胰腺干细胞在胰腺疾病中的研究进展

摘要

重症坏死性胰腺炎和胰腺癌等胰腺疾病的治疗仍然十分困难, 干细胞的研究为其治疗提供了一种可能性, 但胰腺干细胞缺乏特征, 分子标志物尚缺乏特异性, 通过体外培养与扩增技术成功培养更多的干细胞, 可能为胰腺疾病的治疗开辟新途径. 因此, 应该重视干细胞在胰腺疾病基础与临床中的应用价值.

关键词: 胰腺干细胞; 重症坏死性胰腺炎; 胰腺癌; 慢性胰腺炎

N/A

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Correspondence to: N/A

Received: August 8, 2006
Revised: September 10, 2006
Accepted: September 28, 2006
Published online: November 8, 2006

Abstract

N/A

Key Words: N/A

0 引言

慢性胰腺炎、重症坏死性胰腺炎和胰腺癌其治疗十分棘手. 随着对胰腺干细胞的不同发育阶段的表面标志物和胰腺干细胞的发育过程的研究及伴随胰腺外分泌前体细胞增殖培养技术的发展, 将为胰腺疾病的治疗提供新思路.

1 胰腺干细胞的特征和分子标志

干细胞(stem cell, sc)是一种具有多种分化潜能, 自我更新和高度增殖能力的细胞, 能产生出与自身完全相同的子细胞. 同时又可以进一步分化成为各种不同的组织细胞, 从而构成机体各种复杂的组织器官. 胰腺干细胞属于成体干细胞和单能干细胞. 由于胚胎干细胞存在一系列伦理问题, 而成体干细胞自体移植避免了免疫排斥, 所以成体干细胞在将来的再生医学领域中发挥越来越重要的作用. 胰腺干细胞是一种同时具有高度增殖及多向分化能力的多能干细胞. 他来源于胚胎期的胚泡细胞团内层, 在一定条件下成为定向祖细胞最终分化成胰腺各类型细胞, 但具体分化调控机制有待研究[1].

胰十二指肠同源异盒基因(PDX-1)是胰腺干细胞的发育中表达的第一个分子标记, 胰岛和腺泡细胞来源于整个胚胎期表达PDX-1的前体细胞, 而胰导管来自于大约胚胎10.5 d的PDX-1阳性前体细胞. 转基因成年小鼠胰岛管中那些仅表达PDX-1, 但不表达胰岛素的细胞为胰腺干细胞[2]; 胰腺巢素蛋白(nestin)阳性细胞是一种高分子丝蛋白, 普遍存在于60 d小鼠的胰岛, 导管和泡心区域. 胰腺内Nestin+细胞在体外诱导除可分化形成胰腺B细胞, 还可分化为胰腺其他细胞; 神经元素3(Ngn3)是在胰腺发育过程中短暂表达的bHLH家族蛋白. 他是胰腺内分泌细胞系的定向因子, 且在成熟胰岛中不存在; 细胞角蛋白(cytokertatin, CK)代表胰族20多个不同的多肽, 表达CK18和CK8, 而分化稍差的导管细胞则表达CK7和CK19, 而CK20是成熟导管细胞的特异标志; 其他如GLUT-2, 酪氨酸羟化酶TH, 葡萄糖激酶GK, 葡萄糖转移体2, P48等, 亦可以作为胰腺干细胞的辅助标物[3]. 但目前胰腺干细胞缺乏特征, 分子标志物尚缺乏特异性, 因此需要不断的深入研究.

