间充质干细胞不同移植途径修复慢性创面的机制,免疫学论文.docx
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1、间充质干细胞不同移植途径修复慢性创面的机制,免疫学论文内容摘要背景:间充质干细胞移植在慢性伤口治疗领域中已被证明是一项有前景的新疗法。在加强其应用疗效方面,关于间充质干细胞不同输送途径及优劣比拟的研究鲜见报道,优化输送途径对于提高间充质干细胞在创面修复中的应用效果尤为重要。 目的:讨论间充质干细胞促进创面修复的相关机制,并就不同移植方式在慢性创面修复中的应用效果展开综述。 方式方法:由。 结果与结论:旁分泌功能是间充质干细胞发挥创面修复作用的主要机制,间充质干细胞通过分泌可溶性因子和释放胞外囊泡促进血管生成,减轻局部炎症反响,调节细胞外基质重塑,重建利于组织修复的再生微环境。综合来看,生物材料
2、支架是当前间充质干细胞给药途径中最有前景的移植方式之一,与传统全身给药(动脉、静脉给药)和传统局部给药(如皮下、肌内注射)相比,优良的可塑性、生物活性、生物降解性和生物相容性是其占据优势的4个关键特性,以生物材料支架为代表的新型给药方式一定程度上克制了传统给药途径的安全性差、效率低等众多问题,提高了间充质干细胞在慢性伤口中的应用效果,有待进一步开发其优势。间充质干细胞移植途径的选择一定程度上取决于其治疗目的及应用何种作用机制。关于间充质干细胞的作用机制与给药途径的关系,以间充质干细胞向受损组织归巢为例,当移植方式为局部给药(如肌内注射),除了受损组织内间充质干细胞的基本间质迁移外,间充质干细胞
3、则不需要必须向受损组织归巢和迁移;假设间充质干细胞的输送是全身性的(如如动脉和静脉途径注射),间充质干细胞的归巢机制是到达其修复目的所必需的。因而,为提高应用质量,应将给药途径与间充质干细胞介入创面修复的相关机制综合考虑。 本文关键词语:间充质干细胞;慢性创面;皮肤;机制;输注途径;移植;组织工程;再生医学 慢性伤口是指皮肤组织长达 6-8 周以上没有能正常愈合,且无法通过正常、有序、及时的修复经过以到达解剖和功能上完好状态的伤口1。根据发病原因分类,慢性伤口通常分为血管性溃疡 ( 静脉或动脉溃疡 )、糖尿病溃疡和压力性溃疡,华而不实年龄、免疫状况、营养不良、疾病和药物等是导致慢性伤口构成的主
4、要危险因素。有研究表示清楚,与正常愈合的伤口相比,慢性伤口表现出促炎细胞因子、蛋白酶和活性氧等水平的增加,细胞衰老速度加快及干细胞数量减少2。有数据显示,中国每年需要行创面治疗的患者约 1 亿人次,严重患者约 3 000 万人次,将来随着中国人口老龄化趋势加快,与之相关的慢性难愈性创面的发生率还会进一步增加3。与此同时,慢性伤口的发生也给医疗保健系统和患者带来了沉重的财政负担,仅在美国每年治疗难愈性伤口方面的费用就接近 300亿美元4。创面损伤种类多而复杂,人们对创面治疗的质量要求也越来越高,因而怎样快速、安全、完美修复慢性创面是临床亟待解决的问题。 当前临床上已有多种治疗创面损伤的方式方法,
5、如传统药物治疗、负压封闭引流、生物敷料和自体皮瓣移植技术等,传统的创面治疗方式方法已不能完全知足临床治疗和患者本身的需要;传统的慢性伤口护理方案通常是针对感染或坏死组织行清创术,随后应用伤口敷料和局部药剂来保卫伤口免受感染并加速愈合,当前伤口护理有限的治疗方案很少能有效地逆转慢性伤口的演变,慢性伤口护理只获得了中等程度的成功;对于老年人群,其皮肤中的胶原蛋白总量和表皮更新速度在随年龄递减,加之老年患者常由于不能忍耐外科干涉治疗,因而其伤口治疗选择也越来越有限。面临慢性伤口风险的患者群体正在迅速增长,迫切需要开发更有效的伤口护理策略。 同传统治疗方式方法相比,干细胞治疗创面损伤被以为是一种有前途
