臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞的生物學(xué)特性及旁分泌作用的研究進(jìn)展

陳小巧， 牧仁， 李玉玲

內(nèi)蒙古師范大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，呼和浩特 010022

間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cells，MSCs）是一類來(lái)源于發(fā)育早期中胚層和外胚層的多功能干細(xì)胞，具有成體干細(xì)胞的自我更新和多向分化潛能，可以分化成多種結(jié)締組織細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞［1］，在體內(nèi)分布較廣泛。MSCs在一定條件下可分化為骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞等，因此在不同的組織中均存在MSCs，如脂肪、胎盤、肌肉、血液、牙髓以及臍帶等［2］。MSCs可以治療自身免疫性疾病、炎癥和退行性疾病，且在各種動(dòng)物模型治療中應(yīng)用廣泛［3-6］。研究表明，MSCs具有多向分化能力、免疫調(diào)節(jié)作用、歸巢能力和旁分泌作用，有助于損傷組織修復(fù)［6］。

目前關(guān)于出生后胎兒的遺棄組織（羊水、胎盤、羊膜、臍帶等）提取的MSCs受到了人們廣泛的關(guān)注，其中臍帶是妊娠第26天開始由胚胎外中胚層和/或胚胎中胚層發(fā)育而來(lái)的組織，富含膠原和葡糖胺聚糖（glycosamjnoglycans，GAGs），其中膠原約占臍帶干重的50%，GAGs中透明質(zhì)酸占70%［7］。華通氏膠的主要成分是透明質(zhì)酸（hyaluronic acid）和硫酸軟骨素（chondroitin sulfate），其形成凝膠狀包裹住華通氏膠間充質(zhì)干細(xì)胞和膠原纖維。在妊娠期間臍帶是胎兒與孕母之間的血管紐帶，主要作用為保護(hù)血管，確保血液供應(yīng)和從胎兒體內(nèi)排出生物廢物，其表面覆蓋著羊膜衍生的單層上皮，在妊娠后期分層。臍帶內(nèi)含有一條臍靜脈血管和兩條臍動(dòng)脈血管，由華通氏膠包裹著3條臍血管。臍動(dòng)脈缺乏內(nèi)外彈力層，外膜由粘液結(jié)締組織代替。臍靜脈的特點(diǎn)是有一層厚厚的肌層，內(nèi)含不同方向的平滑肌纖維。所有的血管通常都是以左螺旋轉(zhuǎn)彎的方式組織起來(lái)的，無(wú)毛細(xì)血管和淋巴管（圖1～2）。

圖1 部分臍帶解剖圖[8]Fig.1 Partial umbilical cord anatomical diagram[8]

臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞（umbilical cord mesenchymal stem cells，UC-MSCs）具有較高的增殖和自我更新能力，其免疫原性低，且不存在道德倫理問(wèn)題，取材方便，是一種在獸醫(yī)和人類醫(yī)學(xué)應(yīng)用中有廣闊前景的間充質(zhì)干細(xì)胞來(lái)源。但目前關(guān)于UCMSCs的報(bào)道主要是其對(duì)某一種疾病的治療作用及機(jī)制，鮮少有歸納UC-MSCs旁分泌效應(yīng)對(duì)修復(fù)損傷組織作用的研究。本文綜述了UC-MSCs的生物學(xué)特性，包括UC-MSCs的來(lái)源、免疫表型、增殖分化潛能，并總結(jié)了其旁分泌作用對(duì)損傷組織修復(fù)的影響，旨在全面認(rèn)識(shí)了解UC-MSCs的生物學(xué)特性，深入研究和探索生物學(xué)機(jī)制，以期為未來(lái)更好地開展UC-MSCs相關(guān)基礎(chǔ)性研究和醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)化應(yīng)用提供理論依據(jù)。

圖2 臍帶切面圖[9]Fig.2 Umbilical cord section[9]