2 胰腺干细胞的体外培养与扩增

由于胰腺干细胞主要来源于导管上皮, 少量来源于胰岛, 因而成功地分离胰腺导管上皮细胞就可获得大量的具有分化潜能的干细胞. 但干细胞与其他细胞相比, 在培养方面有其特殊性. 胰腺导管上皮是具有干细胞潜能的一类细胞, 其在胰腺中所占比例甚少. 目前成人、动物胰腺导管上皮细胞的分离多采用胶原酶消化法. 按供者器官切取原则和技术获取胰腺后, 于导管内注入胶原酶消化. 由于内、外分泌组织密度不同, 可用密度梯度离心法将他们纯化. 离心后, 绝大多数胰岛即与外分泌组织(腺泡细胞和导管上皮细胞)分开而得到纯化, 胰岛可用于移植等方面的研究, 而外分泌组织则需进一步处理以便获取导管上皮细胞. 在外分泌细胞中绝大多数为腺泡细胞, 少量为导管上皮细胞. 根据这2种细胞的不同生物学特征, 几乎可将所有的腺泡细胞在换液时丢弃, 仅留有少量的贴壁细胞即导管上皮细胞生长. 早期加入微量霍乱毒素于培养液中则可有效的消除成纤维细胞的生长. 加入少量抗真菌的二性毒素B可比较有效的预防真菌的污染. 将nestin+细胞培养在含有表皮生长因子和碱性成纤维生长因子的无血清培养基中, 成功地使其在体外培养增生达8 mo以上. 而使用含有角质细胞生长因子的无血清培养基也成功的大量扩增了胰腺导管细胞. 但寻找更经济, 培养方法简单及稳定的干细胞是我们研究的目标.

3 胰腺干细胞在胰腺疾病治疗中的现状与展望

胰腺干细胞的识别, 新型抗原性标志的发展, 以及干细胞活性检测系统的建立在促进我们对胰腺干细胞发生的了解至关重要, 目前成体干细胞的研究尚局限于动物(小鼠)实验阶段, 将胰腺干细胞真正用于临床治疗尚需要时间[4]. 成体干细胞含量少, 很难分离和纯化, 且数量随年龄增长而降低, 而人胰腺干细胞与其胚胎发育中前体细胞表达的标记物是否相同和胰腺干细胞的确切标志物还不十分清楚, 很多表达的分子有待进一步肯定. 所以如何控制胰腺干细胞在体外可以分化新的导管细胞和再生外分泌细胞等一系列问题需要解决. 如果我们充分了解胰腺干细胞及其生长、发育的影响因子, 那么就有可能给慢性胰腺炎和重症坏死性胰腺炎病人使用适宜的生长因子及直接诱导新的胰腺细胞产生. 如果我们可以在手术治疗胰腺癌的同时提取患者自身的胰腺干细胞, 再进行体外扩增后回植给病人, 将可造福大量的胰腺癌患者. 这方面的研究将是长期和艰巨的[5].

评论

背景资料

随着全球工业化程度和人民生活水平的不断提高, 胰腺疾病的发病率有逐渐上升的趋势, 已成为全球范围内严重危害人民身体健康和生命的主要病种之一. 胰腺干细胞是胰腺存在和更新的基础, 与许多胰腺疾病有着密切的联系. 胰腺干细胞的研究对于深入了解胰腺疾病的发生机制及指导治疗有重要意义.

名词解释

干细胞: 干细胞是一类具有自我更新和多向分化增生能力的原始细胞, 能产生表现型和基因型与自己完全相同的子细胞, 既具有生理性的更新能力, 又具有对损伤与疾病导致的反应与修复功能的细胞.

备注

编辑:张焕兰 电编:李琪

参考文献

1.	Soria B, Bedoya FJ, Martin F. Gastrointestinal stem cells. I. Pancreatic stem cells. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2005;289:G177-G180.  [PubMed]  [DOI]

2.	Koizumi M, Doi R, Toyoda E, Masui T, Tulachan SS, Kawaguchi Y, Fujimoto K, Gittes GK, Imamura M. Increased PDX-1 expression is associated with outcome in patients with pancreatic cancer. Surgery. 2003;134:260-266.  [PubMed]  [DOI]

3.	Kume S. The molecular basis and prospects in pancreatic development. Dev Growth Differ. 2005;47:367-374.  [PubMed]  [DOI]

4.	Casu A, Trucco M, Pietropaolo M. A look to the future: prediction, prevention, and cure including islet transplantation and stem cell therapy. Pediatr Clin North Am. 2005;52:1779-1804.  [PubMed]  [DOI]

5.	Kume S. Stem-cell-based approaches for regenerative medicine. Dev Growth Differ. 2005;47:393-402.  [PubMed]  [DOI]