6、的新疗法。间充质干细胞作为一类具有高度自我更新、多向分化潜能和低免疫原性的多能干细胞,广泛存在于骨髓、脂肪、胎盘、脐带、脐血、羊膜和牙髓等多种组织中5-6。间充质干细胞在不同诱导条件下能够定向分化为骨细胞、脂肪细胞和肌肉细胞等7,其分化不仅局限于中胚层,还可跨胚层分化为外胚层的神经元、神经胶质细胞和内胚层的肝细胞等细胞类型,具有良好的可塑性。间充质干细胞已被证明通太多种机制促进皮肤伤口愈合,华而不实旁分泌特性、免疫调节功能、迁移与归巢和定向分化能力是其发挥治疗效果的主要机制。间充质干细胞通过刺激血管生成,调节细胞外基质重塑,减轻局部炎症反响,再生皮肤构造和恢复功能,提高伤口愈合率。 研究表示清
7、楚,优化靶向给药途径能够改善移植的效果,延长有效治疗时间,减少治疗剂量8。然而确定最佳间充质干细胞输送方式还是再生医学的一大难题。当前有研究讨论间充质干细胞递送方式的应用及特点,但不同领域干细胞给药途径差异很大,例如在心血管系统领域,经静脉、冠状动脉、直接心肌内注射及使用导管经心内膜注射等给药途径已被广泛应用9;在脑血管系统领域,GAO 等10讨论了干细胞经血管、脑室、鼻内、蛛网膜下腔和腹腔内等给药途径在脑出血患者中的应用及疗效;在皮肤组织工程领域,中国谢江帆等11重点讨论了局部给药途径 ( 局部注射及局部喷雾等 ) 在慢性伤口中的应用进展;国外 LEE 等12综述了部分局部给药的特点以及增加
8、间充质干细胞的输送或存活的替代方式方法等,但当前间充质干细胞在慢性创面中的输送途径及其优缺点比拟仍缺乏系统阐述。不同给药途径常引起治疗效果和安全性等差异,了解间充质干细胞促进创面修复的机制有利于更科学地选择给药途径。 因而在阅读国内外大量研究结果基础上,该文讨论间充质干细胞促进创面修复的可能机制,并就不同给药途径 ( 全身给药途径、局部给药途径及新型给药途径 ) 及其优缺点进行比拟,为后续提高干细胞应用方式的科学性和安全性,改善伤口愈合质量提供参考根据。 1、资料和方式方法 Data and methods 1.1、资料来源 1.1.1、检索人及检索时间 由,最后纳入中文文献2篇;英文初检文献
9、量约22 243篇,最后纳入文献量为45篇;间充质干细胞修复创面移植途径的中文初检文献量 3 980 篇,最后纳入文献量 1 篇;英文初检文献量 15 059 篇,最后纳入文献量为 40 篇。文献检索流程见图 2。 图 2 文献检索流程 1.2、入组标准 1.2.1、纳入标准 内容与检索词、写作主题相近的文章;论点、论据真实可靠的文章。 1.2.2、排除标准 研究内容与主题相关性低或不相关的文章;研究内容重复、观点缺乏新意或有歧义的文章。 1.3、文献质量评估和数据提取 由进行分析讨论。 2、结果 Results 2.1、间充质干细胞促进创面修复的主要机制。 慢性伤口愈合牵涉细胞迁移、增殖、细
10、胞外基质沉积和组织重塑等复杂生物分子的良好整合13。间充质干细胞作为再生医学中细胞治疗的重要来源,其在创面治疗中已有悠久历史,已被广泛应用于组织修复等再生医学领域,具体了解间充质干细胞修复创面的历史演变与进展有助于继续探寻求索间充质干细胞的治疗潜力,间充质干细胞在创面治疗中的部分研究脉络14-21,见表 1。 表 1 间充质干细胞促进创面修复的部分研究脉络 间充质干细胞主要通过直接或间接方式促进创面组织愈合,包括靶向迁移并归巢到受损组织、分泌慢性伤口愈合所需的重要细胞因子 ( 如表皮生长因子、肝细胞生长因子和血管内皮生长因子 等 )、直接分化为皮肤构造 ( 如上皮细胞和皮肤附件构造 )。另外,
