干細(xì)胞有多聰明,你可能想不到
干細(xì)胞尤其是間充質(zhì)干細(xì)胞,是一種很聰明的細(xì)胞,它具有多向分化潛能,可分化為多種組織細(xì)胞,諸如神經(jīng)細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、肌細(xì)胞、肝細(xì)胞、成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞等等。
自動“導(dǎo)航”到身體需要修復(fù)的地方
“歸巢(homing)”是干細(xì)胞聰明的一個表現(xiàn)。“歸巢”這個概念早在1983年就提出來了,原本是指循環(huán)在血液中的淋巴細(xì)胞,有遷移回派生出它們的淋巴組織部位(如淋巴結(jié))的傾向,這一回歸現(xiàn)象稱為“淋巴細(xì)胞的歸巢”。后來“歸巢”這一概念也逐漸引申到干細(xì)胞。
干細(xì)胞歸巢就是指自體或外源性干細(xì)胞在多種因素的作用下,能定向趨向性遷移,越過血管內(nèi)皮細(xì)胞至靶向組織,并定植存活的過程,類似于人體局部炎癥反應(yīng)后大量白細(xì)胞遷移至炎癥周圍。干細(xì)胞的歸巢能力就像自帶了GPS,通過定位系統(tǒng)自動導(dǎo)航去身體需要它的地方,及時修復(fù)受損細(xì)胞。
干細(xì)胞周圍的細(xì)胞形成像搖籃樣的環(huán)境保護(hù)著干細(xì)胞,這一環(huán)境被稱為微環(huán)境(干細(xì)胞巢,niche),它是干細(xì)胞存在的基礎(chǔ)。微環(huán)境由和干細(xì)胞相鄰的各種細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)以及多種細(xì)胞因子等構(gòu)成。微環(huán)境不僅給干細(xì)胞提供養(yǎng)分,同時還指導(dǎo)干細(xì)胞的行動,決定干細(xì)胞的分化方向。
微環(huán)境改變是干細(xì)胞歸巢的始動因素,組織損傷局部表達(dá)多種趨化因子、黏附因子、生長因子等各種信號分子。不同的微環(huán)境分泌不同的信號分子,吸引干細(xì)胞定向到達(dá)該組織。干細(xì)胞歸巢,終歸巢至骨髓,歸巢至各個臟器,歸巢至炎癥及創(chuàng)傷部位,甚至歸巢至腫瘤部位。
干細(xì)胞歸巢于靶向組織,是干細(xì)胞作為種子細(xì)胞應(yīng)用于臨床的前提。越來越多研究表明,干細(xì)胞尤其是間充質(zhì)干細(xì)胞,能夠選擇性歸巢于多種組織的損傷部位。近年來,大量干細(xì)胞的研究成果不斷涌現(xiàn),其中的一些研究表明,干細(xì)胞的歸巢性使其在治療疾病尤其是難治性疾病方面,表現(xiàn)出不可替代的優(yōu)勢。
“記憶力”促進(jìn)損傷的修復(fù)
干細(xì)胞聰明的另一個重要表現(xiàn)就是它具有記憶力,它可以記住舊傷,從而促進(jìn)新的傷口的愈合。干細(xì)胞除了具有孫悟空七十二變、分化為多種組織細(xì)胞的能力外,科學(xué)家們新近還發(fā)現(xiàn)它具有記憶的能力,它可以儲存對過去創(chuàng)傷和炎癥的記憶。對皮膚和呼吸道的新研究表明,干細(xì)胞會與免疫系統(tǒng)合作利用這些記憶來改善組織對后來的損傷和致病性攻擊的反應(yīng)。
美國紐約大學(xué)的免疫學(xué)家 ShrutiNaik就研究了皮膚和其他組織的這種記憶效應(yīng),她說:“我們開始意識到干細(xì)胞并不僅僅可以生成組織,而且還具備敏銳的環(huán)境感知和反應(yīng)能力?!钡?dāng)這種能力出現(xiàn)問題時,它們可能會引發(fā)一系列與慢性炎癥有關(guān)的健康問題,比如嚴(yán)重過敏反應(yīng)和自身炎癥性疾病。
作為其他組織細(xì)胞的微型工廠,干細(xì)胞需要保持多才多藝的狀態(tài),換句話說,它們必須是“白板”,不受其歷史的影響。但新的研究表明,干細(xì)胞不是“白板”,它有記憶。美國波士頓的研究人員在著名期刊《自然》發(fā)表了一篇研究論文,為干細(xì)胞具有記憶能力提供了新的證據(jù)。
研究表明,如果小鼠某塊皮膚發(fā)炎并愈合,那么當(dāng)這個部位再次損傷后,傷口愈合的速度會是原來的2.5倍,這種能力可能持續(xù)6個月。
去年發(fā)表的這項(xiàng)研究顯示,傷口或其他有害的觸發(fā)炎癥的經(jīng)歷會給駐留在皮膚中的上皮干細(xì)胞帶來持久的記憶,教導(dǎo)它們更快地愈合隨后發(fā)生的皮膚損傷。這些補(bǔ)充皮膚外層的上皮干細(xì)胞從炎癥——身體本身對損傷或感染作出的反應(yīng)——中獲得線索。初始的炎癥讓這些干細(xì)胞變得敏感:當(dāng)它們再次感知炎癥來臨時,它們更快地作出反應(yīng)。
這項(xiàng)研究提供首個證據(jù)證實(shí)皮膚能夠形成對炎性反應(yīng)的記憶。
無論是太陽曬傷、微生物入侵還是用剪刀剪紙時導(dǎo)致的傷口,皮膚很快就會發(fā)炎——紅腫、腫脹和疼痛,這是因?yàn)樯眢w試圖阻止這種損傷和啟動修復(fù)。人們長期以來就已知道免疫系統(tǒng)保持對炎癥的記憶,從而使得對復(fù)發(fā)性感染作出更快的反應(yīng)。但是Fuchs實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們猜測其他類型的長壽細(xì)胞可能類似地記住炎癥。皮膚值得研究的原因在于:作為身體的保護(hù)性屏障,它能經(jīng)受頻繁的攻擊!
以上講述了干細(xì)胞聰明的兩大表現(xiàn),即歸巢到身體需要修復(fù)的地方和對創(chuàng)傷、炎癥有記憶。但相信干細(xì)胞的聰明遠(yuǎn)不止這些,因?yàn)槲覀儗λ€沒有透徹的認(rèn)識!