1 UC-MSCs的生物學(xué)特性

1.1 UC-MSCs的來(lái)源

UC-MSCs來(lái)源于胎兒臍帶結(jié)扎后殘留的血液和遺棄的臍帶組織，是一種多功能干細(xì)胞，具有增殖、分化等特性，且還含有免疫特權(quán)，同時(shí)具有免疫調(diào)節(jié)的作用，可能適合基于同種異體基因的治療。1991年，Mcelreavey等［10］首次從人臍帶的華通氏膠中分離并培養(yǎng)出了一種具有高分化潛能的成纖維樣細(xì)胞。2003年，Romanov等［11］在臍帶靜脈血管內(nèi)皮中發(fā)現(xiàn)了MSCs，且其具有向骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞分化的能力。此外，在臍帶內(nèi)膜、血管周圍間質(zhì)中均發(fā)現(xiàn)了間充質(zhì)干細(xì)胞，且這些細(xì)胞均具有分化潛能，可以分化成骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、肝細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞和心臟細(xì)胞等［12］。隨后，更多研究在臍帶不同區(qū)域都分離出高增殖、具有分化潛能的間充質(zhì)干細(xì)胞［13-18］。

1.2 UC-MSCs的免疫表型

MSCs具有多向分化潛能，因此不同組織產(chǎn)生不同類型的終末分化MSCs。不同來(lái)源的MSCs之間有許多相似之處，但在生物學(xué)特性上表現(xiàn)出一定的差異。目前臨床上應(yīng)用較多的為骨髓、臍帶和臍血來(lái)源的MSCs。

文獻(xiàn)分析（表1）發(fā)現(xiàn)，臍帶來(lái)源和骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞大多數(shù)表達(dá)5-核苷酸酶（5-nucleotidase，CD73）、腫瘤新生血管的標(biāo)志物（endoglin，CD105）、CD90（thy-1），單核細(xì)胞分化抗原（cluster of differentiation 14，CD14）、Ⅰ型跨膜糖蛋白（CD34）、白細(xì)胞共同抗原（leukocyte common antigen，LCA/CD45）和人類淋巴細(xì)胞抗原Ⅱ（human lymphocyte antigenⅡ，HLAⅡ），這明確區(qū)分了MSCs與造血干細(xì)胞，可達(dá)到MSC最低的鑒定標(biāo)準(zhǔn)，但表1所列出的表面標(biāo)記并不是MSCs特定的或者唯一的標(biāo)志，原因?yàn)镸SCs上的標(biāo)記譜圖可能會(huì)隨不同分離培養(yǎng)和擴(kuò)增條件而發(fā)生改變。

表1 不同來(lái)源的MSCs表面標(biāo)志物Table 1 Surface markers of MSCs from different sources

骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BM-MSCs）和器官的自體間充質(zhì)干細(xì)胞的采集具有侵入性，細(xì)胞數(shù)量有限，干細(xì)胞數(shù)量隨供體年齡的增長(zhǎng)而減少，UC-MSCs更加原始，其具有與胚胎干細(xì)胞更多共同的表達(dá)基因，能表達(dá)出胚胎干細(xì)胞的一些表面標(biāo)志物［13-15］，如SSEA-4、Sox2、Nanog和Nucleostemin基因。Nanog參與未分化胚胎干細(xì)胞的自我更新，Nanog基因表達(dá)量的高低與細(xì)胞的分裂、分化情況以及干細(xì)胞干性具有相關(guān)性。Nanog基因在分裂旺盛的細(xì)胞中高表達(dá)，隨著細(xì)胞分化程度的加深，Nanog基因的表達(dá)量逐漸降低，在完全分化的細(xì)胞中，Nanog基因不表達(dá)［23］。表明UCMSC具有很強(qiáng)的干細(xì)胞特性，不會(huì)隨著年齡的增殖而降低分化潛能。SSEA-4胚胎干細(xì)胞表面標(biāo)志物和幾個(gè)重要的自我更新調(diào)控基因可以進(jìn)一步證明UC-MSCs的中間同一性，即它們與胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞有一些相似的特征，這可能是再生醫(yī)學(xué)的一個(gè)重要標(biāo)志，因?yàn)榕咛ズ统扇烁杉?xì)胞在細(xì)胞治療策略中均存在一些障礙，因此探尋一種無(wú)胚胎和成人干細(xì)胞限制的新干細(xì)胞來(lái)源具有重要意義。

