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世界华人消化杂志. 2003-11-15; 11(11): 1740-1742
在线出版日期: 2003-11-15. doi: 10.11569/wcjd.v11.i11.1740
胰腺干细胞
姜佳丽, 万小平, 张琳, 展玉涛
姜佳丽, 万小平, 张琳, 展玉涛, 首都医科大学附属北京同仁医院消化内科 北京市 100730
通讯作者: 姜佳丽, 100730, 北京市, 首都医科大学附属北京同仁医院消化内科.
电话: 65129911-2463
收稿日期: 2003-03-21
修回日期: 2003-04-20
接受日期: 2003-05-29
在线出版日期: 2003-11-15

N/A

关键词: N/A
引文著录: 姜佳丽, 万小平, 张琳, 展玉涛. 胰腺干细胞. 世界华人消化杂志 2003; 11(11): 1740-1742
N/A
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Corresponding author: N/A
Received: March 21, 2003
Revised: April 20, 2003
Accepted: May 29, 2003
Published online: November 15, 2003

N/A

Key Words: N/A
0 引言

近年研究发现, 成年胰腺中存在干细胞, 胰腺干细胞能分化形成胰腺导管、胰岛及胰腺外分泌腺泡等特定的胰腺组织细胞, 并具有无限分裂和自我更新能力, 胰腺干细胞属未分化细胞, 可表达干细胞的一些分子标志, 但尚未发现其特异性分子标志, 胰腺干细胞参与胰腺的病理生理过程, 胰腺干细胞研究为糖尿病的治疗开辟了新的领域. 本文就近年有关胰腺干细胞研究的文献进行了综述.

1 胰腺干细胞定位与分化

干细胞具有两种特性即自我更新能力和向多种细胞分化的能力, 他存在于成人及胎儿组织中, 其中哺乳动物胚胎早期的具有多潜能的干细胞称为胚胎干细胞, 已证明鼠胚胎干细胞在一定诱导条件下可分化形成血液、心脏、肌肉、血管及脑组织细胞.胰腺包括内分泌腺、外分泌腺、树枝状的导管三部分, 内分泌腺主要由胰岛构成, 胰岛细胞有四种类型: α细胞(分泌胰岛素)、β细胞(分泌胰高血糖素)、δ细胞(分泌生长抑素)和PP细胞(分泌胰腺多肽). Fernandes et al [1]证实胚胎干细胞可有效地分化为胰腺的各种细胞, 胚胎干细胞体外分化为胰腺组织细胞分为以下五个阶段: 第一阶段: 2-3 d, 胚胎干细胞的扩增; 第二阶段: 4 d, Nestin阳性胚胎干细胞产生; 第三阶段: 6-7 d, Nestin (神经干细胞的标志之一)阳性细胞优势生长以及其他细胞的死亡; 第四阶段: 6 d, 胰腺祖细胞的扩增; 第五阶段: 6 d后, 诱导分化以及分泌胰岛素细胞的产生.

成人胰腺存在胰腺干细胞已成共识, 证据如下: (1)Plachot et al [2]发现切除90%的胰腺组织后, 有自发的β细胞产生、复制, β细胞来源于导管前体细胞. (2)Fernandes et al [1]利用链脲霉素破坏鼠胚胎胰岛β细胞后, 发现胚胎胰岛胰十二指肠同源异型基因盒基因-1(PDX-1)阳性细胞出现, 而PDX-1是干细胞的标志之一, 提示胰岛内部可能有干细胞存在. 但胰腺干细胞在成人胰腺中的定位存在着争议, 多数研究认为胰腺干细胞来源于胰腺导管上皮的基底层, 因为: (1)胰腺导管上皮细胞表达干细胞标志基因PDX-1[3,4]; (2)分离的胰腺导管上皮细胞经体外培养, 可分化为胰岛的各种细胞, 包括α、β、δ和PP细胞, 并可生成成熟的胰腺组织[5,6]; (3)Peck et al [10]将人或鼠胰腺导管上皮细胞体外培养产生的胰腺移植到糖尿病鼠, 可使鼠血糖水平降至正常. 最近, Zulewski et al [7]发现给鼠应用胰岛营养因子(糖或胰高血糖素样肽)后1-48 h, 胰岛数量增加一倍, 他们还发现鼠和人的胰岛均存在一种表达Nestin的细胞, 体外培养的Nestin阳性细胞可不断增生、克隆, 且具有向多种细胞分化的潜能, 在一定条件下能分化为肝细胞和胰腺细胞, 因此, 胰岛内可能存在干细胞.

