作者：解英，汪虹，王寬，李冉，昆明醫科大學第二附屬醫院燒傷科，雲南省燒傷研究所；陳斌，美國塔夫茨大學醫學院Lahey醫院醫療中心整形外科
外周血單個核細胞中存在一些獨特的祖細胞群體，包括造血幹細胞、血管內皮祖細胞（EPC）、間充質幹細胞、循環纖維細胞（fibrocytes）等，這些細胞因能在適宜條件下分化為具有不同功能的成熟細胞，長期受到研究者們關注。近年來，研究者發現一種來源於外周血的幹/祖細胞——單個核細胞來源的多潛能細胞（MOMC），其具有可從外周血獲取並體外擴增、表型獨特和多向分化的特性，可能為自體幹/祖細胞在組織再生及創傷修復的應用如自體移植等方面帶來新方向，現就有關研究內容綜述如下。
1.MOMC的來源
2003年，Kuwana等首先報導將外周血單個核細胞培養於纖維連接蛋白（FN）包被的培養皿7 d，絕大部分貼壁細胞（超過95%的比例）均具有表達CD14、CD45、CD34及Ⅰ型膠原蛋白等的特徵，再將單個核細胞體外誘導培養，其可分化為骨樣細胞、軟骨樣細胞和脂肪樣細胞等。因此，這群具有間充質幹/祖細胞特性的細胞被命名為單個核細胞來源的間充質祖細胞（MOMP）。進一步研究證實，MOMP可誘導分化為心肌樣細胞和神經樣細胞，2006年，該群細胞被更名為MOMC。
循環CD14+單個核細胞來源於骨髓造血幹細胞，存在於外周血中。為了進一步確認MOMC是否來源於CD14+單個核細胞，研究者將標記有綠色螢光染料的CD14+單個核細胞與未標記的CD14-單個核細胞共同培養於FN包被的培養皿中，結果顯示僅有螢光標記的細胞顯示纖維細胞樣形態且表達CD34。從而說明，外周血CD14+單個核細胞是MOMC的前體細胞。
2.影響MOMC來源與產生的因素
2.1FN與基質細胞衍生因子1（SDF-1）
Seta和Kuwana研究顯示，FN是CD14+單個核細胞產生MOMC的條件之一。Kuwana等採取CD14+單個核細胞單獨培養、將其與含血小板的CD14-單個核細胞共培養、將其與不含血小板的CD14-單個核細胞共培養，培養皿均用FN包被。結果顯示，與含血小板的CD14-單個核細胞共培養時，CD14+單個核細胞可產生梭形的貼壁細胞，這些貼壁細胞不僅能表達幹細胞標誌物（如CD34），還能被誘導分化為骨樣、軟骨樣、脂肪樣、內皮樣細胞。由此推測，在CD14-單個核細胞存在的條件下，血小板產生的可溶性因子是CD14+單個核細胞分化為MOMC的重要前提。
血小板產生的哪一種可溶性因子影響CD14+單個核細胞分化為MOMC？研究者從血小板釋放的16種細胞因子（分子量小於30×103）鎖定出5種，即調節活化蛋白、bFGF、巨噬細胞炎症蛋白1a、單核細胞趨化蛋白3和SDF-1，最終觀察到僅SDF-1才能最終促使CD14+單個核細胞分化為MOMC。SDF-1是一種趨化因子，其受體為趨化因子受體4（CXCR4）。採用CXCR4拮抗劑AMD 3100能成功抑制CD14+單個核細胞分化為MOMC。為了測試CXCR4水平的高低是否會影響此種分化，研究者將高表達CXCR4和低表達CXCR4的CD14+單個核細胞分別培養於含有血小板的FN包被培養皿中，7 d後高表達CXCR4的CD14+單個核細胞產生的貼壁細胞數量更多。
2.2 機體處於非正常環境可能促進MOMC的產生與分化
有研究者認為，正常機體環境下循環CD14+單個核細胞未見MOMC分化。若機體處於非正常環境下，如組織損傷或發生炎症時，循環CD14+單個核細胞就可能感應到這些非正常信號而滲透入損傷炎症區域分化為MOMC，MOMC又因感應到其所處組織釋放的信號而分化為相應的間質細胞，進而取代損傷細胞，維持組織穩態。
2.3 異質性細胞群體