MSCs能通過(guò)細(xì)胞間的直接接觸或分泌可溶性因子來(lái)改變T細(xì)胞、B細(xì)胞、樹突細(xì)胞和自然殺傷（natural killer，NK）細(xì)胞的功能［24］。以上結(jié)果說(shuō)明UC-MSCs是一類具有很強(qiáng)干細(xì)胞特性的細(xì)胞，其具有免疫調(diào)節(jié)功能，主要通過(guò)誘導(dǎo)分泌更多的免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞因子從而達(dá)到免疫抑制活性的作用。由于UC-MSCs具有較低的免疫原性，故UC-MSCs成為最有希望治療免疫性疾病的一種細(xì)胞。但目前對(duì)于UC-MSCs的大部分研究仍局限于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，在體內(nèi)是否具有同等的效果還需進(jìn)一步研究。

1.3 UC-MSCs的增殖分化潛能

1.3.1 UC-MSCs的增殖能力 UC-MSCs較壁蛻膜間充質(zhì)干細(xì)胞（parietal decidual mesenchymal stem cells，PD-MSCs）、BM-MSCs和脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞（adipose-derived mesenchymal stem cells，ADMSCs）具有更強(qiáng)的增殖能力［25-26］。不同來(lái)源的細(xì)胞具有相似的細(xì)胞因子分泌譜，此外間充質(zhì)干細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子，如堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）、角質(zhì)細(xì)胞生長(zhǎng)因子（keratinocyte growth fatcor，KGF）、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和干細(xì)胞因子（stem cell factor，SCF）等，在細(xì)胞增殖、分化、生長(zhǎng)和組織修復(fù)中發(fā)揮重要作用。其中UC-MSCs的bFGF表達(dá)水平高于DPMSCs，而KGF、VEGF和SCF的表達(dá)水平均低于DP-MSCs［27］。bFGF 具有促進(jìn)表皮細(xì)胞及其他細(xì)胞生長(zhǎng)分裂和增殖的作用。故UC-MSCs增殖能力高于DP-MSCs。

近年來(lái)，有研究發(fā)現(xiàn)，與正常氧濃度（21% O2）情況相比，體外培養(yǎng)UC-MSCs在低氧情況下（3% O2）能提高增殖能力和克隆形成能力，且低氧預(yù)處理的UC-MSCs可通過(guò)Wnt/β-catenin途徑促進(jìn)其體外遷移能力和蛋白水解酶活性［28］。Wnt信號(hào)級(jí)聯(lián)是生物體發(fā)育過(guò)程中一種進(jìn)化上保守的調(diào)節(jié)因子，是維持成年組織多能性和自我更新特性的關(guān)鍵因素。Wnt的激活能促進(jìn)細(xì)胞的增殖［29］。以上研究表明UC-MSCs能通過(guò)分泌細(xì)胞因子促進(jìn)細(xì)胞增殖和生長(zhǎng)分裂。此外，不同體外培養(yǎng)條件都是通過(guò)激活Wnt途徑達(dá)到促進(jìn)UC-MSCs增殖的目的。因此增加該通路在UC-MSC生物學(xué)中的作用將會(huì)極大增強(qiáng)對(duì)信號(hào)機(jī)制的了解，包括UC-MSCs的多能性、干性維持和分化潛能等，以及進(jìn)一步了解該通路和其中的控制點(diǎn)是否具有明確的治療潛力，可以為臨床上進(jìn)行間充質(zhì)干細(xì)胞移植治療提供新思路。

