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Naosuke龟井静香,Kivanc Atesok,第三Ochi说, ”内皮祖细胞的使用肌肉骨骼和神经组织的再生”,干细胞国际, 卷。2017年, 文章的ID1960804, 7 页面, 2017年。 https://doi.org/10.1155/2017/1960804
内皮祖细胞的使用肌肉骨骼和神经组织的再生
文摘
内皮祖细胞(epc)来源于骨髓和血液可以分化成内皮细胞,促进新血管形成。此外,内皮祖细胞修复是一个有前途的细胞来源的各种类型的血管组织和已经在动物实验和临床试验用于组织修复。在本文中,我们专注于内源性内皮祖细胞在组织修复和动力学的应用内皮祖细胞或干细胞种群包含内皮祖细胞组织再生的肌肉骨骼和神经组织包括骨骼,骨骼肌肉,韧带、脊髓和周围神经。内皮祖细胞可以从骨髓动员和招募受伤组织促进新血管形成和组织修复。此外,内皮祖细胞或干细胞数量含有内皮祖细胞通过分化促进新血管形成和组织修复内皮细胞或组织细胞,upregulation的生长因子,诱导和激活内源性干细胞。人类外周血CD34(+)细胞含有内皮祖细胞已被用于骨修复的临床试验。因此,内皮祖细胞是一个有前途的细胞源治疗肌肉骨骼和神经组织损伤。
1。介绍
大多数类型的组织,除了角膜,镜头,和软骨血管供给营养。此外,血管利基最近报道在体内平衡起到至关重要的作用,在开发过程中干细胞增殖和分化的体细胞和组织的再生1- - - - - -8]。因此,新血管形成不仅提供营养,还需要提高组织再生的环境。内皮祖细胞(EPC)已经被报告为一个有前途的促进新血管形成(细胞源9,10]。内皮祖细胞可以分化成内皮细胞,有助于肿瘤新血管的形成或缺血性疾病(11- - - - - -14]。另一方面,内皮祖细胞也通过释放proangiogenic增强血管生成因素,包括血管内皮生长因子(VEGF),而(Ang1),肝细胞生长因子(HGF),血小板源生长因子(PDGF)、单核细胞趋化蛋白- 1 (MCP),和巨噬细胞炎症蛋白- (MIP) 1 (15- - - - - -19]。内皮祖细胞移植已被用于治疗缺血性疾病在动物模型和临床试验(20.- - - - - -25]。内皮祖细胞也可以通过加速促进受损组织的修复新血管形成。在目前的研究中,我们审查的应用内皮祖细胞的修复肌肉骨骼和神经组织。
2。在组织修复内皮祖细胞的动员和招聘
循环内皮祖细胞的特点是原始的表达造血祖细胞标记、CD34、CD133和内皮标记、CD31, Flk-1 /插入域受体激酶(KDR) / VEGF receptor2 (VEGFR2)、血管内皮(VE)钙粘蛋白,Tie2 [26- - - - - -28]。EPC单核细胞的克隆形成单位分析了评估的质量和数量动员内皮祖细胞(29日]。
在骨折动物模型,增强来源于循环内皮祖细胞的动员骨和动员内皮祖细胞整合到骨折网站已经演示了利用细胞表面标记EPC (30.,31日]。Stromal-derived因子1 (SDF-1)和科学家趋化因子受体4 (CXCR4),这是一个为SDF-1受体,发挥重要作用的机理EPC招聘骨折愈合(32]。即使在人类,动员内皮祖细胞与骨相关报道(33]。在牵引成骨股骨或胫骨,CD34(+)或CD133 (+) / VEGFR2(+)细胞在外周血单核细胞表达水平的人口和EPC-mobilizing血浆中细胞因子包括VEGF和SDF-1尽管没有增加增加c反应蛋白(CRP)的表达水平。这些发现表明,EPC动员期间增强骨没有与炎症反应的关系。Lnk是一个适配器蛋白质和一个重要的抑制剂干细胞因子(SCF) cKit信号和促血小板生成素(TPO)信号在干细胞自我更新34- - - - - -36]。Lnk-deficient骨折模型小鼠显示加速血管生成,骨折愈合,重建通过增强骨髓内皮祖细胞的动员和招聘(37]。此外,小干扰rna转染Lnk提高形成血管内皮祖细胞的功能,提高骨折愈合(38]。因此,抑制Lnk可能提高骨折愈合治疗潜力。内皮祖细胞的动员和整合也被报道在脊髓损伤模型使用从Tie2 / lacZ转基因小鼠骨髓移植到野生型小鼠(39,40]。循环单核细胞的数量和EPC殖民地单核细胞形成的山峰在第三天脊髓损伤,受伤和EPC招募到损伤后脊髓在第七天明显增加。即使在人类脊髓损伤,CD34 (+) / CD133 (+) / VEGFR2(+)外周血内皮祖细胞是增加伤害(后7天内41]。
3所示。应用内皮祖细胞,肌肉骨骼组织再生
3.1。骨再生
