幹細胞研究科學Forschen

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簡短的溝通
尿源性幹細胞在尿道括約肌功能障礙治療中的潛在應用

德英張1、2加強楚1Wenyun馬1Mongjiao龔1廣繪魏1 *張淵源1、2 *

1中國長春醫學大學兒童醫院泌尿外科
2再生醫學研究所,維克森林大學,溫斯頓塞勒姆,北卡羅來納州,美國

*通訊作者:張圓圓,維克森林大學再生醫學研究所,美國北卡羅來納州溫斯頓-塞勒姆,電話:336-713-1189;E-mail: yzhang@wakehealth.edu魏光輝,重慶醫科大學附屬兒童醫院泌尿外科


壓力性尿失禁(SUI)是由於尿道括約肌內的肌肉和神經損傷,導致腹內壓力增加,導致大量尿失禁。分娩時陰道分娩造成的損傷是女性尿失禁的主要原因,會導致尿道外括約肌、盆底肌和陰道後外側神經叢的損傷[1,2]。SUI發生在45歲以下的女性中為19%,老年女性為29%,在療養院居民中為78%,男性患者的數量也在增加[3,4]。SUI在美國影響了1300萬人,在全球影響了2億人。SUI降低患者的生活質量,並與顯著的發病率相關。除了藥物治療[6]外,一些侵入性手術治療,包括吊帶手術[7]和注射膨脹劑[8-15],已被廣泛用於治療SUI。雖然吊帶手術可以增強虛弱的盆底肌肉,據報道有71~73%的成功率[7],但尿道括約肌缺陷仍然[16]。注射膨脹劑的效果令人鼓舞,但隨著時間的推移,這些藥物會被吸收,並可能導致慢性炎症、尿道膿腫、異物巨細胞反應、膀胱或尿道糜爛、遷移到內髒器官、下尿路阻塞導致尿瀦留和嚴重的排尿功能障礙,甚至肺栓塞[15,17,18]。細胞療法是治療SUI的一種恢複尿道括約肌功能的替代方法。一些自體細胞類型,包括來源於骨骼肌[19-40]、脂肪組織[19,25,28,33,34,37,38,41-51]、骨髓[37,39,46,47,52-58]或臍帶血單個核細胞[59]的間充質幹細胞(MSCs)已被用於此目的。 However, to obtain these cells, invasive procedures such as muscle tissue biopsy or bone marrow or fat aspiration are usually required, with an attendant risk of complications.

從尿液中分離出的細胞亞群具有幹細胞的生物學特性[8,43-53],即克隆原性、高膨脹能力[60,61]、多能分化能力[8]、促血管生成旁分泌效應[62]和免疫調節特性[63]。因此,我們將這些細胞稱為“尿源性祖/幹細胞(USCs)”[64,45,50]。這些細胞不是間質幹細胞譜係,但其表麵標記與成體幹細胞相似,即CD24、CD29、CD44、CD73、CD90、CD105、CD117、CD133、CD146、SSEA-4和STRO- 1陽性,CD14、CD31、CD34和CD45陰性[61,65]。USCs是一種容易誘導的多能幹細胞(iPS)[66],為個性化治療提供了一種候選策略。多個團隊證實了我們的結果[67,68],並使用人類USCs進行各種類型組織和器官的再生[69-79]。

USCs具有組織再生的多能分化能力,並可分化為所有三個生殖層所需的細胞譜係[65],如中胚層(如骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、肌細胞和內皮細胞)、內胚層(如足細胞、上皮或尿路上皮細胞)和外胚層(如神經細胞)細胞類型。對於以細胞為基礎的SUI治療,需要植入內皮細胞和肌細胞。USCs可分化產生具有獨特功能的內皮細胞,包括體外血管形成、內皮細胞標記物表達和緊密連接形成的屏障功能。此外,usc分化為骨骼肌細胞[65,80,81]和平滑肌細胞譜係[44,47,48]。這些分化的USCs表現出肌小管樣或肌纖維形成的形態,體外收縮力和肌源基因和蛋白標記物的體外和體內表達。越來越多的證據表明,幹細胞的旁分泌作用在恢複尿括約肌功能方麵起著重要作用。USCs比骨髓間充質幹細胞分泌更高水平的血管生成生長因子和細胞因子(即IGF1, FGF1, PDGF, MMP9和IL-8)。我們最近的研究進一步證明了生物活性因子對括約肌功能恢複的影響。在陰道擴張損傷一周後的大鼠模型中,無論是通過尿道周局部注射USCs,還是通過腹腔內注射全身給藥,都能通過增加漏點壓力顯著增強括約肌功能,並通過保護尿道括約肌損傷恢複組織形態[82]。

USCs最有可能來源於腎髒組織[65]。這些細胞可以很容易地分離出來,然後從一個克隆中產生大量的細胞[60,61,65]。此外,從中年人收集的USCs中,高達75%表達端粒酶活性(USCs- ta+)並保持較長的端粒長度[83]。USCs-TA+具有較高的增殖能力,並能維持多達67倍的種群數量,表明一個USC可以產生1.5 × 10的數量20.(即267)細胞存活14周[61,65]。優化我們的方法後,從每個個體[60]中連續獲得100-140個USC克隆/24小時尿液。在SUI治療中,大約需要2-5 × 107個細胞[58,84-86]。因此,一個200毫升的尿樣可以在早期(

作為一種新的細胞來源,與骨骼肌祖細胞(SMPCs)或骨髓間充質幹細胞(BMSCs)相比,人USCs在細胞分化和尿道括約肌組織再生的向性因子切片方麵具有優勢[64,65]。此外,USCs表達端粒活性而不表達畸胎瘤和腫瘤,因此可以產生更多的細胞,存活時間更長(超過16代)。此外,無論一個人的年齡、性別或種族,usc存在於每個人的尿液中,並提供足夠數量的細胞用於治療注射。在細胞分離中,可保證USC的純度,因為USC是從單個克隆開始的。分離工藝簡單,不需要酶消化。此外,從患者自身尿液樣本中提取的幹細胞用於組織重建不涉及倫理問題和免疫反應,容易獲得機構倫理批準。從其他物種如猴子、豬、狗和兔子中分離和培養usc也很容易[87],這使得這些usc在動物實驗中使用非常可行。

表1:USCs、smsc和BMSCs幹細胞特性的比較

注意:ND -不確定

防止SUI複發是細胞植入後的關鍵。盡管骨骼肌祖細胞治療對SUI患者取得了良好的療效[58,88,89],但在某些情況下仍需要多次注射[89]。顯然,不鼓勵多次進行肌肉活檢以持續獲取骨骼肌細胞來治療SUI複發。相比之下,與侵入性手術活檢相比,usc可以在需要時收集或重複收集,這是一種簡單、安全、低成本和非侵入性的操作,可以避免患者潛在的發病率和並發症,如供區創傷和感染。因此,毫無疑問,自體USCs作為一種最佳的細胞來源,在增強括約肌組織再生或泌尿係統其他組織修複的長期隨訪中,比骨骼肌祖細胞或其他MSCs更有利於實現穩定的功能改善。

確認

感謝國家自然科學基金(No. 81570650和No. 81371704)的資助。

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Aritcle類型:簡短的溝通

引用:張東,朱軍,馬偉,龔敏,魏剛,等。(2015)尿源性幹細胞在尿道括約肌功能障礙治療中的潛在應用。Int J Stem Cell Res 1(2): doi http://dx.doi.org/10.16966/ 2472-6990.105

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出版的曆史:

  • 收到日期:2015年10月07

  • 接受日期:2015年10月27日

  • 發表日期:2015年10月31日