1.3.2 UC-MSCs的分化潛能 在一定的誘導(dǎo)條件下，UC-MSCs除了能分化成中胚層的成骨細(xì)胞和脂肪細(xì)胞外，還能分化成外胚層的神經(jīng)元樣細(xì)胞。UC-MSCs的分化潛能受外界信號(hào)調(diào)控，不同種類的培養(yǎng)環(huán)境會(huì)誘導(dǎo)出不同類型的細(xì)胞，如神經(jīng)元樣細(xì)胞、胰島樣細(xì)胞、心肌樣細(xì)胞等具有特定功能的細(xì)胞，參與損傷組織的修復(fù)，從而使機(jī)體恢復(fù)正常功能?？滓黟┑龋?0］在體外誘導(dǎo)UCMSCs向胰島樣細(xì)胞分化的研究中發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)元素3（neurogenin 3，Ngn3）過(guò)表達(dá)能促進(jìn)UC-MSCs向胰島素分泌細(xì)胞分化，為治療1型糖尿病提供更多的胰腺β細(xì)胞。徐雄峰等［31］在殼聚糖薄膜上培養(yǎng)UC-MSCs，發(fā)現(xiàn)其抗炎相關(guān)基因，如白血病抑制因子（leukemia inhibitory factor，LIF）、白細(xì)胞介素6信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)因子（interleukin 6 cytokine family signal transducer，IL6ST）、白細(xì)胞介素10（interleukin 10，IL-10）、腫瘤壞死因子α刺激基因-6（umor necrosis factor α stimulated gene 6，TSG6）、細(xì)胞色素C氧化酶（cytochrome c oxidaseⅡ，COX-2）、斯鈣素1（stanniocalcin 1，STC-1）、白細(xì)胞介素1受體拮抗劑（interleukin 1 receptor antagonist，IL1RN）、白細(xì)胞介素4（interleukin 4，IL-4）、白細(xì)胞介素3（interleukin 3，IL-3）mRNA及其他蛋白的表達(dá)水平遠(yuǎn)高于普通平板培養(yǎng)，為軟骨修復(fù)再生的臨床應(yīng)用和研究提供了一條新的途徑。

何萬(wàn)里等［32］推測(cè)，UC-MSCs向心肌細(xì)胞分化與T轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子5（T box transcription factor，Tbx5）、結(jié)合蛋白 4（GATA binding protein 4，GATA4）和心臟轉(zhuǎn)錄因子（NK2 homeobox 5，Nkx2.5）的表達(dá)量有關(guān)，當(dāng)Tbx5、GATA4和Nkx2.5低表達(dá)時(shí)，無(wú)法自發(fā)分化，當(dāng)Tbx5、GATA4和Nkx2.5表達(dá)量達(dá)到一定程度后，會(huì)調(diào)控下游基因心肌標(biāo)志物——心肌肌鈣蛋白I（cardiac troponin I，cTnI）和心肌肌鈣蛋白T（cardiac troponin T，cTnT）的表達(dá)。加入纈沙坦誘導(dǎo)能使Tbx5、GATA4和Nkx2等轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)量增高，從而使具有表向心肌細(xì)胞分化潛能的UC-MSCs向心肌樣細(xì)胞分化。上述研究表明，不同的培養(yǎng)環(huán)境能將UC-MSCs誘導(dǎo)成為不同類型的細(xì)胞，雖然這些誘導(dǎo)分化而來(lái)的細(xì)胞是否具備該誘導(dǎo)樣細(xì)胞的功能還有待進(jìn)一步研究，但也為后續(xù)針對(duì)性疾病的治療，如心肌類疾病、糖尿病以及許多多發(fā)性疾病的治療提供了一種新的思路，具有重要的臨床意義。

2 UC-MSCs旁分泌作用

MSCs具有旁分泌效應(yīng)，可促進(jìn)免疫調(diào)節(jié)以及抗凋亡和抗氧化作用，這可能有助于治療神經(jīng)肌肉痛［33］、噬血細(xì)胞淋巴組織細(xì)胞增多［34］、急性肝功能衰竭［35］以及其他疾?。?6］。此外有研究認(rèn)為，MSCs還可用于治療退行性疾病和神經(jīng)紊亂，如帕金森氏?。≒arkinson's disease，PD）［37］。同時(shí)MSCs還具有低免疫原性、刺激抗炎分子分泌、抑制炎癥反應(yīng)、對(duì)正常組織無(wú)毒、易于臨床使用等特點(diǎn)，引起了人們廣泛地關(guān)注［38］。