静脉管理粒细胞集落刺激因子(g - csf)动员人体外周血CD34(+)细胞有助于提高新血管形成和骨折愈合的老鼠免疫缺损愈合的股骨骨折模型(42]。研究结果表明移植的直接贡献CD34(+)细胞血管生成和骨生成。当地政府G-CSF-mobilized人类外周血CD34(+)细胞atelocollagen支架断裂的网站还导致增强血管生成,增强血流恢复,改善大鼠股骨骨折愈合的骨折愈合模型(CD34(+)细胞移植后立即创建愈合的骨折)和不愈合模型(CD34(+)细胞在移植8周后愈合的骨折)的创建(43,44]。CD34(+)细胞的移植骨再生已经完成临床试验患者股骨和胫骨骨折不愈合45,46]。静脉管理G-CSF-mobilized人类外周血CD34(+)细胞也被用于免疫缺损鼠骨坏死模型(47]。在这个研究中,细胞抑制腐蚀后骨坏死的发展在股骨颈血管。骨髓单核细胞移植的包含CD34(+)细胞已被用于治疗特发性股骨头坏死的患者(48,49]。然而,CD34(+)人口是罕见的在单核细胞来源于骨髓或外周血50,51]。因此,扩展方法的内皮祖细胞CD34(+)开发(52]。在这种方法中,CD34(+)或CD133(+)细胞无血清培养系统中包含VEGF、干细胞因子(SCF)、白介素6 (IL), Flt3配体,促血小板生成素(TPO)。扩大文化增加CD34(+)或CD133(+)细胞保持EPC克隆形成的潜力。体外扩大CD34(+)细胞也显示潜力提高骨再生(53]。另一方面,内皮祖细胞从骨髓细胞培养也报道提高骨再生鼠节段性骨缺损模型(54,55]。
3.2。骨骼肌再生
肌肉组织再生EPC移植中经常报道引起的缺血性疾病模型(56- - - - - -60]。在骨骼肌损伤模型中,当地的移植G-CSF-mobilized人类外周血CD133(+)细胞增强了血管生成,减少纤维疤痕形成,改善骨骼肌修复在一个拥有大鼠骨骼肌损伤模型61年]。移植的直接贡献人类CD133(+)细胞血管性血友病因子(vWF)——积极的血管,肌间线蛋白或MyoD1-positive肌肉,Pax7-positive周皮细胞显示。然而,这些细胞与再生区域相比要少得多。VEGF的表达增加,转化生长因子- (TGF)β却降低了在再生组织CD133(+)细胞移植。因此,移植细胞的旁分泌作用可能是骨骼肌再生的主要机制后CD133(+)细胞移植。磁定位已经开发成一个新的细胞输送系统使用磁力[62年]。CD133(+)细胞是由magnetic-activated孤立的细胞分类(mac)。孤立的CD133(+)细胞用磁珠必定CD133标记抗体(63年]。这些CD133(+)细胞可以通过磁力吸引。磁靶向G-CSF-mobilized人类外周血CD133(+)细胞免疫缺损鼠骨骼肌损伤模型证明改善肌肉修复即使少量的CD133(+)细胞移植中使用(64年]。脂肪tissue-derived再生细胞(adrc)可以从收获孤立快速脂肪组织使用Celusion系统(美国圣地亚哥Cytori疗法)。自抗扰控制器是异质的,包含丰富的EPC的细胞群(CD31 + CD34 + CD45−CD90 + CD105−CD146 +) (65年]。人类自抗扰控制器的地方移植免疫缺损鼠骨骼肌损伤模型导致加速血管再生和肌肉再生(66年]。
3.3。韧带重建
牙周韧带(PDL)是一种纤维结缔组织位于牙根和牙槽骨之间。成纤维细胞的谱系PDL细胞组织具有EPC-like属性包括内皮细胞标记物的表达和血管系统的促进能力建设(67年- - - - - -69年]。CD34(+)细胞来源于人类破裂前交叉韧带(ACL)的膝盖也EPC-like属性和潜在的增强血管新生和骨生成70年]。G-CSF-mobilized人类外周血CD34(+)细胞与atelocollagen本地移植到一个拥有大鼠膝关节内侧副韧带损伤模型(71年]。CD34(+)细胞移植的增加VEGF的表达在受伤的韧带和促进血管化和韧带组织的修复。此外,联合移植的兔子韧带人类干细胞和脐带血液CD34(+)细胞改善韧带修复在鼠内侧副韧带损伤模型(72年]。
4所示。申请神经组织修复
4.1。脊髓再生
