干细胞就是“什么都能干的细胞”
生命的起源
人体是由来源于父体的精子(携带父亲的遗传基因)与来源于母体的卵子(携带母亲的遗传基因)结合形成的受精卵,在子宫内发育而成的。受精卵是形成人体的第一个细胞,由此可见,细胞跟人体的发育和健康有着极其重要的关系。
神奇的干细胞
干细胞(stem cell,SC)的“干”,译自英文“stem”,意为“茎干”、“干”和“起源”。是一类未充分分化、尚不成熟的,可自我复制的细胞,具有再生各种组织器官和人体的潜在功能。医学界称为“万用细胞”。人体内干细胞的主要功能是维持机体功能的稳定,即提供稳定的内环境,替代由于损伤和疾病导致的衰老、丢失和死亡的细胞,使衰老的细胞恢复活力,损伤的细胞恢复正常,丢失、死亡的细胞得到补充,从而恢复或重建机体组织器官的功能,抵抗疾病,延缓衰老!
干细胞群的功能即为控制和维持细胞的再生。
一般来说,在干细胞和其终末分化的子代细胞之间存在着被称为“定向祖细胞”的中间祖细胞群,它们具有有限的扩增能力和限制性分化潜能。这些细胞群的功能是增加干细胞每次分裂后产生的分化细胞的数量。干细胞具有自我更新的能力,但是干细胞的分裂实际上是相对不对称的。
虽然在形态学和分子生物学水平上干细胞的结构意义能帮助定义干细胞,但是干细胞的定义仍必须是建立在功能性的基础上的。从功能上讲,干细胞是具有多向分化潜能、自我更新能力的细胞,是处于细胞系起源顶端的最原始细胞,在体内能够分化产生某种特定组织类型的细胞。对于单细胞来讲,对这个定义进行严格限制是很重要的。尤其是在复杂的器官中,为了区别干细胞和其他各种类型的祖细胞,对其进行功能上的区分可能更精确和必要。因为干细胞和祖细胞的定义是由其是否具有自我更新能力所决定的。干细胞一旦分化为祖细胞后就失去了自我更新的能力,出现对称性的有丝分裂,祖细胞的数量只有通过干细胞的增殖分化来补充,但是祖细胞仍然保持高度的增殖能力,就造血干祖细胞而言,各系造血过程中细胞的大量扩增主要依靠造血祖细胞的增殖。
在成体的器官中,干细胞可以通过不断分裂来修复组织,或者是像在哺乳动物脑组织中那样处于静止的状态。干细胞在其发育期间能够通过对称性地分裂以扩增它们的数量,或者通过非对称性分裂进行自我更新和产生更多不同分化类型的祖细胞。
干细胞的分类
科学地对干细胞进行分类有助于对干细胞概念及其生物学特性的准确把握和理解,目前可以采用以下几种方法对干细胞进行分类。
根据发育阶段分类
按照此种分类方式,干细胞可以分为胚胎干细胞和成体干细胞。
①胚胎干细胞:在各种干细胞的研究与应用中,胚胎干细胞最引人注目。胚胎干细胞是指由胚胎内细胞团或原始生殖细胞经体外抑制培养而筛选出的细胞。此外,胚胎干细胞还可以利用体细胞核转移技术来获得。胚胎干细胞具有发育全能性,在理论上可以诱导分化为机体中所有种类的细胞;胚胎干细胞在体外可以大量扩增、筛选、冻存和复苏而不会丧失其原有的特性。
②成体干细胞:成体干细胞是指存在于一种已经分化组织中的未分化细胞,这种细胞能够自我更新并且能够特化形成组成该类型组织的细胞。成体干细胞存在于机体的各种组织器官中。目前发现的成体干细胞主要有:造血干细胞、骨髓间充质干细胞、神经干细胞、肝干细胞、肌肉卫星细胞、皮肤表皮干细胞、肠上皮干细胞、视网膜干细胞、胰腺干细胞等。
根据不同的分化潜能分类
按照此种分类方式,干细胞可分为全能干细胞、多能干细胞、单能干细胞。