UC-MSCs作為飼養(yǎng)細(xì)胞可以分泌多種促進(jìn)有絲分裂因子，如bFGF、KGF、β-神經(jīng)生長(zhǎng)因子（β-nerve growth factor，NGF）等，且其作為飼養(yǎng)層可以為細(xì)胞間提供復(fù)雜的微環(huán)境，如劉峰等［39］采用UC-MSCs飼養(yǎng)層細(xì)胞培養(yǎng)人胚胎干細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，胚胎干細(xì)胞能在UC-MSCs飼養(yǎng)層上生長(zhǎng)，并維持未分化的狀態(tài)，從而解決鼠源性細(xì)胞飼養(yǎng)層帶來(lái)的安全問(wèn)題和人源成體干細(xì)胞倫理問(wèn)題。Nam等［40］將UC-MSCs作為人晶狀體上皮細(xì)胞與動(dòng)物/無(wú)血清共培養(yǎng)體系中的飼養(yǎng)細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)其除了能分泌出KGF和NGF因子刺激人角膜緣上皮細(xì)胞生長(zhǎng)外，還能通過(guò)整合素信號(hào)來(lái)發(fā)揮調(diào)節(jié)功能，使其有望成為一種新的人角膜緣上皮細(xì)胞生長(zhǎng)促進(jìn)因子，從而建立治療人角膜緣上皮細(xì)胞缺乏癥的無(wú)動(dòng)物培養(yǎng)體系。此外研究發(fā)現(xiàn)，UC-MSCs還可以為臍血干細(xì)胞長(zhǎng)期培養(yǎng)提供基質(zhì)支持［41］。以上研究證明UC-MSCs作為飼養(yǎng)細(xì)胞相對(duì)于其他類型的飼養(yǎng)層細(xì)胞而言在免疫原性、材料獲取以及醫(yī)學(xué)倫理方面具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)。

UC-MSCs細(xì)胞分泌的營(yíng)養(yǎng)因子可能部分歸因于分泌的旁分泌因子，其中包括外泌體（圖3）。UC-MSCs外泌體富含一系列增殖和抗凋亡因子，如轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β1）、表皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子（epidermal growth factor，EGF）、粒細(xì)胞集落剌激因子（granulocyte Colony-stimulating factor，G-GSF）、粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-GSF）、血小板源生長(zhǎng)因子AA（platelet derived growth factor AA，PDGF-AA）和VEGF，此外還有一些趨化因子，如單核細(xì)胞趨化蛋白-1（monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1）、核細(xì)胞趨化蛋白-3（monocyte chemoattractant protein-3，MCP-3）、趨化因子配體 5（chemokine C-C motif ligand 5，CCL5）、轉(zhuǎn)錄共抑制因子（groucho，GRO）和白細(xì)胞介素 8（interleukin，IL-8）［42］。

圖3 間充質(zhì)干細(xì)胞通過(guò)與樹突狀細(xì)胞和T調(diào)節(jié)細(xì)胞的相互作用提供免疫調(diào)節(jié)作用[38]Fig.3 Mesenchymal stem cells(MSCs)provide an immunoregulatory effect by interactions of dendritic cells and T regulatory cells[38]

2.1 免疫調(diào)節(jié)

在病理情況下，損傷部位伴有一定程度的免疫功能紊亂，研究發(fā)現(xiàn)，UC-MSCs外泌體具有一定的免疫調(diào)節(jié)作用，MSCs集中到損傷部位，通過(guò)抑制炎癥因子和趨化因子來(lái)減輕炎癥反應(yīng)［3］。UC-MSCs還可以通過(guò)旁分泌機(jī)制或細(xì)胞之間的直接接觸調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞表型極化，誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞從N1轉(zhuǎn)化成N2，使前炎癥因子和抗炎因子的表達(dá)達(dá)到平衡，以減輕炎癥，實(shí)現(xiàn)免疫調(diào)節(jié)作用［4］。

