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干细胞的炎症归巢能力及靶向机理2023-04-06 08:40:07

归巢现象是干细胞实现向病灶部位靶向的基础,其被定义为干细胞在组织的脉管系统内停滞,然后穿过血管内皮细胞到达病灶的过程。干细胞移植的途径不同,归巢现象可分为系统性归巢和非系统性归巢两种。当干细胞被局部移植入病灶组织中,其为非系统性归巢,可通过趋化因子介导迁移至病灶中。而系统性归巢是指干细胞被系统性移植或内源性募集到血流中,迁移至损伤部位的过程,可分为束缚和滚动、激活、捕获及跨内皮迁移4个步骤。束缚与滚动过程中,在选择素的作用下,干细胞得以从快速流动的血液中减速并沿着血管壁进行滚动。但因干细胞的表面的选择素受体表达谱系较多,关键作用的受体分子仍有待进一步研究。激活步骤常由干细胞表面的G蛋白偶联趋化因子受体介导,并可响应多种炎症信号。

当缺血性脑卒中发生后,疾病部位的趋化因子分泌量增加,其中内皮细胞表达的基质细胞衍生因子1被认为是这一步骤的关键因子。SDF-1是干细胞表面表达的趋化因子受体4的配体,干细胞可通过SDF-1/CXCR-4信号轴沿内皮细胞被募集至炎症病灶附近。除CXCR-4外,趋化因子受体7也可与SDF-1进行结合,进而促进干细胞的归巢。此外,干细胞表面表达多种其他趋化因子受体,包括趋化因子受体CCR-1、CCR-4、CCR-7、CCR-9、CCR10、CXCR-5和CXCR-6等,这些趋化因子受体都参与了干细胞的激活,但其作用有待详细的阐释。

SDF-1等趋化因子除可与 CXCR-4等受体结合外,还可将信号分子talin和kindlin募集到干细胞整合素α1β4(即very late antigen 4, VLA-4)的细胞质结构域,将其转变为高亲和力构象。整合素是捕获步骤的关键分子,高亲和力构象的VLA-4分子与内皮细胞表面的血管细胞黏附分子1分子发生结合,将干细胞滞留在缺血病灶区域的内皮细胞表面。干细胞归巢过程的最后一步为跨内皮迁移,干细胞必须穿过内皮细胞层和基底膜才可深入病灶组织中。为此,干细胞分泌基质金属蛋白酶来分解内皮基底膜,其中,MMP-2和MMP-9在此步骤中具有重要作用,因为这两者可优先降解基底膜中的胶原蛋白和明胶,打开内皮细胞间隙进而帮助干细胞实现跨内皮迁移。最终,干细胞发生形变以挤压穿越内皮细胞之间的缝隙,进入缺血病灶组织中。
 
出自《干细胞作为基因载体靶向治疗缺血性脑卒中的研究进展》作者吴宏辉,高建青。