MSCs可通过上调颗粒细胞中AMH激素和促卵泡激素受体的表达,抑制颗粒细胞凋亡和卵泡闭锁,促进卵巢功能的恢复;临床级MSCs的生产需要大量的细胞,但体外高代MSCs扩增可能导致细胞转化,根据疾病的严重程度,必须确定最佳剂量和特定给药时间。

目前来自骨髓、脂肪组织、脐带、脐带血、胎盘、羊水、子宫内膜、脐带沃顿胶和经血等多种来源的MSCs在实验中取得了成功。
卵巢早衰:干细胞治疗是如何起作用的?

以下为原文:

间充质干细胞在卵巢功能恢复中的作用

随着再生医学的发展,间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)作为一种恢复卵巢功能的方法受到人们的重视。据报道,来源于骨髓、脂肪、脐带血、经血和羊水的MSCs可改善卵巢功能。鉴于先前的研究和这方面的进展,人们对利用MSCs恢复卵巢功能的期望越来越高。本文综述了近年来MSCs在不孕或原发性卵巢功能不全患者中的潜在应用研究,包括抗肿瘤治疗引起的情况。

间充质干细胞的特性

间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSCs)是一类来源于人和哺乳动物骨髓和骨膜的细胞,在培养过程中可以被分离和扩增,同时保持体外诱导形成多种中胚层表型和组织的能力。缩写MSC可以理解为间充质基质细胞,多能干细胞,间充质祖细胞,骨髓基质细胞、骨髓间充质干细胞、间充质前体细胞、骨骼干细胞和多能间充质干细胞.

为了提高术语的清晰度,国际细胞治疗学会(ISCT)将间充质干细胞定义为多能间充质基质细胞,建议这应指来自具有可塑性粘附特性的基质组织的细胞,保留术语“间充质干细胞”来表示实际上具有干细胞两个基本特性(自我更新和向下分化多个谱系的能力)的亚群[5]。

ISCT提出了定义MSCs的三个标准。首先,MSCs必须在标准培养条件下具有可塑性。其次,95%以上的MSCs必须表达CD 105、CD73和CD90,而缺乏CD45、CD34、CD14或CD11b、CD79a或CD19和人类白细胞抗原(HLA)Ⅱ类的表达。第三,这些细胞必须能够在标准的体外分化条件下分化成成成骨细胞、脂肪细胞和软骨母细胞[5]。

间充质干细胞来源于成人或婴儿体内的多种组织,包括脂肪组织、外周血、脐带血、脐带血、脐带、脐带膜、脐带静脉、华顿脐带果冻、胎盘、基底膜蜕膜、粗面韧带、羊水液等,羊膜、牙髓、人胎盘绒毛、胎膜、经血、母乳和尿液[6]。

MSCs具有强大的调节免疫反应的能力,包括抑制T细胞增殖,影响树突状细胞成熟和功能,抑制B细胞增殖和终末分化,以及调节其他免疫细胞,如自然杀伤细胞和巨噬细胞[7]。MSCs在细胞治疗中的另一个作用是归巢和跨内皮细胞迁移。在循环中,MSCs通过血管系统,通过趋化因子(C–CC motif)、粘附分子(P-选择素和VCAM-1)和基质金属蛋白酶(MMPs;MMP-2和膜型1 MMP)转运到损伤部位[8]。MSCs修复受损的组织部位后,它们与局部刺激密切相关,如恶臭细胞因子、Toll样受体的配体和低氧,这可以刺激MSCs产生大量的生长因子,用于组织再生的多种功能[8 ]。基于MSCs的这些作用,Caplan建议将MSC的缩写重新理解为“医学信号细胞”

卵巢功能与卵巢早衰

卵泡是卵巢的功能单位,由卵母细胞及其支持细胞组成,如颗粒细胞、卵泡膜细胞和基质细胞。卵泡中的细胞每月释放一个卵母细胞,从而产生生育能力,并产生雌二醇和孕酮等激素,以维持妇女的整体健康和维持妊娠[10]。