此外，UC-MSCs外泌體的治療作用也已在許多炎癥動(dòng)物模型中得到證實(shí)，且UC-MSCs是炎癥性疾病和自身免疫性疾病的潛在候選治療方案。Ahmadvand等［5］在研究UC-MSCs外泌體對(duì)實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎小鼠模型的臨床評(píng)分和炎癥/抗炎細(xì)胞因子的影響中發(fā)現(xiàn)，用UC-MSCs外泌體進(jìn)行靜脈注射治療后，小鼠體內(nèi)促炎因子白細(xì)胞介素-17 a（interleukin 17 a，IL-17a）、腫瘤壞死因子（tumour necrosis factor-α，TNF-α）和干擾素 γ（interferon-γ，IFN-γ）顯著降低，且抗炎因子 IL-4和IL-10明顯提高。經(jīng)過(guò)UC-MSCs外泌體處理的小鼠脊髓中的浸潤(rùn)性細(xì)胞顯著減少。研究表明UC-MSCs外泌體通過(guò)將巨噬細(xì)胞促炎表型M1轉(zhuǎn)化為抗炎表型M2來(lái)減少肺氣腫從而有助于免疫調(diào)節(jié)改善肺部疾?。?］。上述研究表明，UC-MSCs具有強(qiáng)大的抗炎作用，能參與多種免疫調(diào)節(jié)，是一種理想的治療選擇，可用于不同炎癥性疾病的臨床試驗(yàn)。

2.2 血管生成

血管能為組織提供必需的氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在傷口愈合和組織再生中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。目前尚未明確UC-MSCs在促進(jìn)血管新生中的主要機(jī)制，但研究發(fā)現(xiàn)，UC-MSCs可以通過(guò)提高細(xì)胞因子及生長(zhǎng)因子的分泌誘導(dǎo)血管新生，如VEGF、細(xì)胞角蛋白（cytokeratin 19，CK-19）、腫瘤增殖標(biāo)志物（Ki-67）、血小板-內(nèi)皮細(xì)胞粘附分子（platelet endothelial cell adhesion molecule-1，PECAM-1/CD31）、基質(zhì)金屬蛋白等［43］。

Qu等［44］研究發(fā)現(xiàn)，UC-MSCs外泌體能抑制移植靜脈內(nèi)膜增生，加速大鼠移植靜脈模型的內(nèi)皮再生作用，并能作用于PI3K/AKT和MAPK/ERK1/2信號(hào)通路的下游，誘導(dǎo)VEGF表達(dá)，促進(jìn)血管生成。Zhang等［45］研究發(fā)現(xiàn)，UC-MSCs外泌體在修復(fù)大鼠顱骨缺損模型中，UC-MSCs可促進(jìn)內(nèi)皮祖細(xì)胞的增殖、遷移和血管生成分化，其外泌體miR-21是潛在的細(xì)胞間信使，通過(guò)上調(diào)NOTCH1/DLL4途徑促進(jìn)血管生成。上述研究表明，UCMSCs外泌體在促進(jìn)血管生成、修復(fù)受損血管上有重要作用。

