干細胞與結直腸炎性反應和腫瘤的關(guān)系" width="400" height="300" src="http://img.jianke.com/article/201405/214816496-2014052715421427.jpg" />

　　一、腸道干細胞的生物學(xué)功能及調控

　　自我更新及多分化潛能是干細胞的兩大特性。對于每個(gè)小腸隱窩絨毛單元而言，自我更新指干細胞自我增殖復制以維持單元中細胞數量的穩定。多分化即沿隱窩絨毛軸遷移過(guò)程中干細胞分化為功能不同的吸收細胞系和分泌細胞系，其中分泌細胞系又分化為杯狀卸細胞、內分泌細胞、潘氏細胞、Luft細胞。干細胞存在兩種增殖方式，即非對稱(chēng)分裂的層次模型和對稱(chēng)分裂的隨機模型。

　　在層次模型中，Isc可分裂為一個(gè)干細胞以維持原細胞群穩定和一個(gè)短暫增殖(TA)細胞。TA細胞可增殖并占據整個(gè)隱窩上部，進(jìn)而分化為成熟的腸絨毛結構。在隨機模型中，Isc分裂產(chǎn)生一對同質(zhì)的干細胞或TA細胞，以此補充因外界因素而缺失的干細胞或TA細胞。

　　Isc的生物學(xué)特性受信號通路網(wǎng)絡(luò )的精細閌節。wnt信號通路作為維持腸黏膜更新的主要動(dòng)力在Isc的增殖與分化中起重要作用。Notch信號通路導向Isc分化的方向。通路的信號來(lái)源是干細胞“壁龕”(nichce，即干細胞所處的微環(huán)境)中的上皮和(或)問(wèn)質(zhì)細胞。與Isc緊密接觸的最底部的潘氏細胞可提供維持Isc穩態(tài)的信號和保護屏障，當潘氏細胞缺失時(shí)．間質(zhì)細胞成為Isc調控信號的主要來(lái)源。

　　1.wnt信號通路：在調節Isc功能的過(guò)程中，無(wú)wnt信號時(shí)細胞質(zhì)中穩定的腺瘤息肉病基因(APc)復合物可使與其結合的β-鏈蛋白磷酸化并經(jīng)泛索途徑降解。

　　當wnt信號結合Isc細胞膜表面卷曲蛋白受體和共受體低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白后，復合物裂解，從而阻斷了β-鏈蛋白的降解。當細胞內積聚的β-鏈蛋白在復合物中達飽和狀態(tài)時(shí)，新合成的β-鏈蛋白進(jìn)入細胞核內，與T淋巴細胞因子家族成員T細胞因子淋巴增強因子(TcF／LEF)結合，啟動(dòng)與增殖分化相關(guān)的wnt靶基因。wnt信號通路異?？梢餓sc功能異常，導致腸上皮息肉和腺瘤的形成。

　　2N0tch信號通路：Notch與Jagged／D11配體通過(guò)細胞間接觸而激活N0tch信號通路，隨即促使細胞釋放分泌酶裂解Notch的細胞內段，游離的細胞內段進(jìn)入細胞核，啟動(dòng)靶基因Hes1、Malh1、Neurog3和NeuroD的轉錄。Math1驅動(dòng)細胞向分泌細胞系分化。Hesl促進(jìn)吸收細胞系分化。Neurog3和NeuroD誘導內分泌細胞分化，Gfi1導致上行杯狀細胞和下行潘氏細胞的分化。

　　二、腸道干細胞定位

　　有研究顯示，隱窩基底柱狀細胞(cBc)能分化為各種成熟腸上皮細胞系，并由此推定cBC即為Isc。另有研究顯示，隱窩一絨毛軸上從隱窩底往上數+4至5位細胞具有很長(cháng)的分裂周期，能明顯滯留5-溴-脫氧尿苷，故稱(chēng)該類(lèi)細胞為長(cháng)期標記滯留細胞(LRc)，從而間接證明+4位LRc即為IsC。但該研究所用實(shí)驗方法近年受到質(zhì)疑。

　　隨后有研究利用轉基因技術(shù)將組蛋白2B-綠色熒光蛋白融合蛋白導人造血干細胞以代替5-溴-2脫氧尿苷標記，通過(guò)多西環(huán)素處理后綠色熒光蛋白信號的改變來(lái)精確反映干細胞的分化增殖能力，發(fā)現LRc表達有潘氏細胞標記，提示潘氏細胞也是LRC。

　　有研究通過(guò)系潛追蹤發(fā)現，富含亮氨酸重復單位的G蛋白耦聯(lián)受體5(levcirerichrepeatcontainingGproteincoupledreceptor,Lgr5)+cBC可分化為所有成熟的小腸上皮細胞，且無(wú)5-溴-2-脫氧尿苷標記物滯留現象．推斷Lgr5是增殖態(tài)cBc干細胞標記分子，且可見(jiàn)位于+4位隱窩細胞表面的標志物B細胞特異陛白血病病毒插入位點(diǎn)1(B-cell-specificmoloneyleukemiavirusinsertsite1,Bmil)。

