歸巢是另一個(gè)術(shù)語(yǔ)，用于描述干細胞通過(guò)外周血和整個(gè)內皮血管系統遷移到體內不同器官的過(guò)程。

歸巢與遷徙過(guò)程| 視頻

細胞建立的治療主題中持續存在的問(wèn)題是將細胞輸送到損傷部位，這一過(guò)程稱(chēng)為“歸巢”。

什么是間充質(zhì)干細胞的歸巢和遷移？有什么作用和重要性？

一、什么是歸巢效應？

“歸巢”（homing）最早是指循環(huán)在血液中的淋巴細胞傾向于遷移到它們原先派生自那里的淋巴細胞部位，如淋巴結，這一回歸現象稱(chēng)為“淋巴細胞的歸巢”，這是1983年Gallation提出來(lái)的 。后來(lái)“歸巢”這一概念逐漸引申至干細胞。

而干細胞歸巢是指內源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(guò)血管內皮細胞至靶向組織并定植存活的過(guò)程，類(lèi)似人體局部炎癥反應后大量白細胞遷移至炎癥周?chē)?mark style="background-color:rgba(0, 0, 0, 0);color:#026daa" class="has-inline-color">甚至歸巢至骨髓，歸巢至各個(gè)臟器，腫瘤部位。

二、什么是干細胞歸巢效應？

除了造血干細胞之外，干細胞的歸巢性主要是指的間充質(zhì)干細胞MSCs。

2010年，Saito等人首次證明了間充質(zhì)干細胞的歸巢能力。之后大量的不同研究發(fā)現，當組織損傷后，移植入人體的外源性間充質(zhì)干細胞優(yōu)先向炎癥區域和損傷組織歸巢，缺血損傷的組織更能吸引間充質(zhì)干細胞的歸巢，并且歸巢至損傷處能發(fā)揮治療作用。

在間充質(zhì)干細胞治療中，歸巢其安全性和有效性是應用于臨床的重要因素。

干細胞周?chē)募毎纬上駬u籃樣的環(huán)境保護著(zhù)干細胞，這一環(huán)境被稱(chēng)為微環(huán)境（干細胞巢，niche），它是干細胞存在的基礎。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成。微環(huán)境不僅給干細胞提供養分，同時(shí)還指導干細胞的行動(dòng)，決定干細胞的分化方向。

微環(huán)境改變是MSCs歸巢的始動(dòng)因素，組織損傷局部表達多種趨化因子、黏附因子、生長(cháng)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MSCs定向到達該組織。

近年來(lái)，大量干細胞的研究成果不斷涌現，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，表現出不可替代的優(yōu)勢。

三、干細胞的歸巢性帶來(lái)記憶功能

研究表明，干細胞歸巢機制具有一定的記憶功能，它能夠記住曾經(jīng)發(fā)生過(guò)的損傷，并儲存下相應創(chuàng )傷或炎癥的記憶。

干細胞會(huì )經(jīng)常性地與免疫系統進(jìn)行合作，利用對于損傷的記憶來(lái)改善組織以后對于損傷或是致病性攻擊的反應，從而實(shí)現加快新傷口的愈合。

傷口或其他有害的觸發(fā)炎癥的經(jīng)歷會(huì )給駐留在皮膚中的上皮干細胞帶來(lái)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(xiàn)索。

初始的炎癥讓這些干細胞變得敏感：當它們再次感知炎癥來(lái)臨時(shí)，它們更快地作出反應。干細胞的記憶功能主要體現在三個(gè)方面：

1. 對短暫刺激能夠維持較長(cháng)時(shí)間的反應；
2. 對同一因素的二次刺激具有更加強烈的反應；
3. 對不同的刺激具有不同的反應。

干細胞在同一因素的二次刺激下會(huì )產(chǎn)生更強烈的反應。

紐約大學(xué)的免疫學(xué)家蘇魯蒂·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(gè)部位的傷口愈合速度將是原來(lái)的2.5倍，這種效果可能長(cháng)達6個(gè)月。在實(shí)驗中保留在干細胞中的記憶大有益處，因為它調節細胞使其在傷口愈合和再生方面更強大。

