溶血磷脂酸在成体干细胞中的作用研究

赵晓静 徐喜媛 乌日娜 常欣欣 赵丽琪 杨敬平

溶血磷脂酸在成体干细胞中的作用研究

赵晓静1徐喜媛2乌日娜2常欣欣1赵丽琪1杨敬平2

目前干细胞移植治疗临床应用非常广泛，但干细胞因移植微环境的限制，生存率极低、生长速率过慢，细胞移植后短时间内大量的供体细胞死亡，成为限制干细胞治疗应用的主要瓶颈[1]。溶血磷脂酸(LPA)是一种广泛存在的生物活性磷脂，可转导生物信号，参与调节细胞的多种生物学行为[2]，本文将探讨LPA促进成体干细胞移植疗效的机制。

LPA 的生物学特性

溶血磷脂酸 (Lysophosphatidicacid, LPA) 是内源性的活性磷脂，由血小板、成纤维细胞、脂肪细胞和癌细胞分泌的存在于不同的组织、细胞中的小分子甘油磷脂酸[2]。LPA作为一种细胞间的磷脂信使，激活G蛋白偶联受体，产生生长激素样作用，从而引起广泛的生物学效应，在维持机体正常的生理功能、参与各种病理过程的发生发展等方面均起着重要的作用[3]。LPA 具有抗细胞调亡作用，表现为缺氧条件下增加心肌细胞存活率以及参与血管平滑肌增殖等[2-3]。LPA 在胞外及细胞器膜的磷酸脂磷酯酶(lipid phosphate phosphatase,LPP)作用下被转化为单酰基甘油(monoacylglycerol,MAG)，MAG被MAG激酶磷酸化，其产物又参与到LPA的合成代谢中。可见机体中LPA水平处于一种动态平衡状态。胞内的LPA 可以作为合成其它甘油糖脂的媒介分子，胞外的LPA通过与LPA的受体结合进行信号调控[3-4]。目前发现的几种不同的LPA 受体(LPA receptor，LPAR),包括LPAR1-LPAR6，都耦联了不同的G蛋白,并通过G蛋白激活下游多条信号通路，影响细胞的多种生物学行为[4]。

LPA对成体干细胞的作用

成体干细胞是一种多潜能的产后干细胞，来源于早期的中外胚层，可向多种细胞分化，并具有高度自我更新的能力[5]。成体干细胞包含种类较多，目前研究的热点为间充质干细胞(MSCs)、内皮祖细胞(EPCs)和肺内源性干细胞(LR-MSCs)。成体干细胞具有高度的扩增能力、良好的基因稳定性，多次传代后不发生变异现象，既能修复各种组织器官，又能与各种病毒载体结合进行各种基因的转染，因此，成体干细胞可能成为新型细胞疗法的首选细胞[6]。

一、LPA对MSCs移植的促进作用

目前已成功地从各种成熟组织中分离出多种间充质干细胞，如骨髓间充质干细胞、脐带间充质干细胞、脂肪组织来源干细胞、外周血来源间充质干细胞等[5-6]。MSCs是一种多能干细胞,可向骨、软骨、肌腱、脂肪、神经以及心肌等组织分化。研究表明，MSCs在缺血心肌组织中存活,可以减轻梗塞左室病理性变薄和收缩功能不全[7]。MSCs向成骨细胞谱系分化，可用于治疗临界大小的骨缺损和不连续骨折[8]。骨髓间充质干细胞(BMSCs)具有促有丝分裂的活性。BMSCs通过增强IGF-1(促生长因子)信号传导，强化IGF-1增加成骨细胞增殖率、延缓成骨细胞的潜在老化的效应，成为潜在的治疗与年龄相关的骨缺损的最新细胞[7-8]。然而,干细胞移植后,由于体内各种微环境的影响，导致存活率极低[1]。因此，如何提高移植后干细胞的数量是治疗的关键。研究表明,LPA可以抗缺血缺氧所致的MSCs凋亡,且LPA促MSCs增殖与LPA浓度呈正相关[9]。LPA介导的多种生物学作用是通过与LPA各受体亚型结合后活化下游多条信号通路实现的。LPAR 1及LPAR 3特异性抑制剂介导了LPA促MSCs增殖，LPA可强化ERK的磷酸化,且抑制ERK的活性会导致LPA促增殖作用降低，表明LPA可能通过ERK通路调节MSCs的增殖[8-9]。另外一条通路是LPA活化ERK信号通路使c-myc表达上调,而c-myc表达上调同样可以促进MSCs增殖[10]。研究发现，博莱霉素诱导小鼠肺纤维化模型中肌成纤维细胞的招募是由LPA通过其Ⅰ型受体(LPA1)介导[11]。Huang等[12]的研究表明，博莱霉素诱导小鼠肺纤维化模型中BMSC是肌成纤维细胞的重要来源，BMSC迁移显著减轻肺损伤，表明BMSC可能参与了肺纤维化。所以，LPA具有促进MSCs增殖及抑制MSCs凋亡的作用，可促进新型干细胞的疗效。