卵巢早衰(POF,又称原发性卵巢功能不全)是一种神秘而复杂的疾病。POF的患病率为35岁以下妇女的250分之一,40岁以下妇女的100分之一。POF最重要的机制是滤泡功能障碍和滤泡耗竭[11]。

虽然POF的病因尚未完全阐明,但遗传、内分泌、旁分泌、线粒体功能障碍和代谢因素可影响卵泡池和卵母细胞的质量[12]。

近年来,化疗导致的POF已成为抗癌治疗的主要长期不良反应,这种治疗增加了不孕和退行性健康问题的风险。这种对化疗的反应可能是年轻女性的一个特殊问题,因为卵巢储备的丧失与女性不育的风险密切相关。抗癌药物发挥卵巢毒性的确切机制尚未完全建立(13),它似乎取决于药物的类型和所测试的细胞类型[14 ]。基质细胞和颗粒细胞尤其受到大多数抗癌药物通过凋亡的强烈影响。已知卵母细胞通过包围它们的基质和颗粒细胞受到间接毒性的影响。

环磷酰胺(CTX)是一种烷基化剂,可诱导活跃增殖细胞(如颗粒细胞和基质细胞)DNA的双链断裂,卵母细胞也会受到CTX和其他抗癌药物的损伤[13]。

然而,另一个有趣的解释是,原始卵泡没有增殖,因此对DNA损伤不太敏感。处于静息状态或激活状态的原始卵泡被发现受细胞内磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)-Akt-mTOR信号通路控制[15]。磷酸酶和张力素同源物(PTEN)是PI3K的可逆抑制剂,已知是人类的肿瘤抑制因子[16]。

抗癌药物治疗如CTX或顺铂被发现通过过度分泌导致原始卵泡衰竭[17],卵母细胞特异性PTEN缺失导致小鼠模型中原始卵泡池过早激活[18]。

因此,对于接受化疗的育龄妇女来说,保持生育能力和卵巢功能应被视为一个重要问题。保存生育的几种选择,如胚胎冷冻保存、成熟卵母细胞或卵巢组织。然而,大多数方案都是在抗癌治疗前保留生育能力。因此,有必要探讨恢复卵巢功能的可能途径。

MSC治疗与卵巢功能恢复

MSC治疗被认为是治疗女性不孕症或恢复卵巢功能的新选择。

许多研究证实了在POF动物模型中,从不同细胞来源获得的MSCs对卵巢功能的保护作用(表1)[19-48]。这些

与其他形式的细胞治疗一样,有两种不同的给药方法被考虑用于间充质干细胞恢复卵巢功能。小鼠和大鼠模型中引入了尾静脉注射,卵巢局部注射技术也得到了广泛发展[50]。在用抗癌药物化疗引起的卵巢功能衰竭中,发现MSCs移植可诱导卵巢功能恢复,包括雌二醇的产生和卵巢结构的改善[30,33]。

MSCs对CTX或顺铂等抗癌药物诱导的基质细胞或颗粒细胞凋亡具有保护作用(表1)。MSCs产生的某些细胞因子,包括VEGF、HGF和IGF-1,可能在体内抑制颗粒细胞凋亡和上调B细胞淋巴瘤-2[51]。

间充质干细胞的另一个预期机制是其抗纤维化作用。卵巢纤维化与某些细胞因子有关,包括基质金属蛋白酶、基质金属蛋白酶组织抑制剂、转化生长因子-1、血管内皮生长因子和内皮素-1。MSCs可抑制fb细胞增殖,减少细胞外基质的沉积[51]。

血管生成是卵巢恢复的重要机制。血管内皮生长因-2,特别是来自MSCs的血管生成素诱导新生血管形成,促进受损卵巢组织的血液灌注[44,51]。人胎盘来源的MSC移植后通过调节调节T细胞和相关细胞因子恢复POF小鼠卵巢功能[29]。将人羊膜间充质干细胞移植到自然衰老小鼠体内12~14个月后,移植的间充质干细胞通过分泌表皮生长因子和HGF在抑制卵巢衰老中发挥了重要作用[22]。然而,MSC移植促进卵巢功能的机制有待进一步研究。

表1:MSC支持的卵巢功能研究
卵巢早衰:干细胞治疗是如何起作用的?