11、间充质干细胞发挥作用的重要原因在于其能抑制慢性伤口的炎症持续状态,优化伤口床,这是伤口愈合的重要前提。通过一种或多种机制的协同作用,削弱慢性伤口相关诱发和持续因素,促进皮肤再生与修复。当前国内外关于间充质干细胞在慢性伤口中的作用机制各有不同,见图 3。 图 3 间充质干细胞修复慢性创面的机制 2.1.1、间充质干细胞的归巢能力与创面修复 间充质干细胞经全身给药后,能否成功归巢至靶组织是实现其治疗效果的关键因素。干细胞归巢是指体内循环干细胞或外源性干细胞定位并进入特定环境生态位的能力22,作为一个多步骤的生理环节,其迁移经过主要包括滚动、趋化、跨内皮迁移以及定植入靶组织。 当前间充质干细胞的归巢
12、能力已经在伤口愈合中得到证明,其趋化性的实现主要通过间充质干细胞上表示出的趋化因子受体和受损组织分泌的趋化因子互相介导,间充质干细胞向炎症微环境的迁移主要依靠于促炎刺激诱导的趋化因子 12 与在间充质干细胞外表表示出的相应受体 4 的互相作用23。间充质干细胞拥有一个或多个功能性 p- 选择素配体,在迁移的下一阶段,间充质干细胞以 P- 选择素依靠的方式与内皮细胞互相作用,进而促进间充质干细胞募集24。然而间充质干细胞与内皮细胞的结合需要黏附分子,间充质干细胞的不同外表蛋白 ( 如来自整合素家族的血管细胞黏附分子 1) 是跨内皮迁移阶段所必需的。迁移的最后阶段,当间充质干细胞锚定在内皮细胞上时
13、,它们通过表示出蛋白水解酶(如基质金属蛋白酶)穿过基底膜并进入靶组织25。 间充质干细胞归巢机制遭到其他多种因素调控。有研究表示清楚,局部和全身炎症信号影响间充质干细胞归巢至损伤部位26。 组织损伤和炎症经过中释放的炎性细胞因子如肿瘤坏死因子 、白细胞介素 1 和干扰素 等诱导细胞外表表示出黏附分子,介导间充质干细胞向细胞外基质滚动和迁移23,通过这些信号间的协同作用,将间充质干细胞导向损伤部位。这讲明间充质干细胞的发动及其随后向损伤组织的归巢可能取决于全身和局部的炎异常感觉和状态态。另外有研究提到生长因子、骨桥蛋白也在间充质干细胞的迁移中起着重要作用27。有研究者在动物实验中验证了间充质干细
14、胞在伤口中的归巢能力,SASAKI 等28在小鼠皮内注射趋化因子 (SLC/CCL21),证实了该趋化因子能够将循环的间充质干细胞募集到伤口部位,进而促进血管生成介入伤口修复。 LIAO 等29在动物伤口模型中经皮内注射间充质干细胞可使施用的细胞归巢至伤口,显着提高伤口愈合的速度和质量。综上,归巢机制能使间充质干细胞靶向迁移至炎症损伤部位,在间充质干细胞促进慢性创面修复经过中发挥重要作用,需进一步考虑影响间充质干细胞归巢的因素,提高归巢能力。 2.1.2、间充质干细胞的免疫调节与创面修复 炎症是机体对有害刺激的自我防御机制,适度的炎症反响有利于伤口愈合。然而在慢性伤口中,炎症反响常是过度、失调
15、的,这常导致皮肤瘢痕构成及抑制创面再上皮化,降低伤口愈合质量30。间充质干细胞具有强大的免疫调节特性,但其免疫特性并非先天固有,炎症微环境是诱导其启动免疫功能的先决条件,炎症部位中的特定促炎因子如干扰素 可激活间充质干细 胞31,激活后的间充质干细胞通过分泌抗炎因子 ( 如吲哚胺 2,3- 双加氧酶、一氧化氮及白细胞介素 10) 实现其免疫调节功能,减轻组织炎症反响,促进间充质干细胞和其他常驻细胞功能再生,介入重建组织微环境32。 间充质干细胞表示出中度水平的组织相容性复合体 MHC- 类,但不表示出 MHC- 类或介入体液及细胞介导免疫反响的共刺激分子 CD80,CD86 或 CD40,这使
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