2.3 促進(jìn)傷口愈合

纖維細(xì)胞由間充質(zhì)細(xì)胞分化而來(lái)，也是疏松結(jié)締組織中數(shù)量最多、體積最大的細(xì)胞，其具有較強(qiáng)的增殖分裂能力，在組織損傷修復(fù)期間，成纖維細(xì)胞數(shù)量會(huì)明顯增多，使結(jié)締組織再生。UCMSCs可以遷移到損傷部位，通過(guò)旁分泌作用于成纖維細(xì)胞和角質(zhì)細(xì)胞，創(chuàng)造一個(gè)促進(jìn)愈合的生物微環(huán)境，進(jìn)而促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖。Shi等［46］在大鼠糖尿病足潰瘍模型中，通過(guò)股靜脈注射UCMSCs后發(fā)現(xiàn)其具有向創(chuàng)傷組織遷移和定位的能力。主要是通過(guò)UC-MSCs促進(jìn)大鼠創(chuàng)傷部位再上皮化、肉芽組織形成以及血管生成，UC-MSCs促進(jìn)大鼠創(chuàng)傷部位再一次生長(zhǎng)上皮組織。同時(shí)，在注射UC-MSCs后IL-10等抗炎細(xì)胞因子和趨化因子配體（chemotactic cytokines ligand，CCL）、中性粒細(xì)胞趨化因子（cytokine induced neutrophil chemoattractant，CINC）、趨化因子（C-X3-C基元）配體［chemokine（C-X3-C motif）ligand，CX3CL］等顯著增加，傷口創(chuàng)面處VEGF、bFGF和肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子（hepatocyte growth factor，HGF）的顯著增加，促進(jìn)了血管生成，抑制了炎癥反應(yīng)，從而加快創(chuàng)傷面的愈合。以上研究證明，UC-MSCs有望成為治療難愈合傷口的有效選擇。

2.4 減少纖維化

受損組織中纖維結(jié)締組織增多，實(shí)質(zhì)細(xì)胞減少，嚴(yán)重情況下會(huì)導(dǎo)致器官衰竭。UC-MSCs外泌體可以減輕纖維化程度，提高損傷部位細(xì)胞活力。Zhang等［43］指出尾靜脈注射的UC-MSCs在大鼠子宮受損的內(nèi)膜區(qū)域聚集，子宮內(nèi)膜間質(zhì)標(biāo)志物Vimentin和上皮標(biāo)志物CK-19表達(dá)明顯增強(qiáng)，血管標(biāo)志物CD31、VEGFA和MMP9表達(dá)普遍上調(diào)。IFN-γ、TNF-α和IL-2在第2次和第3次UCMSCs注射組中均顯著下調(diào)，纖維化標(biāo)志物α-SMA和TGF-β的表達(dá)也顯著下調(diào)，表明UC-MSCs能通過(guò)抑制子宮內(nèi)膜過(guò)度纖維化和炎癥，促進(jìn)子宮內(nèi)膜細(xì)胞增殖和血管重塑，進(jìn)而促進(jìn)子宮內(nèi)膜損傷的修復(fù)和生育能力的恢復(fù)。研究表明，UC-MSCs通過(guò)阻斷SMAD2/3通路和TAK-1/p38絲裂原活化蛋白激酶信號(hào)通路進(jìn)而降低細(xì)胞外基質(zhì)成分基因Fn-1、COL1A1和COL10A1的表達(dá)和減少TGF-β1因子誘導(dǎo)的纖維化，從而減輕急性炎癥，減少纖維化，促進(jìn)組織功能恢復(fù)。以上研究表明UCMSCs在減少纖維化上具有一定優(yōu)勢(shì)，可以促進(jìn)損傷修復(fù)［3］。但其在臨床應(yīng)用中仍面臨很多挑戰(zhàn)，需要研究人員對(duì)其內(nèi)在主要作用機(jī)制進(jìn)行深入研究，為UC-MSCs用于臨床治療奠定了理論基礎(chǔ)。

2.5 抗腫瘤特性

腫瘤細(xì)胞具有異質(zhì)性，腫瘤微環(huán)境中除了腫瘤細(xì)胞外，還包括其他細(xì)胞，多種細(xì)胞之間相互作用，共同影響腫瘤的發(fā)展進(jìn)程［47］。利用MSCs作為基因的載體進(jìn)行靶向治療是治療各種類型癌癥的新途徑之一。MSCs在醫(yī)療應(yīng)用上的簡(jiǎn)單性和優(yōu)勢(shì)使其成為癌癥治療中一種獨(dú)特而有前景的選擇，其作為治療性基因微載體的優(yōu)勢(shì)之一是易于提取細(xì)胞，在不損失其主要生物學(xué)特性的前提下具有豐富的體外增殖能力，可用于治療受損或受傷的組織、免疫疾病等。