MSC, 间充质干细胞;CTX, 环磷酰胺.

恢复卵巢功能的新候选MSCs

临床应用需要多剂量的间充质干细胞,剂量范围为每公斤体重1-5百万个细胞[52],在动物实验中,每只老鼠或大鼠的细胞数量为1百万至5亿个单位。然而,从成人组织获得MSCs需要合适的供体,在大多数情况下,必须进行侵入性手术。此外,长期培养可能增加诱发染色体畸变和异质细胞群的风险,使其难以标准化协议[52]。

人胚胎干细胞(hESCs)来源于囊胚的内部细胞团,具有多潜能,可分化为三个胚层。一些研究表明,MSCs可以从hESCs中获得,它们表达MSC表面标志物,并分化为三个胚层(如软骨细胞、成骨细胞和脂肪细胞)[53]。此外,据报道,这些细胞在体外实验中发挥免疫调节作用[54]。hESC来源的MSCs相当于骨髓或脂肪来源的MSCs,使其成为恢复卵巢功能的MSCs的替代来源[52]。然而,涉及人类胚胎使用的伦理问题仍然存在,关于移植过程中hESCs不受欢迎、意外或不受控制的差异的关注仍在讨论中。然而,基于hESCs和hESC衍生MSCs治疗各种疾病的临床试验已经启动[55]。诱导多能干细胞(IPSC),可能是MSCs的另一个来源。iPSCs可以通过微创手术获得,避免了胚胎使用和hESCs的伦理问题。此外,使用自体或HLA匹配的iPSC系可能使免疫问题最小化[56,57]。

MSCs的另一个候选者是外体,外体是由细胞分泌的膜质生物纳米粒。它们在系统中循环,携带mRNA、长的非编码RNA、microRNA、蛋白质和脂质。在肿瘤生理学中,细胞增殖、凋亡、细胞因子产生、免疫调节和转移等过程中发现了对胞外体的刺激或抑制功能结果[58]。MSC介导的细胞治疗中的外体在许多疾病模型中被发现,并被发现促进功能恢复[59]。人脂肪或脐带血MSCs来源的外体改善了卵巢早衰小鼠模型的卵巢功能[60,61]。然而,在外显子分离、表征和去管理技术方面的一些标准化问题仍然需要解决[59,62]。

MSCs的安全问题

间充质干细胞的安全性问题应该得到解决,因为在给药后,观察到轻微的不良反应。最严重的不良反应是长期培养的MSCs促进了肿瘤的生长和转移。临床级MSCs的生产需要大量的细胞,需要体外扩增,但高代MSCs可能导致细胞转化。根据疾病的严重程度,必须确定最佳剂量和特定给药时间。有必要深入了解间充质干细胞的调控机制,并制定相应的管理方法。

结论

MSCs已成为细胞治疗临床应用中最有效的细胞类型。多发性退行性疾病和一些免疫相关疾病被报道对MSC移植有反应。来自骨髓、脂肪组织、脐带、脐带血、胎盘、羊水、子宫内膜、脐带沃顿胶和经血等多种来源的MSCs是成功的实验对象。

据文献报道,MSCs可通过上调颗粒细胞中AMH激素和促卵泡激素受体的表达,抑制颗粒细胞凋亡和卵泡闭锁,促进卵巢功能的恢复。目前正在进行的骨髓间充质干细胞再生利用以恢复卵巢功能的研究,可以为POF患者和不孕或亚生育期妇女带来希望。