微环境对食管上皮细胞增殖分化影响.docVIP

微环境对食管上皮细胞增殖分化影响【关键词】 微环境； 食管上皮细胞 食管疾病的发生已成为危害人类健康的重要因素，每年有大量的患者需进行手术治疗。而手术治疗的主要方式多是切除食管或用自身的其他组织器官进行重建。其缺点是手术创伤大，操作复杂，术后并发症多。因此组织工程食管日益显现出其存在的必要性。组织工程食管的基本原理是将体外培养和扩增所得的自体细胞，种植在组织相容性好的可降解支架上，进行共同培养，再植入体内相应位置，逐步形成在结构功能上与自体组织相似的人工食管，但干细胞必须分化为上皮细胞才有价值。细胞的分化方向与微环境“壁龛”密切相关［1］。微环境包括细胞因子、细胞外基质、生理激素、离子浓度、O2浓度等。本文就微环境对组织工程中食管上皮细胞增殖分化的影响作一简要综述。 1 细胞因子的影响 1.1 血管内皮细胞生长因子 血管内皮细胞生长因子（vascular endothelial cell growth factor，VEGF）是一种分子量为40～45 kD的分泌性糖蛋白，编码人类VEGF的基因位于染色体6p21.3上，该基因全长24 kb。体外实验发现其对血管内皮的增殖，血管构建的作用较强，且特异性高，VEGF还可以增加血管内皮细胞的通透性［2］。VEGF发挥作用主要依赖其受体的存在。其中VEGFR1和VEGFR2是血管内皮细胞的特异性酪氨酸激酶蛋白受体，而VEGFR3主要在淋巴管内皮细胞中表达［3］。由此可见，VEGF在干细胞向食管上皮诱导分化过程中有一定的意义。首先，VEGF可以促进组织工程食管中微血管的生成，并增加其通透性；其次，促进淋巴管的形成。以上两者的作用，创造出更接近于人体食管的微环境，有利于食管上皮细胞的增殖分化。 1.2 表皮生长因子 表皮生长因子（Epidermal Growth Factor，EGF）是一种广泛存在于各种组织体液中的53个氨基酸组成的促有丝分裂的多肽，可促进多种细胞增殖，包括上皮细胞、间质细胞及神经干细胞等［4］。EGF在体外可刺激角化细胞分裂，在体内可促进上皮的再生［5］。许多文献报道，干细胞向食管上皮分化中出现分化消失现象，原因可能与培养基血清中的转移生长因子β（TGF-β）等因子抑制上皮细胞生长，但刺激成纤维细胞生长有关［6］。成纤维细胞的大量产生有有利的一面，也可以消耗培养基中大量营养物质，从而抑制上皮细胞生长。刘洪清等［7］采用添加EGF等细胞因子的方法，有效地促进食管上皮细胞增殖和传代，有效抑制成纤维细胞生长。EGF与靶细胞表面的EGF受体结合后，能刺激受体自身磷酸化及细胞内其它蛋白质的酪氨酸磷酸化，进而激活蛋白激酶C和磷脂酶C，通过第二信使CAMP、Ca2+激活CAMP依赖的蛋白酶，使细胞核内组蛋白对DNA的阻遏作用解除，促使有丝分裂信号向细胞内传递，从而引起DNA合成细胞增殖［8］。但不同浓度的EGF对BMSC促分化和促增殖的影响作用不同，其机理有待进一步研究。 1.3 转移生长因子β 转移生长因子β（ transforming growth factor-β，TGF-β）是一类多功能的细胞因子，参与多种细胞功能的调节，包括细胞增殖、分化、迁移，细胞外基质生成等。在干细胞向食管上皮分的过程中，TGF-β1的突出作用是促使各种细胞外基质（extra cellular matrixc，ECM），如胶原蛋白、连接蛋白（fibronectin，FN）、层黏蛋白（laminin，LN）和蛋白多糖的合成，抑制这些蛋白的降解，从而增加ECM的沉积［9］。TGF-β通过与细胞跨膜蛋白受体结合发挥其生物作用，其跨膜蛋白受体有三种亚型TGF-β RAⅠ、RⅡ、RⅢ。RI、RII有丝氨酸-苏氨酸激酶活性，RⅢ可促进TGF-β与RI、RII结合［10］。TGF-β1另一重要作用是刺激成纤维上皮细胞的生长，但其机制说法尚不统一。被TGF-β1刺激增生的成纤维细胞能促进食管上皮细胞增殖分化，有报道证实食管上皮细胞分层程度与加入成纤维细胞密度成正比［11］。 1.4 胰岛素样生长因子-1 胰岛素样生长因子-1 （Insulin-like growth factor1，IGF-1）是一个重要的细胞增殖因子。在细胞周期中，一旦细胞进入G1期，在其他生长因子缺乏的情况下，IGF-1可促进C增殖周期的完成［12］。IGF-1的活性主要是由胰岛素样生长因子1受体（IGF-1R）介导的，即IGF-1R很大程度上与细胞增殖状况有关［13］。它的这种作用，在组织工程食管上皮细胞分化增殖中十分重要。组织工程食管上皮在体外培养时，必然存在与体内微环境的不同之处，缺乏某些细胞因子，IGF-1上述特点正好弥补了此种不足，值得关注的是IGF-1刺激细胞增生抑制凋亡，又是致食管癌的发生的重要因素