免疫细胞是指参与免疫应答或与免疫应答相关的细胞。包括淋巴细胞、树突状细胞、单核/巨噬细胞、粒细胞、肥大细胞等,免疫细胞可以分为多种细胞,在人体中各种免疫细胞担任着重要的角色。
干细胞作为一类具有自我更新、复制和多向分化潜能的细胞,被医学家誉为“万用细胞”。这些特性奠定了干细胞在组织修复、细胞治疗、药物研发、毒理评估、疾病模型构建等多方面的应用价值。
免疫细胞如何与干细胞“交流”?
肠道干细胞分化、迁移的速度异常快速,这主要得益于肠道特有的潘氏细胞。潘氏细胞是一类位于小肠、防御微生物侵犯的特殊细胞,由肠道干细胞分化而来,保留在干细胞巢内,负责分泌一种维持肠道干细胞生命力的关键蛋白质,潘氏细胞一旦失活,肠道干细胞功能几乎完全丧失。
除了干细胞巢里的细胞,干细胞定期还会与免疫细胞相互作用。作为防御入侵病原体的主要防线,免疫细胞被认为是维持体内稳态、促进损伤愈合的关键元素,值得注意的是,免疫细胞对于干细胞的影响并不单一,要根据物种、发育阶段、受损器官或组织、受伤程度、干细胞持有的特性而具体分析。
免疫细胞参与干细胞分化:维持体内平衡
维持体内平衡的重要分支是细胞的持续更新,而干细胞巢内的免疫细胞对于细胞更新过程至关重要:
骨髓中的巨噬细胞被证实直接与红血球母细胞相互作用,如果这种直接相互作用过程受阻,红血球母细胞将不能正常成熟,补充血液中的红细胞,最终易引发再生障碍性贫血。
大脑神经发生曾被认为仅仅发生于胚胎和妊娠后期,现有研究证实这一神经干细胞再生的过程贯穿于整个成年时期,且发生在大脑海马齿状回和侧脑室下区,因为这两个区域是神经干细胞的聚集地。神奇的是,科学家发现免疫细胞参与调节海马体记忆和学习功能。
免疫细胞参与神经发生
目前,仍然不清楚海马区神经发生过程中免疫细胞如何影响神经干细胞巢,然而,因为仅仅只有一小部分新生神经元融入海马回路,大多数新生神经元会走向凋亡。所以,科学家们推测,小胶质细胞负责吞噬剩余的大部分神经元。
免疫细胞也参与青春期乳腺发育的过程,出生时,乳腺由脂肪垫和小导管组成,进入青春期后,在卵巢激素的刺激下,乳腺导管向外增生,同时,不同的免疫细胞(肥大细胞、嗜酸粒细胞、巨噬细胞)会迁移至导管周围区域。其中,肥大细胞分泌降解蛋白的丝氨酸蛋白酶,该酶调控乳腺导管周围胶原纤维的降解和重组,巨噬细胞负责清理凋亡细胞碎片,直接作用于乳腺干细胞,但是其作用机理并不清楚。研究发现,巨噬细胞发生突变后,会抑制青春期乳腺导管细胞的快速增值和分化。
青春期,乳腺导管增生过程
对于骨髓、乳腺、大脑的研究,我们可以发现干细胞巢中的免疫细胞会调控干细胞功能的行使,维持细胞增殖和凋亡的“收支平衡”。
免疫细胞与干细胞“合作”:应对伤害
免疫细胞和干细胞合作的最佳“案例”是骨骼肌损伤修复:
首先,免疫细胞负责清除受损的肌肉纤维。
随后,嗜酸性粒细胞促进纤维/脂肪母细胞生成纤维细胞和脂肪细胞,进一步分泌胶原蛋白和生长因子激活肌肉纤维再生。
同时,T细胞分泌双调蛋白,该蛋白参与肌肉干细胞“卫星细胞”的分化,促进新肌肉细胞生成。
骨骼肌损伤修复过程
越来越多的研究揭示免疫细胞是干细胞研究领域不可忽视的部分,是启动组织再生、损伤修复的关键元素。理论上,靶向这些免疫细胞应该能够加快损伤修复的过程,然而,免疫细胞群存在多样性和异质性,所以很难开发出统一、有效的治疗方法,这意味着,我们需要对免疫细胞种群进行细化研究,以精准挖掘到控制组织修复的特定免疫细胞。
总结
干细胞有着非凡的自我更新、多向分化的能力,且对于机体生存不可或缺,为了扮演好它们在组织再生、修复中的角色,干细胞依赖于周围环境提供的信号,包括免疫细胞。当下,研究进程正处于黎明阶段,我们已经开始解析不同免疫细胞与干细胞之间的关联,这对于利用干细胞治疗、治愈疾病有着重要意义和前景。 |