2 胰腺干细胞的标志

探讨胰腺干细胞的分子学标志对其鉴定、分离及纯化有重要意义. 近年来有关胰腺干细胞标志的研究取得了较大进展, 其中胰十二指肠同源异型基因盒基因－1(PDX-1)、 Nestin 及神经元素3 (Ngn3) 3种分子是研究较多的胰腺干细胞标志: (1)PDX-1是胰腺干细胞发育过程中表达的第一个分子标志, PDX-1阳性细胞可分化为胰腺组织的3种细胞: 内分泌细胞、外分泌细胞、导管细胞, 成年人及鼠的胰腺导管上皮细胞表达PDX-1[4,8-10], 经诱导可分化成胰腺的4种内分泌细胞, 被认为是胰腺干细胞[11,12]. 但Fernanders et al [1]发现成鼠胰腺导管上皮内的干细胞不具备胚胎胰腺干细胞的所有抗原标志, 二者可能起源于PDX-1阳性干细胞的不同亚群; (2)Nestin系一种高分子量中间丝蛋白, 是中枢神经系统神经干细胞的标志之一, 胰腺内Nestin阳性细胞经体外培养、诱导可分化形成胰岛β细胞, 将其移植入糖尿病鼠体内可有效地控制血糖[13], 胰腺内Nestin阳性细胞还可分化为胰腺的其他细胞, 因此, 胰岛Nestin阳性细胞被认为是胰腺干细胞[7,14-16], Nestin是胰腺干细胞的重要标志之一; (3)Ngn是bHLH转录因子家族的成员之一, 研究发现PDX-1阳性细胞同时表达Ngn3[17], Gu et al [18]认为胚胎及成鼠中Ngn 3阳性细胞是胰岛的祖细胞, 因此, Ngn3可能是胰腺干细胞标志物之一. 资料表明胰腺干细胞标志还包括: (1)角蛋白20即成熟导管细胞的特异标志; (2)MSX-2即同源异型转录基因盒家族的成员之一; (3)波形蛋白, 在胰岛形态发生过程中与角蛋白20短暂同时表达于胚胎导管上皮细胞; (4)β-gal即β-半乳糖苷酶, 在人胚胎胰腺导管上皮细胞高水平表达, 且β-gal阳性未分化细胞有很强的增生、分化能力; (5) bcl-2, 是一种线粒体原癌蛋白, 又称凋亡抑制因子, 表达于胚胎和成人胰腺导管上皮细胞. 尽管胰腺干细胞表达某些细胞分子, 但至今尚未发现十分特异的胰腺干细胞标志.

3 胰腺干细胞与胰腺肿瘤

Meszoely et al [19]认为, 关于胰腺上皮细胞肿瘤及胰腺导管腺癌的细胞来源仍不清楚, 但在熟的胰腺组织内发现有胰腺的前体细胞, 他们对胰腺新生组织形成及组织化生具有重要影响, 胰腺干细胞在胰腺肿瘤的发生、发展过程中起十分重要的作用[20-22]. 詹勇 et al [23] 应用免疫组织化学技术对57例胰腺内分泌肿瘤进行上皮膜抗原(EMA)的染色, 并对肿瘤中外分泌细胞成分的存在和分布进行观察, 结果发现21例(36.8%)胰腺内分泌肿瘤中具有EMA阳性染色, 阳性细胞多为导管或腺泡样组织学结构, 部分阳性细胞具有与正常外分泌细胞不一致的组织学形态和EMA染色特征, 提示胰腺内分泌肿瘤中具有一些胰腺外分泌组织学结构和细胞成分, 胰腺肿瘤可能起源于同一种细胞-胰腺多能干细胞.

