脐带间充质干细胞-----生物学特性

脐带间充质干细胞（Umbilical cord Mesenchymal Stem Cells，UCMSCs）是一种来源于新生儿脐带，具有自我更新能力、多向分化潜能的间充质干细胞。

脐带间充质干细胞与间充质干细胞具有相似性，但不同来源的间充质干细胞存在一定差异，其生物学特征主要包括表现标志、分泌功能、分化功能、免疫调节、组织修复与炎症调节功能等。较其他间充质干细胞，脐带间充质干细胞的生物活性、分化能力和分泌功能更为强大。

脐带间充质干细胞的生物学特性主要包括以下六个方面：

1、体外培养增值能力强，是成体干细胞来源之一，可实现大规模、标准化生产。

2、分化能力强，可塑性强，可跨胚层分化。现已证实可在体外诱导分化为多种功能细胞，如神经、肌肉、内皮、肝、胰腺、骨、软骨等，临床较多用于组织损伤、退变性疾病治疗，在一些传统疗法难治性疾病领域展现出独特优势，例如帕金森、血管缺血等。

3、免疫原性低，目前临床报道同种异体无引起免疫排斥反应数据，临床治疗应用安全性高，无毒副作用。

4、分泌多种外泌体和细胞因子，近几年研究显示，UCMSC体外无血清培养基上可分泌生长代谢类细胞因子可达20种以上，具有可促进损伤修复、血管新生、抑制炎症反应的作用。

5、免疫调节功能较强，对自身免疫性疾病和炎症性疾病有明确疗效，如系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎等。

6、具有产业化成药潜质，可实现标准化、规模化、产业化向临床提供个性化“药品”。

连接母体与胎儿的索状结构称之为脐带，一端与胎儿腹部的脐轮相连，另一端与胎盘的胎儿面连接。一直以来，人们都将分娩后的脐带当作医疗废弃物抛弃，但在发现其含有MSC之后，脐带变废为宝，成了人类干细胞的新来源，现已成为成体干细胞研究中最具有应用优势的干细胞之一。对疾病治疗及健康保健最具可行性，研究进展十分迅速，预计将优先成为临床应用的干细胞产品之一。

脐带间充质干细胞具有铁壁生长的特性，多用于塑料培养瓶或培养板培养。UCMSC一般通过酶消化法获得，常用胰酶、胶原酶、透明质酸酶进行分离培养。配合组织块接种培养，具有操作简单、对细胞损伤小、分离培养成功率高的优点，较多采用。

脐带间充质干细胞的可塑性

脐带间充质干细胞的可塑性是指在不同环境或条件下，可被诱导分化为多种组织类型的成熟细胞。主要包含三种方式：

1、一般在体外培养系统加入诱导剂，多是一些细胞因子或化学试剂等；

2、将脐带间充质干细胞与成熟组织细胞一起培养可向相应类型的细胞方向转化，如软骨组织细胞，胰岛细胞等；

3、利用基因工程，将特点外源基因导入脐带间充质干细胞，也可使其定向分化。

脐带间充质干细胞因其可塑性，根据组织修复与再生需要，可在体外培养适合不同临床需要的功能细胞或生物活性材料，甚至是组织器官，用于治疗损伤、退变类疾病。

脐带间充质干细胞效应机制

1、直接参与损伤修复：一些全身性损伤（系统性红斑狼疮、糖尿病并发症等）涉及多组织细胞的损伤、坏死、凋亡的疾病治疗中，不管是静脉回输、血管介入、腔隙注射等均有部分细胞迁移、归巢到损伤组织，可在其损伤部位经组织微环境诱导，分化为相应类型的功能细胞，并整合到组织中，其参与了损伤组织的结构重建。

2、分泌生长因子促进损伤修复：大量研究表明体外输入的脐带间充质干细胞在组织器官损伤部位分泌多种生长因子，这些分泌物在原位组织生长和促进组织修复中发挥了重要作用，甚至有抑制炎症和调节免疫平衡的作用。细胞因子的特点是量少但作用大，脐带间充质干细胞无论是体外还是体内均能分泌多种蛋白多肽类细胞因子，涉及促进细胞生长分化细胞因子、血管内皮生长因子、胰岛素样生长因子及受体等20余种。其作用机制极其复杂，且存在协同作用或拮抗作用，目前临床应用还存在许多未明确的问题，但不管机制如何复杂，只要能促进损伤修复和保证安全有效，就有重要的应用价值。

3、调控炎症和免疫：炎症反应是机体对急性损伤做出的重要反应，一些机械性、中毒性、感染性损伤等，炎性细胞浸润、炎性细胞因子释放，导致损伤组织出现“红、肿、热、痛”的现象极为常见。炎症反应是机体保护机制的应激性反应，但过强则又会影响损伤修复，甚至是继发性组织损伤。在抗炎症方面，脐带间充质干细胞的回输应用，可使炎症反应症状减轻甚至消失，组织内炎性细胞减少，同时还可抑制细胞凋亡。

对于损伤修复来说，一般都伴随有慢性炎症反应的发生，实际上人体衰老及老年性组织器官功能退变也是慢性炎症渐进损伤的结果，因此抑制炎症反应也具有重要意义。

4、抗氧化应激作用

有研究显示，动物实验回输脐带间充质干细胞，可检测到外周血超氧化物歧化酶（SOD）、端粒酶含量大幅度升高，证明其具有提高抗氧化应激能力和调控一部分基因表达的能力。给亚健康人群输入脐带间充质干细胞后，发现精神状态、食欲增加、睡眠改善、体能增强等现象，除了分泌细胞因子之外，可能还与提升抗氧化能力及调控基因表达的作用。

5、免疫调节作用

关于脐带间充质干细胞免疫调节作用体现在两方面：一方面其自身免疫源性低，不发生免疫排斥反应；另一方面是具有良好的免疫抑制作用，可用于自身免疫性疾病、移植物抗宿主病（GVHD）等。其免疫调控机制包括抑制外周血单个核细胞刺激后的增值扩增活性，其中包括T/B淋巴细胞、NK细胞等，抑制抗原呈递细胞的成熟，抑制某些关键性免疫促进因子（IFN、IL-2等）的释放，通过与免疫细胞的直接接触抑制和分泌多种细胞因子参与免疫调控。

从科学发展的角度分析，对脐带间充质干细胞功能的认识是人类干细胞技术发展中重要的里程碑，开创了细胞治疗的新方向。其重要意义包括发现了一种新的“细胞药品”，同时发现了一种新的治疗调控机制，为浩瀚博大的医学健康领域提供了新的思路和方法。