有研究者認為，由於僅有一部分MOMC能分化為所誘導的細胞系，推測MOMC可能由多種祖細胞組成，而實際有分化能力的那部分MOMC比例較低。也許通過克隆出MOMC中的單個細胞可證實這一理論，但目前受到技術方面的限制未能實現。
2.4MOMC可能由一些細胞去/轉分化獲得
有研究者認為，可用去分化現象來解釋具有多向分化潛能的MOMC產生，即一些細胞在一定條件下可轉變為更原始的早期細胞，從而擁有更寬泛的分化能力；也可用轉分化現象來解釋，即有造血特性的循環單個核細胞能分化為另一種新的細胞表型。因此，儘管看似細胞在體內的分化是一個序貫性進展過程，但是也有證據表明細胞的分化並非不可逆轉。
3.MOMC的生物學特性
雖然MOMC與其他外周血起源的祖細胞（如EPC、循環纖維細胞等）均呈梭形，但通過電鏡觀察到MOMC自身還具有獨特的混合結構——吞噬細胞的早期溶酶體和類似偽足的細胞表面突起、內皮細胞的杆狀微小管體、間質細胞突出的中間絲和小脂滴等。而流式細胞檢測和免疫組織化學染色證實MOMC可表達單核細胞標誌物（如CD45、CD11b、CD14）、幹細胞標誌物（如CD34、CD105）、內皮細胞標誌物[如CD144、血管內皮生長因子受體1（VEGFR1）]、間質性細胞產物（如Ⅰ、Ⅲ型膠原蛋白及FN、波形蛋白）等。由此可見，MOMC獨特的表型譜不同於以前發現的任何一種幹/祖細胞。此外，MOMC還具有獨特的體外增殖規律。在體外培養MOMC時，第1～3代細胞增殖明顯，但第4代細胞的增殖速率減慢，第5代細胞基本停止增殖。由此表明，MOMC雖能進行自我複製，但增殖能力有限。
3.1 分化為內皮樣細胞
有研究表明，MOMC可在血管內皮生長因子（VEGF）的誘導下分化成為具有成熟表型、典型形態且有功能的內皮樣細胞。體外實驗觀察到，培養1周的MOMC不但會形成許多棒管狀小體（Weibel-Palade小體）樣結構，而且幾乎所有MOMC均能表達內皮細胞標誌物，例如CD31、CD144、VEGFR1、VEGFR2、血管性血友病因子、內皮型一氧化氮合酶等，同時隨著培養時間的延長，其造血系標誌物CD45和CD14的表達顯著下降。體內研究也證實，將MOMC注射到重症聯合免疫缺陷小鼠皮下可形成大量血管，且超過40%的新生腫瘤血管含有MOMC分化來的內皮樣細胞。
3.2 分化為心肌樣細胞
有研究者將MOMC和胚胎鼠心肌細胞共同培養，觀察到MOMC形態逐步從梭形變為圓形再到多角形，並檢測到MOMC表達心肌特異性轉錄因子、心肌特異性結構蛋白（如橫紋肌肌動蛋白和肌鈣蛋白I）和心房鈉尿肽（僅有心房肌細胞能分泌）。培養期間，MOMC所表達的CD45和CD14逐漸下調並最終消失。有趣的是，電生理研究顯示共培養3周的MOMC除了自身產生低頻率的自主搏動外，還與共培養的鼠心肌細胞形成同步收縮。由此表明，MOMC可分化為有功能的心肌樣細胞。
3.3 分化為神經元樣細胞
有研究者採用共培養方法證實，與胚胎鼠大腦神經元共同培養的MOMC可分化為神經元樣細胞。在培養過程中，MOMC除了逐漸轉變為多極神經元樣形態外，早期可表達神經外胚層轉錄因子，晚期還可表達神經元特異性RNA結合蛋白和神經元特異性核蛋白。同樣，在誘導分化培養過程中，CD45和CD14也逐漸丟失。這些證據都表明MOMC可被誘導分化為神經元樣細胞，儘管分化能力較低。
3.4 分化為成骨樣細胞
若將MOMC置於成骨誘導培養基中，可最終獲得成骨樣細胞。培養中，細胞形態由梭形逐漸變為立方體，鹼性磷酸酶染色顯示幾乎每個貼壁細胞都因鈣沉積而顯色。當成骨樣細胞逐漸表達骨唾液酸糖蛋白Ⅱ和骨鈣蛋白mRNA時，CD34、CD14、CD45的表達隨之減弱。
3.5 分化為軟骨樣細胞