研究表明UC-MSCs直接注射到有MDA-MB-231乳腺癌干細(xì)胞的免疫缺陷異種移植小鼠模型中，UC-MSCs可減少這些小鼠的腫瘤體積和腫瘤重量，且UC-MSCs可能通過(guò)激活細(xì)胞凋亡和抑制Wnt信號(hào)傳導(dǎo)，在體外抑制人肺癌和肝細(xì)胞癌細(xì)胞的惡性生物學(xué)行為［48］。此外，其還能通過(guò)細(xì)胞周期阻滯機(jī)制誘導(dǎo)腫瘤休眠［49］；UC-MSCs可顯著抑制食管鱗狀細(xì)胞癌的生長(zhǎng)，miR-375表達(dá)增強(qiáng)或ENAH表達(dá)減弱會(huì)抑制食管鱗癌細(xì)胞增殖、侵襲、遷移、瘤體形成，促進(jìn)凋亡［50］。以上研究表明，UC-MSCs對(duì)腫瘤微環(huán)境具有顯著的趨向性，能夠向腫瘤位點(diǎn)遷移，在疾病治療中具有顯著效果，可以作為基因或抗癌藥物的載體。

3 展望

1968年世界首例骨髓干細(xì)胞移植治療患者的臨床應(yīng)用［51］開啟了干細(xì)胞在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。干細(xì)胞是一種珍貴的生物遺傳資源，不僅能運(yùn)用于治療各種疾病，還有利于物種遺傳資源保存。在眾多的以細(xì)胞為基礎(chǔ)用于治療的案例中，UCMSCs是較有效且可靠的細(xì)胞來(lái)源，從臍帶分離出來(lái)的MSCs是目前醫(yī)學(xué)領(lǐng)域備受關(guān)注的研究熱點(diǎn)，相對(duì)于其他來(lái)源的MSCs，臍帶來(lái)源的MSCs具有較高的增殖能力和自我更新能力，且其免疫原性低、無(wú)道德倫理問(wèn)題、獲得方式可靠。加強(qiáng)臍帶的研究及保存對(duì)人類的健康具有重要意義，隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷進(jìn)步，該領(lǐng)域的研究也得到很大的發(fā)展?，F(xiàn)階段已證實(shí)，UC-MSCs對(duì)多種威脅人類生命的疾病，如血液系統(tǒng)疾病、心血管疾病、糖尿病、免疫性疾病、癌癥等均具有一定的輔助治療效果，但其生物學(xué)機(jī)制仍需進(jìn)一步研究和探索。目前對(duì)UC-MSCs的研究主要集中在人源細(xì)胞、綿羊、馬等物種上，對(duì)于一些瀕危物種的研究還較少，如對(duì)野生盤羊UC-MSCs進(jìn)行保存管理，有利于后續(xù)盤羊的克?。?2］。加強(qiáng)稀有物種UC-MSCs的保存，將有助于為稀有動(dòng)物種質(zhì)資源及其相關(guān)繁殖試驗(yàn)研究和技術(shù)平臺(tái)的建立提供參考。UCMSCs具備多種有益的生物學(xué)特性，但其釋放的一些細(xì)胞因子或趨化因子也可能是有害的，如TNF-α和IL-6，因此細(xì)胞移植時(shí)的劑量、移植頻率等問(wèn)題，均需要研究人員進(jìn)一步探索。目前對(duì)UCMSCs表面標(biāo)記尚存在一定爭(zhēng)議，因其來(lái)源多樣性、供體差異及其他原因，學(xué)術(shù)界尚未對(duì)其標(biāo)志物表達(dá)達(dá)成普遍共識(shí)，因此確定UC-MSCs的特異性標(biāo)記物，對(duì)未來(lái)UC-MSCs的鑒定、保存和臨床治療應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。