骨髓間充質(zhì)干細胞的歸巢和記憶功能

干細胞尤其是骨髓間充質(zhì)干細胞，是一種很聰明的細胞，它具有多向分化潛能，可分化為多種組織細胞，諸如神經(jīng)細胞、內(nèi)皮細胞、脂肪細胞、肌細胞、肝細胞、成骨細胞、軟骨細胞等等。自動“導(dǎo)航”到身體需要修復(fù)的地方“歸巢（homing）”是骨髓間充質(zhì)干細胞聰明的一個表現(xiàn)。"歸巢”這個概念早在1983年就提出來了，原本是指循環(huán)在血液中的淋巴細胞，有遷移回派生出它們的淋巴組織部位（如淋巴結(jié)）的傾向，這一回歸現(xiàn)象稱為“淋巴細胞的歸巢”。后來“歸巢”這一概念也逐漸引申到干細胞。骨髓間充質(zhì)干細胞歸巢就是指自體或外源性干細胞在多種因素的作用下，能定向趨向性遷移，越過血管內(nèi)皮細胞至靶向組織，并定植存活的過程，類似于人體局部炎癥反應(yīng)后大量白細胞遷移至炎癥周圍。骨髓間充質(zhì)干細胞的歸巢能力就像自帶了GPS,通過定位系統(tǒng)自動導(dǎo)航去身體需要它的地方，及時修復(fù)受損細胞。骨髓間充質(zhì)干細胞周圍的細胞形成像搖籃樣的環(huán)境保護著干細胞,這一環(huán)境被稱為微環(huán)境（干細胞巢，niche），它是干細胞存在的基礎(chǔ)。微環(huán)境由和干細胞相鄰的各種細胞、細胞外基質(zhì)（ECM）以及多種細胞因子等構(gòu)成。微環(huán)境不僅給干細胞提供養(yǎng)分，同時還指導(dǎo)干細胞的行動，決定骨髓間充質(zhì)干細胞的分化方向。微環(huán)境改變是骨髓間充質(zhì)干細胞歸巢的始動因素，組織損傷局部表達多種趨化因子、黏附因子、生長因子等各種信號分子。不同的微環(huán)境分泌不同的信號分子，吸引骨髓間充質(zhì)干細胞定向到達該組織。干細胞歸巢，最終歸巢至骨髓，歸巢至各個臟器，歸巢至炎癥及創(chuàng)傷部位。干細胞歸巢于靶向組織，是干細胞作為種子細胞應(yīng)用于臨床的前提。越來越多研究表明干細胞尤其是骨髓間充質(zhì)干細胞，能夠選擇性歸巢于多種組織的損傷部位。近年來，大量干細胞的研究成果不斷涌現(xiàn)，其中的一些研究表明，干細胞的歸巢性使其在治療疾病尤其是難治性疾病方面，表現(xiàn)出不可替代的優(yōu)勢。骨髓間充質(zhì)干細胞的記憶功能經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，干細胞具有記憶功能，它可以記住曾經(jīng)發(fā)生的損傷，并儲存創(chuàng)傷和炎癥的記憶。干細胞常常與免疫系統(tǒng)合作利用這些記憶來改善組織對后來的損傷和致病性攻擊的反應(yīng)，從而促進新的傷口的愈合。傷口或其他有害的觸發(fā)炎癥的經(jīng)歷會給駐留在皮膚中的上皮干細胞帶來持久的記憶，讓它們更快地愈合隨后發(fā)生的皮膚損傷。這些補充皮膚外層的上皮干細胞從炎癥中獲得線索。初始的炎癥讓這些干細胞變得敏感：當(dāng)它們再次感知炎癥來臨時，它們更快地作出反應(yīng)。干細胞的記憶功能主要體現(xiàn)在三個方面：對短暫刺激能夠維持較長時間的反應(yīng)；對同一因素的二次刺激具有更加強烈的反應(yīng)；對不同的刺激具有不同的反應(yīng)。干細胞在同一因素的二次刺激下會產(chǎn)生更強烈的反應(yīng)。當(dāng)骨髓間充質(zhì)干細胞與外周血單個核細胞短暫共培養(yǎng)（首次接觸）后分開培養(yǎng)，一段時間后再進行共培養(yǎng)（二次接觸）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，第二次共培養(yǎng)時，干細胞對外周血單個核細胞表現(xiàn)出了更強的抑制作用。這些研究結(jié)果表明，針對不同的疾病或組織損傷類型，可以對干細胞進行不同因素的預(yù)處理，獲得疾病或組織損傷修復(fù)相對特異性的干細胞。無論是太陽曬傷、微生物入侵還是用剪刀剪紙時導(dǎo)致的傷口，皮膚很快就會發(fā)炎、紅腫、腫脹和疼痛，這是因為身體試圖阻止這種損傷和啟動修復(fù)。因為免疫系統(tǒng)保持對炎癥的記憶，從而使得對復(fù)發(fā)性感染作出更快的反應(yīng)。皮膚最外層（即上皮）的大多數(shù)細胞并不會停留足夠長的時間來形成這些記憶。相反，它們在上皮中向上遷移，并且最終脫落。然而在上皮深處，駐留著負責(zé)持續(xù)地補充它的干細胞，即上皮干細胞。在皮膚從炎癥中恢復(fù)后這些干細胞能夠長時間地存在。在其他的實驗中，這些研究人員發(fā)現(xiàn)了重新連接這些上皮干細胞的基本機制。他們證實炎癥觸發(fā)一種讓細胞染色體上的不同位點打開的過程，這就使得某些基因能夠被激活。在皮膚恢復(fù)后，這些位點中的一些在長時間內(nèi)保持開放，從而允許這些基因在炎癥再次來臨時能夠更快地開啟。紐約大學(xué)的免疫學(xué)家蘇魯?shù)?奈克研究了有關(guān)皮膚及其他組織干細胞記憶損傷和炎癥的關(guān)系。正如2017年發(fā)表在《自然》論文中所描述的那樣：如果小鼠身上的皮膚斑塊發(fā)炎并愈合，那么那個部位的傷口愈合速度將是原來的2.5倍，這種效果可能長達6個月。在實驗中保留在干細胞中的記憶大有益處，因為它調(diào)節(jié)細胞使其在傷口愈合和再生方面更