①全能干细胞:具有自我更新和分化形成任何类型细胞的能力,有形成完整个体的分化潜能,如胚胎干细胞,具有与早期胚胎细胞相似的形态特征和很强的分化能力,可以无限增殖并分化成为全身200多种细胞类型,进一步形成机体的所有组织、器官。
②多能干细胞:顾名思义,多能干细胞具有产生多种类型细胞的能力,但却失去了发育成完整个体的能力,发育潜能受到一定的限制。例如,造血干细胞可分化出至少12种血细胞,骨髓间充质干细胞可以分化为多种中胚层组织的细胞(如骨、软骨、肌肉、脂肪等)及其他胚层的细胞(如神经元)。科学家们目前趋向于将分化潜能更广的干细胞称为多潜能干细胞,如骨髓间充质干细胞,而将向某一类型组织的不同细胞分化的干细胞称为多能干细胞,如造血干细胞、神经细胞等。
③单能干细胞(也称专能、偏能干细胞):常被用来描述在成体组织、器官中的一类细胞,意思是此类细胞只能向单一方向分化,产生一种类型的细胞。在许多已分化组织中的成体干细胞是典型的单能干细胞,在正常的情况下只能产生一种类型的细胞。如上皮组织基底层的干细胞、肌肉中的成肌细胞又叫卫星细胞。这种组织是处于一种稳定的自我更新的状态。然而,如果这种组织受到伤害并且需要多种类型的细胞来修复时,则需要激活多潜能干细胞来修复受伤的组织。
间充质干细胞
间充质干细胞(MSC)是中胚层来源的具有高度自我更新能力和多向分化潜能的多能干细胞,广泛存在于全身多种组织中,如骨髓、肌肉、脂肪、脐带、胎盘等。在体内或体外特定的诱导条件下,可分化为脂肪、骨、软骨、肌肉、肌腱、韧带、神经、肝、心肌、内皮等多种组织细胞。
间充质干细胞生物学特性:
①增殖能力强 ②免疫原性低 ③多向分化潜能
④可分泌外泌体和多种细胞因子 ⑤具有良好的免疫调节功能 ⑥具有支持和促进造血的功能
干细胞如何发挥作用?
·直接参与损伤修复;
·激活休眠和处于抑制状态的细胞;
·分泌外泌体、细胞因子等;
·再生血管、改善血液循环;
·调控炎症和免疫反应;
·提升抗氧化应激能力和调控某些基因表达。
干细胞有哪些用途?
1. 治疗疾病
干细胞作为新的治疗手段,让众多疑难疾病的治疗成为可能,如糖尿病、脊髓损伤、铂金森综合征、阿尔茨海默病等。
2. 器官再造
利用干细胞技术,再造正常的、甚至更年轻的组织器官,来代替病变或衰老的组织器官,从而延长人类的寿命。
3. 延缓衰老
移植补充干细胞,相当于增加人体各种器官修复所需的最基本的材料,能够起到调理亚健康、延缓衰老的作用。
4. 整形美容
干细胞用于软骨、骨、脂肪、皮肤组织工程及促进创面愈合,可发挥塑形、皮肤年轻化的作用。
干细胞为难治性重大疾病提供崭新解决方案
1. 泌尿系统:急性肾炎综合征、急慢性肾损害、糖尿病肾病、肾衰竭等。
2. 内分泌系统:甲状腺功能减退症、糖尿病、卵巢早衰、多囊卵巢综合征、更年期综合征等。
3. 呼吸系统:急性肺损伤、肺间质纤维化、慢性阻塞性肺疾病、支气管哮喘等。
4. 神经系统:小儿脑瘫、脑萎缩、铂金森综合征、阿尔茨海默病、脊髓损伤、失眠症等。
5. 消化系统:克罗恩病、胃溃疡、溃疡性结肠炎、肝损伤、急性重型肝炎、肝硬化等。
6. 循环系统:糖尿病下肢血管病变、白血病、心肌梗塞、心衰、再生障碍性贫血等。
7. 免疫系统:系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎、系统性硬化症、皮肌炎等。
8. 运动系统:退行性骨关节炎、关节软骨损伤、膝关节半月板损伤、股骨头坏死等。
9. 生殖系统:男性勃起功能障碍、弱精、子宫内膜损伤、不孕不育等。
- THE END -