二、LPA促进LR-MSCs修复及迁移

肺组织内可以分离和定位一类成体干细胞群，被命名为肺内MSCs (Lung-resident MSC，LR-MSCs)， LR-MSCs表现出较高的端粒酶活性，具有自我更新能力[13]。Linda Badri等[14]研究者发现，LR-MSCs移植后选择性地定位在起源的肺组织肺泡角内，紧密挨着肺泡II型细胞(肺泡上皮Ⅰ型细胞的祖细胞)，与肺泡和支气管上皮细胞建立缝隙连接通讯并分泌KGF(KGF是上皮细胞增殖和分化的一个重要调控介质)。LR-MSCs下调支气管肺泡灌洗液炎症细胞数量并抑制T细胞增殖。这些特性为利用LR-MSCs修复肺损伤提供了可能性，肺损伤后再生的最理想细胞可能是肺内源性干细胞群。LR-MSCs通过旁分泌或分化调节局部微环境，在肺部疾病治疗中具有非常大的应用前景。但是，肺中LR-MSCs的数量少[15]，因此，如何提高这些为数不多的LR-MSCs在损伤情况下的修复活性才是关键。

Linda等[16]研究组发现，肺移植患者BALF内随着LR-MSCs数量的提高LPA的浓度显著提高；这种BAL促进LR-MSCs迁移并LPAR1 、LPAR3拮抗剂VPC12249可以抑制其迁移活性。LR-MSCs在肺移植和硬皮病患者肺部表现出强烈的体外对LPA的迁移反应能力。研究发现肺气肿导致的实质组织破坏和修复能力受损时Wnt/β-catenin信号通路参与并表达下调，Wnt/β- catenin信号参与LR-MSCs分化为上皮细胞系，抑制Wnt/β-catenin通路可促进LR-MSCs向肺泡上皮细胞的分化，在体外LPA通过LPAR1激活β-catenin信号通路诱导LR-MSCs迁移[17]。这些数据表明了在体内肺修复机制中Wnt/β-catenin信号起着至关重要的作用。因此，我们认为LR-MSCs可能通过LPA/LPAR1介导Wnt/β-catenin信号通路激活从而迁移至损伤部位并通过分化为肺泡上皮细胞使损伤修复。沉默LPA受体不仅废除LPA诱导的LR-MSCs迁移，也阻止LPA诱导β-GSK3的磷酸化和β-连环蛋白核易位[15-17]。所以，LPA通过促进LR-MSCs迁移为治疗肺部疾病提供了更大的发展空间。

三、LPA促进EPCs移植治疗的作用

EPCs来源于骨髓，在某种因素刺激下(如缺血、缺氧、炎症)从骨髓动员到外周血中定向分化为血管内皮细胞，有助于血管修复和生成[18]。研究发现脓毒症患者循环EPCs的数量明显高于非脓毒症的患者和健康对照组[19]。我们的前期研究[20]发现：EPCs在维持血管内皮的修复机制的完整性起重要作用，还通过抑制淋巴细胞增殖、抗原呈递细胞的成熟与活化，而具有一定的免疫抑制和炎症调节作用。表明EPCs具有修复血管内皮损伤及调控炎症反应失衡的作用，可能成为治疗ARDS的切入点。

研究发现，EPCs可促进神经干细胞向脑卒中损害区域趋化，局部微环境诱导两者启动神经新生与血管新生修复损伤，两者彼此互相促进，从而为有效解决缺血性脑卒中后神经元缺失与血管闭塞这两个病理损害提供了一种新的途径[21]。因此EPCs可修复血管损伤及调节炎症，为治疗血管性疾病及炎症性疾病提供新的策略。研究表明EPCs体外长期培养过程中自发分化和调亡，且在移殖后数小时内大量的供体细胞死亡，表明单纯移植EPCs细胞后治疗效果欠佳[1]。研究表明EPCs加LPA预处理干细胞移殖EPCs可使损伤部位的炎症反应、免疫应答反应高表达及肺组织化R4mRNA恢复到损伤前水平[22]。研究表明，体外培养的EPC具备毛细血管管腔样结构说明EPC有分化管腔样结构功能、修复新血管内皮特性。LPA预处理EPCs移殖治疗大鼠肺损伤,大鼠外周血中EPCs的含量可显著提高，同时R4mRNA、NF-KBmRNA的表达在肺组织被下调,可显著改善ALI[20-22]。

LPA作为胞外信号分子与G蛋白偶联受体相互作用触发间充质信号通路,在细胞的多种生理功能中发挥众多作用，其促进MSCs、LR-MSCs、EPCs干细胞增殖作用，在干细胞治疗应用中具有重要地位。但有关 LPA、LPA 受体与成体干细胞的关系尚需进行更深探讨。

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2017-04-20]

10.3969/j.issn.1009-6663.2017.11.043

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