

目前大量研究已证实局部微环境对DSC的分化起重要作用。Fermandes 和 Biermaskie等1121通过实验将来源于新生小鼠的DSC移植到免疫缺陷的成体老鼠真皮层或受损的坐骨神经,证实DSC进人真皮后能表达真皮细胞标志,而不表达其他类型细胞如神经细胞的标志;相反当移植到受损坐骨神经中DSC能整合到神经里并分化为雪旺细胞和神经束膜成纤维细胞,但不表达毛囊真皮乳头的特征标志,也不分化为神经元。


皮肤衰老的组织学基础

有研究证明皮肤衰老与真皮胶原蛋白的含量和性质有关,真皮结构改变是皮肤衰老的主要原因。真皮结构主要由成纤维细胞及其分泌的体液因子和细胞外基质组成,共同构成DSV微环境,以维持皮肤动态平衡。成纤维细胞是真皮层中形成胶原和弹力纤维的主要细胞,能合成和分泌葡糖氨基聚糖、弹性蛋白、层粘连蛋白及前列腺素、白三烯、细胞因子及其它因子等,最重要的是它还是合成真皮胶原蛋白主要结构成分的细胞,其产生的胶原蛋白含量在70%以上,以形成皮肤支架,保持皮肤弹性,使皮肤细腻光滑富有弹性。

什么是真皮干细胞

随着年龄的增长,紫外线的照射,皮肤动态平衡发生变化。一方面成纤维细胞逐渐减少,合成胶原蛋白和弹性蛋白能力下降,成纤维细胞在衰老过程中Ⅲ型胶原基因表达增加,而I型胶原基因表达降低,控制DNA合成的抑制物增多,致使rRNA,tRNA,mRNA含量逐渐下降,蛋白质合成进一步减少,结果胶原含量减少,特别是可溶性胶原含量下降明显,同时弹力纤维降解变性、数目减少、变细甚至片段化,胶原纤维和弹力纤维逐渐排列紊乱、变性、扭曲使皮肤弹性及顺应性降低而出现皮肤变皱、松弛等表现;另一方面随着年龄增长、紫外线的累积照射,胞外间质中氨基多糖含量下降,纤连蛋白降低,纤连蛋白片段增加,促进成纤维细胞释放MMP、组织蛋白酶G、蛋白水解酶进而降解胶原及细胞基质,引起皱纹、松弛及下垂等皮肤衰老表现。这些改变不仅是皮肤衰老的结果,也将进一步促进皮肤衰老。


真皮干细胞与皮肤衰老的关系

如前所述DSC的基本特征之一即具有多向分化潜能,能在特定条件下激活或分化为成纤维细胞,进而参与创伤愈合和组织修复。Shi等通过实验证实将dMSCs移植到鼠创伤部位,真皮多能干细胞通过表达一系列细胞因子和细胞外基质分子的转录产物,如VEGF,PDGF,HGF,TGF-B,ICAM-1,VCAM-1和纤连蛋白等,激活成纤维细胞刺激胶原分泌,促进成纤维细胞和表皮细胞的增殖,同时在创伤微环境的作用下分化为成纤维细胞而促进损伤愈合和组织修复。同时Kim等研究表明来源于脂肪的间充质干细胞在体外与正常人皮肤成纤维细胞共培养时可刺激成纤维细胞的增殖,促进胶原、细胞间基质的分泌,在创伤动物模型中可诱导正常皮肤成纤维细胞向创伤部位迁移,增强皮肤组织的修复,其机制可能与间充质干细胞分泌的多种生长因子有关。

什么是真皮干细胞

真皮结构主要由成纤维细胞及其分泌的体液因子和细胞外基质组成,共同构成DSC微环境,以维持皮肤动态平衡。近十余年不断有细胞抗皮肤衰老报道,如注射成纤维细胞或移植表皮干细胞、骨髓间充质干细胞或局部应用生长因子等以祛除皱纹、组织填充、皮肤修复等;最近Kim等也报道采用脂肪间充质干细胞进行祛皱防老。虽然有一定疗效,但因其维持时间短或取材困难等而受限。由于dM-SCs通过表达VEGF,PDGF,HGF.TGF-B.ICAM-1,VCAM-1和纤连蛋白等细胞因子,能激活成纤维细胞刺激胶原分泌,促进其增殖,并在一定条件下可从静止期转人细胞周期而增殖分化为成纤维细胞,进而合成胶原和弹力纤维。由此可以推测通过移植或调控DSC,能激活成纤维细胞,促进新生成纤维细胞增殖,刺激其合成和分泌胶原,增强细胞外基质,促进消除皱纹和增加皮肤弹性,最终使皮肤年轻化。同时因DSC来源丰富,易于取材,具有自体移植的可能性,使抗衰老治疗展现出新的希望。


真皮干细胞的应用前景

1.抗皮肤衰老

利用DSC具有多向分化潜能,在一定条件下可分化为成纤维细胞,进而刺激胶原和弹力蛋白合成和分泌,可用于皮肤衰老,为抗皮肤衰老提供新的方法。

2.皮肤、骨组织工程

作为种子细胞制备人工真皮,用于全层皮肤缺失的移植,为皮肤创伤完全修复打下基础;利用其成骨细胞、软骨细胞的分化潜能,用于骨组织工程。

3.毛囊再生

Plikus等研究认为通过负调控BMP信号,可激活DSC促进毛囊再生;同时麦跃等实验发现DSC能通过分泌一些促进毛囊生长的细胞生长因子如肝细胞生长因子、胰岛素样生长因子、血管内皮细胞生长因子等而促进毛囊生长,这在皮肤组织工程中利用干细胞作为种子细胞进行毛囊重建有重要意义。

4.组织填充

利用其脂肪细胞的分化潜能,用作软组织充填的种子细胞以治疗各种萎缩性皮肤病,为萎缩性皮肤病带来新的希望。

5.创伤修复

通过一系列实验证实dMSCs经诱导分化为成纤维细胞而参与损伤修复,并且对创伤微环境的反应性显著强于成纤维细胞和血管内皮细胞等组织修复细胞。同时Per-ng等研究发现DSC可促进裸鼠的外伤愈合以及参与皮瓣创伤模型的愈合,为皮肤创伤修复打下基础。


总之,真皮干细胞因具有自我更新能力和多向分化潜能,能分化为成纤维细胞进而在抗皮肤衰老中起重要作用。虽然通过体外分离培养真皮干细胞,模拟体内微环境与真皮其它细胞共同培养,能观察到真皮干细胞对周围细胞的影响,但其在体内的调控机制以及与微环境的作用机制目前还不清楚,有待进一步探索。虽然真皮干细胞的研究仍面临着许多问题需要解决,但应看到真皮干细胞作为抗皮肤衰老的一种新方法具有传统方法所不可比拟的优势,预见其在美容医学和再生医学中的应用将具有十分广泛的前景。





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