研究表明，只有在TGF-β1存在條件下，MOMC才可分化為軟骨樣細胞。RT-PCR檢測到軟骨樣細胞表達關節軟骨特異性產物Ⅱ型膠原蛋白和Ⅹ型膠原蛋白。當這些特異性產物表達上調時，CD14、CD45的表達消失，而CD34的表達仍存在。
3.6 分化為肌樣細胞
MOMC可被誘導分化為肌樣細胞。當對MOMC進行肌生成誘導處理時，細胞由梭形變為細長形，RT-PCR檢測到肌特異性轉錄因子肌細胞生成素時，CD34、CD14、CD45的表達雖然未消失卻也降低了。
3.7 分化為脂肪樣細胞
有研究者通過電鏡觀察到MOMC中存在小脂滴，推測MOMC可分化為脂肪樣細胞。進一步研究結果表明，50%～80%的貼壁細胞可分化為脂肪樣細胞，並觀察到脂性液泡在體積上緩慢增大，在數量上逐漸增多，且被油紅染色。當過氧化物酶體增殖物激活受體γ和脂肪酸結合蛋白aP2的mRNA水平顯著上調時，CD14、CD45的表達消失，CD34的表達仍存在。
3.8 分化為表皮樣細胞和肝樣細胞
Zhao等觀察到，70%的MOMC在EGF誘導下可分化為表皮樣細胞，同時表達表皮細胞標誌物E鈣黏蛋白。他們還觀察到，將MOMC培養於含肝細胞生長因子的培養基中，MOMC會由梭狀逐漸變為扁平卵圓狀，免疫組織化學染色顯示白蛋白、甲胎蛋白、膽管上皮特有的細胞角蛋白7生成，由此表明MOMC可分化為肝樣細胞。而隨著MOMC分化為表皮樣細胞和肝樣細胞時，CD34、CD14、CD45的表達也明顯降低。
以上實驗說明MOMC具有多向分化潛能。而在MOMC的分化過程中存在一個共同現象，即隨MOMC分化接近成熟間質細胞時，MOMC造血系標誌物CD14、CD45、CD34的表達大多降低或消失。
值得注意的是，經MOMC誘導分化的成骨樣細胞、肌樣細胞、脂肪樣細胞數量均顯著少於MOMC的原始數量，然而，由MOMC誘導分化而得的軟骨樣細胞數量卻是原始MOMC數量的2～3倍。由此可見，MOMC的分化能力強弱不等，在大多數間質細胞系分化中，MOMC的分化能力是有限的。
4.MOMC的研究展望
從現有研究資料來看，對MOMC的研究雖然取得了較大進展，但依舊存在一些問題：（1）MOMC多向分化信號轉導機制、調控和分子生物學基礎尚不清楚。關於MOMC分化能力的研究還僅局限在免疫化學和PCR技術層面下的可視性細胞形態變化上，對其多向分化的生物學機制探討甚少。（2）MOMC分化為特異性間質細胞的能力與時間有限，誘導分化效率尚不太理想。（3）MOMC獲取和體外培養擴增的方法尚需優化。（4）MOMC的體外分化研究較多，而關於其體內分化的研究甚少。（5）尚缺少MOMC治療的臨床安全性評估，如由MOMC誘導分化的細胞是否都具有正常的結構和功能，分化後能否或有多少比例可歸巢到需要修復的相應組織，是否會伴隨不良反應或併發症等。
針對這些問題，可從以下幾個方面深入開展MOMC的有關研究：（1）MOMC可能影響缺血性卒中的發生發展，例如在缺血性卒中小鼠體內移植MOMC，可促進新生血管形成而增強小鼠機能恢復。（2）MOMC具有幹/祖細胞的功能特性，其可作為細胞治療來源用於組織修復重建、治療成骨不全症、補充免疫細胞對抗腫瘤及治療因脊髓損傷、中風、痴呆而損害的神經組織等疾病。（3）靶向趨化。由活化血小板而產生的SDF-1不僅能促使CD14+CXCR4分化為MOMC，還能進入微環境募集EPC參與血管損傷修復，且SDF-1-CXCR4軸可介導幹/免疫細胞在機體轉移。因此，由SDF-1調節產生的MOMC可能與創面修復、免疫調節有關。
來源：中華燒傷雜誌2016年第32卷第12期
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