4 干细胞移植与胰腺疾病

胰腺内分泌细胞即β细胞可分泌胰岛素调整体内血糖水平, 其功能缺陷或丧失可导致糖尿病, 糖尿病是一种自身免疫性疾病已达成共识, 由经典的口服降糖药、胰岛素替代, 到胰岛移植, 其治疗已取得巨大突破, 但胰岛移植对供体要求较高, 临床上大量患者因缺乏合适的胰岛供源而得不到应有的治疗. 近年来干细胞研究为糖尿病治疗带来了新的希望.

胚胎干细胞为全能性干细胞, 在个体发育过程中可分化为骨、软骨、消化道上皮及平滑肌等各种组织器官的细胞, 为移植医学奠定了理论基础. 尽管尚未发现胰腺干细胞的确切的特异标志, 但人们就几种候选的胰腺干细胞进行了不断的探索和研究, 胚胎干细胞在体外可被成功诱导分化成为胰腺组织, 为胚胎干细胞移植治疗糖尿病提供了依据. Lumelsky et al [24]以小鼠胚胎nestin阳性细胞为研究对象, 先用无血清培养, 再以碱性成纤维细胞生长因子干预, 然后应用碱性成纤维细胞生长因子进行终止, 结果发现31.5%的细胞分泌胰岛素, 将这些细胞移植到糖尿病小鼠的皮下, 定期测定该小鼠的血糖水平及体重, 分别于细胞移植后7、12、28及42 d收集并检测标本, 结果第12 d移植部位细胞开始出现毛细血管化并产生胰岛素, 而且产生胰岛素的细胞不断增加. Peck et al 将在体外由胰腺导管细胞分化产生的胰岛组织移植入糖尿病鼠体内, 可诱发新的血管生成并能逆转胰岛素依赖型糖尿病.

糖尿病分为１型糖尿病、２型糖尿病、其他类型糖尿病和妊娠期糖尿病, １型糖尿病是由胰岛β细胞破坏引起胰岛素绝对缺乏所致, 从理论上诱导干细胞向胰岛β细胞分化是治疗１型糖尿病较为理想的方法, 近年来干细胞移植治疗糖尿病尤其是1型糖尿病已成为干细胞研究领域中的热点之一. 且1型糖尿病是一种系统性的自身免疫病, 近年来发现, 在骨髓干细胞移植治疗恶性血液病的同时能治愈或缓解所伴随的自身免疫性疾病, 其机制可能为诱发免疫耐受和逆转自身免疫反应的过程. 因此, 骨髓干细胞移植治疗糖尿病很可能成为干细胞移植领域的重要发展方向.

总之, 胰腺干细胞的分离是胰腺干细胞移植的关键, 而胰腺干细胞的确切定位及特异性分子标志仍不十分清楚, 明确胰腺干细胞的确切来源及特异性标志是今后努力的方向之一[25]. 胰腺干细胞参与胰腺疾病的病理、生理过程, 从胰腺干细胞水平探讨胰腺疾病尤其是胰腺肿瘤的发病机制可能是今后的发展方向. 干细胞定向分化理论为干细胞移植治疗糖尿病奠定了理论基础, 随着干细胞技术的发展和应用, 干细胞定向分化研究将不断深入, 干细胞向胰岛β细胞分化及其移植将成为治疗糖尿病的理想方法. 此外, 干细胞移植治疗也可能为治疗胰腺其他疾病开辟新途径.

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