干細胞具有類(lèi)似免疫細胞的短期記憶功能，表現在對短暫刺激維持較長(cháng)時(shí)間的反應。干細胞記憶功能特點(diǎn)，可以用不同的因素處理，強化其治療特異性組織損傷或疾病的活性。

四、提高歸巢效率，治療效果更佳

干細胞的歸巢性對其在臨床上的療效起到至關(guān)重要的作用，然而常常遇到干細胞歸巢效率低下的問(wèn)題，近年來(lái)科學(xué)家們對此展開(kāi)了大量的研究，希望通過(guò)提高歸巢率實(shí)現提高療效與減少副作用。為了提高干細胞的歸巢效率，科學(xué)家提出了幾種方法。

1.基因改造，可通過(guò)病毒轉導使干細胞過(guò)表達歸巢因子，如趨化因子(CXCR4)或粘附受體(VLA-4）等，從而使得干細胞歸巢效率提升。發(fā)表于《卒中》的一篇文章顯示[4]，對大鼠間充質(zhì)干細胞進(jìn)行基因修飾后，使其過(guò)表達整合素α4，可促進(jìn)干細胞向頸動(dòng)脈注射后的腦栓塞部位遷移。

2.磁引導技術(shù)，科學(xué)家還想到利用磁場(chǎng)引導干細胞到達特定損傷部位，用磁性顆粒標記的干細胞利用外部磁場(chǎng)被引導到損傷部位。Arbab等人[5]，用氧化鐵(Fe2O3)顆粒標記間充質(zhì)干細胞靜脈注射大鼠，以是否在肝臟上方放置外部磁鐵的大鼠分為試驗組和對照組。戴上外磁鐵的大鼠在給藥15天后肝臟中標記的干細胞數量大約是對照組的2倍。在沒(méi)有戴磁鐵的大鼠中，MSCs主要分布在門(mén)脈系統周?chē)?，但在戴磁鐵的大鼠中，MSCs滲透到更深的肝實(shí)質(zhì)中。

3.?水凝膠支架，科學(xué)家還嘗試將趨化因子或細胞因子浸漬的水凝膠支架植入靶組織來(lái)調節干細胞歸巢；直接將干細胞注射至靶組織；減少肺內血管干細胞滯留等方法來(lái)提高干細胞的歸巢性。

五、干細胞歸巢效應的重要性

干細胞“巢”作為一種特殊的微環(huán)境，是干細胞存在的基礎，“巢”通過(guò)不同信號途徑調控著(zhù)干細胞的行為，使干細胞的生長(cháng)、更新和分化在生理條件下處于穩定平衡狀態(tài)。對于歸巢機制目前尚不明確，但參與歸巢小組的成員很多，諸如趨化因子、生長(cháng)因子和黏附因子等。間充質(zhì)干細胞的移植方式通常包括動(dòng)脈輸注、靜脈輸注、局部注射移植等，然后利用其歸巢性修復特定損傷組織。

間充質(zhì)干細胞因具有強大的增殖能力，多向分化能力和特殊的免疫調控能力，在各種創(chuàng )傷修復的研究當中占有越來(lái)越重要的地位，例如MSCs在心肌梗死、脊髓損傷和免疫疾病中的治療作用已成為當下的研究熱點(diǎn)，而MSCs要發(fā)揮這些強大功能的前提則是需要有足夠數量的MSCs歸巢并存活于損傷的靶組織。

歸巢性是間充質(zhì)干細胞能夠廣泛應用于疾病治療，特別是系統性疾病治療的重要因素，在臨床上具有巨大的應用潛能。因此，在干細胞歸巢機制的加持下，無(wú)論身體哪里出現了問(wèn)題，都可以靜脈注射，一次性方便、安全地將大量干細胞輸送至身體損傷的部位，而不用擔心剛輸入就消失了。通過(guò)靜脈輸入的干細胞，也確實(shí)會(huì )在受損部位發(fā)揮積極的修復功能，這也在理論層次上正式解釋了干細胞靜脈輸注的科學(xué)原理。

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