　　增殖態(tài)Lgr5+干細胞不斷分裂，Bmil+干細胞處于靜止狀態(tài)，且對wnt信號和放射損傷不敏感。當Lgr5表達缺失時(shí)，小鼠腸道中Bmi1+干細胞可轉化為L(cháng)gr5+干細胞以維持黏膜穩態(tài)。

　　推測生理條件下cBc千細胞群不斷分裂增殖為腸上皮并提供新的細胞，當腸道受損時(shí)耐受性好的+4位隱窩干細胞可轉化并補充因受損而凋亡的cBc干細胞群，從而維持腸上皮的平穩增殖，并且恢復對放射損傷的敏感度以減少突變累積導致的遺傳損傷和腫瘤發(fā)生。存在放射損傷時(shí)，潘氏LRc會(huì )分化并進(jìn)入分裂周期，表現出Bmil+干細胞的特征。

　　三、腸道干細胞相關(guān)的臨床研究

　　1．IsC與結直腸腫瘤：腫瘤干細胞(cantemcell，csc)是指具有干細胞樣自我更新和相對無(wú)限增殖特性的癌細胞群。csc不僅具有與Isc相似的功能，還表達Isc的標記分子。相對于A(yíng)Pcmi和正常小鼠．具有更嚴重息肉病表型的APc132小鼠腸隱窩中Lgr和Bmil的表達水平更高。

　　在人體消化道中，這些標記分子能用干預測結直腸腫瘤的發(fā)病風(fēng)險、進(jìn)展和預后。有研究顯示，結腸癌組織中Lgr5表達水平高于癌旁組織，且高Lgr5表達水平提示預后不佳；Lgr5集中表達于低分化的結直腸腫瘤組織中；存活時(shí)間短的腸癌Duke’sB期患者的cDl33陽(yáng)性率高于存活時(shí)間長(cháng)者。

　　靶向針對csc的抗腫瘤治療方案受到越來(lái)越多的關(guān)注。有研究顯示．沙利霉素對小鼠乳腺癌干細胞的致死作用是紫杉醇的100倍，其主要機制可能與抑制csc中wnt信號通路有關(guān)。沙利霉素還能抑制cDl33+結腸癌細胞群數量和癌細胞的侵襲能力，提示此類(lèi)藥物有望被用于結直腸腫瘤的治療。

　　2．Isc與腸道慢性炎性反應：IBD發(fā)病過(guò)程中可伴Isc異常分化，結腸中Mathl和Kruppel樣因子4(Kruppel-likefactor4，KLF4)引導的杯狀細胞分化受阻，導致結腸黏液層缺失，從而誘發(fā)uc；回腸中潘氏細胞分泌的防御素HDs／6減少，可導致cD。

　　有研究通過(guò)流式分選，將鼠結腸Lgr5+Isc進(jìn)行體外培養，待形成干細胞球形克隆后，灌腸移植至結腸炎小鼠模型中，結果發(fā)現部分于細胞球形克隆可黏附到受損腸黏膜表面，形成形態(tài)功能正常的上皮，并能緩解小鼠腸炎癥狀。這一研究結果為Isc用于IBD的臨床治療奠定了基礎。

　　IBD在長(cháng)期的炎眭反應進(jìn)程中可能發(fā)生腫瘤，其機制中包括一系列腫瘤始發(fā)事件：炎性反應微環(huán)境中mRNA調節異常，活性氧和(或)活性氮引發(fā)的DNA損傷和基因突變，炎性因子誘導的Isc異常轉化或體細胞去分化形成csc。問(wèn)充質(zhì)造血干細胞回輸治療IBD利用干細胞對腸道微環(huán)境炎性反應的調節能力，使Isc恢復正常更新能力以再次建立有效的黏膜屏障。

　　有臨床Met分析顯示，非甾體抗炎藥阿司匹林可提高結直腸腫瘤患者的長(cháng)期存活率，具有一定的預防和抗腫瘤作用。非甾體抗炎藥可抑制炎性產(chǎn)物對結腸csc的影響，從而降低腫瘤細胞的存活率。提示靶向干細胞的藥物干預在炎癌轉化過(guò)程中具重要作用。

　　四、展望

　　Isc自我更新和多向分化功能使腸黏膜在病理和生理環(huán)境下最大限度地維持動(dòng)態(tài)平衡。Isc異?？蓪е履c道腫瘤和炎性疾病的發(fā)生?；贗sc的一系列研究顯示，腸道腫瘤和炎性反應是有密切聯(lián)系的兩大類(lèi)疾病。Isc“壁龕”中炎性反應產(chǎn)生的介質(zhì)通過(guò)炎性通路與Isc的信號通路產(chǎn)生交互作用，從而影響Isc的正常分化和增殖，且可能促進(jìn)了Isc向csc的轉化。

　　針對此類(lèi)疾病的治療必須采用靶向多條通路的聯(lián)合治療方案，詳細措施尚待深入研究。尋找Isc標記分子是深人了解Isc功能并應用于臨床實(shí)踐的關(guān)鍵環(huán)節。目前公認的標記分子是Igr5，對于Bmil、cDl33等尚存爭議。IsC是否共同表達多個(gè)標記分子，各標記分子間是否具有主次關(guān)系等問(wèn)題尚待進(jìn)一步研究。

（實(shí)習編輯：廖穎）