人类脐血CD34(+)细胞最初被使用作为一个EPC人口治疗脊髓损伤模型(73年]。在这个研究中,脊柱内的移植的影响脊髓修复的CD34(+)与人类的骨髓基质细胞移植(BMS)。CD34(+)细胞移植达到更大的改善脊髓损伤后的功能恢复与BMS相比,细胞移植。一些移植CD34(+)细胞表达胶质或神经细胞标记包括胶质原纤维酸性蛋白(GFAP)或神经核抗原(NeuN)。然而,另一项研究使用人类CD34(+)脐血细胞移植对脊髓损伤模型表明,CD34(+)细胞存活在宿主脊髓移植后至少3周,但消失了5周。此外,移植细胞不阳性神经标记74年]。因此,移植CD34(+)细胞的分化成胶质或神经细胞可能不是一个脊髓修复的主要机制。静脉管理G-CSF-mobilized人类外周血CD133(+)细胞也可以提高功能恢复在一个拥有大鼠脊髓损伤模型75年]。在这个研究中,移植CD133(+)细胞在受伤部位直接导致了新血管形成。此外,CD133后SDF-1和趋化因子受体CXCR4的表达增加(+)细胞治疗。另一项研究也表明,SDF-1和趋化因子受体CXCR4的表达调节脊髓损伤后,连同相应的趋势内生CD133(+)细胞SDF-1表达式(76年]。趋化因子受体CXCR4(+)细胞的招聘,包括内源性神经祖细胞通过SDF-1-CXCR4轴,可能是脊髓修复的机制后,CD133(+)细胞治疗。另一方面,CD133(+)细胞来源于人类外周血或脐血是管理一个organotypic coculture系统组成的新生大鼠的脊髓和大脑皮层(77年,78年]。这个coculture系统允许评估移植细胞的旁分泌作用在脊髓轴突的生长(79年- - - - - -81年]。管理的CD133(+)细胞VEGF的表达水平增加,减少神经细胞凋亡,促进轴突生长从大脑皮层脊髓(77年,78年]。轴突的神经保护作用和改善微环境生长的upregulation VEGF表达的可能是一个关键机制CD133(+)细胞政府脊髓再生。体外扩大CD133(+)人类脐带血细胞也显示脊髓再生潜力(82年]。的体外扩张文化CD133(+)细胞的数量增加62.8±14.4倍。扩大CD133(+)细胞有潜在的EPC集落形成和改善新血管形成和脊髓修复类似于肉体的孤立CD133(+)细胞。的移植数量20倍的扩大CD133(+)细胞进一步促进血管生成,轴突的生长和功能恢复一个拥有大鼠脊髓损伤模型(82年]。静脉移植骨髓单核细胞的内皮祖细胞培养也增强脊髓损伤后的功能恢复83年]。培养内皮祖细胞的移植促进修复脊髓受伤的感应astrogliosis和血管调节。Astrogliosis脊髓损伤急性期的报道很重要对血脑屏障的修复和炎症的限制,导致减少脊髓损伤后继发变性(84年]。使用Jagged1敲除老鼠的一项研究显示,内皮祖细胞移植有助于astrogliosis,血管的监管,并通过激活脊髓再生Jagged1-Notch信号(83年]。Lnk的可拆卸的c - kit(+),本来(−),与血统标记(−)(KSL)骨髓干细胞群作为内皮祖细胞移植这些细胞的功能。Lnk−−/KSL细胞形式增加数量的EPC Lnk的殖民地相比+ / +KSL细胞。此外,静脉注射Lnk的政府+ / +KSL细胞小鼠脊髓损伤模型促进血管生成,astrogliosis,轴突生长,并与Lnk损伤后功能恢复,−−/KSL被更有效地诱导和促进这些再生事件(18]。在上述研究中,直接贡献的移植内皮祖细胞分化的神经细胞是非常小的。然而,EPC移植促进新血管形成和诱导内源性趋化因子受体CXCR4(+)细胞招聘或astrogliosis。激活内源性干细胞的神经与血管的利基市场的形成可能是一个通过EPC移植脊髓再生的主要机制。
4.2。周围神经再生
应用程序的第一份报告的内皮祖细胞修复周围神经的肌内注射内皮祖细胞培养从人类脐带血单核细胞在体外糖尿病下肢拥有大鼠(85年]。EPC移植改善神经传导速度,增强下肢的新血管形成。另一方面,周围神经再生促进G-CSF-mobilized移植的人类外周血CD133(+)细胞在免疫缺损的坐骨神经缺损模型大鼠(86年,87年]。在这些研究中,CD133(+)细胞嵌入atelocollagen凝胶被移植到一个硅胶管,被用来在坐骨神经桥15毫米的缺陷。移植的CD133(+)细胞促进新血管形成和再生的有髓神经纤维硅胶管。此外,复合肌肉动作电位从腿筋肌肉只观察CD133 (+) cell-treated老鼠后的电子刺激坐骨神经。此外,体外扩大CD133(+)细胞也显示潜在的促进周围神经再生的新孤立CD133(+)细胞。
5。结论
在肌肉骨骼和神经组织的修复包括骨头和脊髓,内皮祖细胞动员和招募受伤组织和促进新血管形成和组织修复。内皮祖细胞或干细胞群外生管理包含内皮祖细胞增强了新血管形成和组织修复。除了内皮祖细胞的直接贡献新血管形成和组织修复移植内皮祖细胞分化的内皮细胞或组织细胞,热带效应的形成来源于内皮祖细胞移植和组织修复的血管利基可能是重要的。从所有这些研究,结果表明,内皮祖细胞是一个有前途的细胞源治疗肌肉骨骼和神经组织损伤(图1)。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
作者感谢教授孝Asahara在东海大学,日本,他的支持他们的研究。
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