漢氏聯合細胞科技專欄|干細胞的免疫調節功能,可以幫助白癜風“找回”黑色素細胞
供稿機構:漢氏聯合高等研究院南開大學博士后工作站
作者:楊思俊博士
白癜風是一種由黑色素細胞丟失引起的疾病。雖然不是一種傳染性或危及生命的疾病,但它會顯著降低病變廣泛患者的生活質量。白癜風在臨床上分為兩種類型:廣義型和節段型。
雖然白癜風的發病機制尚不清楚,但針對黑素細胞和黑色素的自身免疫以及外周神經功能 受損在白癜風的發展中發揮作用是目前的研究主流。因此,紫外線療法和局部類固醇療法是兩種類型白癜風的一線治療方法,基于它們對自身免疫的免疫抑制作用[1]。頑固性和穩定的白斑病變可以通過自體表皮移植治療,包括吸水泡移植和微型移植[9,10]。
白斑的再著色取決于來自三個可能來源的可用黑素細胞:來自毛囊單位(是色素細胞的主要提供者)、來自白斑病變的邊界以及來自脫色區域內未受影響的黑素細胞。黑色素細胞很少在沒有生長因子的 情況下進行有絲分裂,因此,促有絲分裂因子被用于這種疾病的移植 治療。這個過程開始于毛囊周圍,由位于毛囊下部(漏斗部)的黑素細胞干細胞(MelSCs)的遷移而發生再染色[2-5]。
實 驗 再 現
ADSCs(Adipose-derived stem cells)脂肪來源干細胞可以是在角質形成細胞存在下培養的黑素細胞的生長因子來源。
科研人員在單獨施用人黑色素細胞或富含人脂肪來源干細胞后,在小鼠和大鼠中顯示出療效,已經發現,與僅施用純黑色素細胞相比,以 1:1、1:2或1:3比例混合培養的黑色素細胞和ADSCs(脂肪來源干細胞)具有更好的效果[2]。
盡管ADSCs(脂肪來源干細胞)和黑素細胞之間的相互作用是眾所周知的,但在Kim等人的研究中,證明了在預先接觸bFGF或EGF后ADSCs分泌HGF的增加[6]。他們表明,與單培養黑素細胞相比,共培養ADSC顯著刺激了黑素細胞的增殖和遷移。這可能與ADSCs 產 生的bFGF和黑色素細胞生長因子(MGF)的存在有關[6]。與角質形成 細胞和黑素細胞單培養相比,在與ADSC的共培養中,TRP-2、E-鈣粘蛋白和N-鈣粘蛋白陽性表達的黑素細胞比例顯著增加。TRP-2(互變異構酶多巴色素) 陽性表達的黑色素細胞被認為是黑色素細胞前體,但TRP-1陽性被認為是多樣化和成熟的[6,7]。
這是一個重要的結果,因為未成熟黑色素細胞的數量越多,白癜風治療的臨床結果就越好。此外,鈣粘蛋白-鈣依賴性細胞粘附受體參與細胞間相互作用。E-cadherin決定角質形成細胞和黑色素細胞之間的粘附,N-cadherin促進成纖維細胞和黑色素細胞之間的接觸。它們還在黑素細胞的分化中發揮作用[6,8]。這些研究已經證實,帶有脂肪干細胞的培養物會增加黑素細胞的增殖和遷移,同時減少它們的分化[6]。
另外,我們認為白癜風發病的主要機制之一在于黑色素細胞的增值遷移能力受影響,自身反應性CD8+ T細胞是被認為是破壞黑素細胞的主要嫌疑人[11]。因此,據報道局部使用自身免疫抑制劑,包括源自間充質干細胞或者脂肪干細胞分泌的細胞因子,由于其免疫調節特性,可成功促進再色素沉著。
間充質干細胞還可以通過NKG2D通路抑制CD8+T的增殖,同時誘導T細胞凋亡。在局部應用抗氧化劑和生長因子的幫助下,使用藥劑來減少細胞氧化應激也已被使用。已證明靜脈注射MSC可調節小鼠模型中活性氧化物質 (ROS) 的水平減少免疫抑制。
因此我們可以看到,干細胞干預白癜風最重要的理論依據主要源于干細胞的免疫調節功能,即間充質干細胞通過解除CD8+T細胞對黑色素細胞的免疫抑制,同時通過細胞因子的分泌提高毛囊周圍干細胞的活性,促進其增值遷移。
參考文獻:
1.Falabella, Rafael. "Vitiligo and the melanocyte reservoir." Indian journal of dermatology 54.4 (2009): 313.
2.Lim,Won-Suk,etal."Adipose-derived stem cells improve efficacy of melanocyte transplantation in animal skin." Biomolecules & therapeutics 22.4 (2014): 328.
3.Vinay, Keshavamurthy, and Sunil Dogra. "Stem cells in vitiligo: Current position and prospects." Pigment International 1.1 (2014): 8.
4.Jalali,MirHadiAziz,etal."Treatmentofsegmentalvitiligowithnormal-hair follicle autograft." Medical journal of the Islamic Republic of Iran 27.4 (2013): 210.
5.Lee, Ju Hee, and David E. Fisher. "Melanocyte stem cells as potential therapeutics in skin disorders." Expert opinion on biological therapy 14.11 (2014): 1569-1579.
6.Kim,Ji-Young,etal."Co-cultureofmelanocyteswithadipose-derived stem cells as a potential substitute for co-culture with keratinocytes." Acta dermato-venereologica 92.1 (2012): 16-23.
7.Botchkareva, Natalia V, Vladimir A. Botchkarev, and Barbara A. Gilchrest. "Fate of melanocytes during development of the hair follicle pigmentary unit." Journal of Investigative
Dermatology Symposium Proceedings. Vol. 8. No. 1. Elsevier,2003.
8.Derycke, Lara DM, and Marc E. Bracke. "N-cadherin in the spotlightofcell-cell adhesion, differentiation, embryogenesis, invasion and signalling." International Journal of Developmental Biology 48.5-6 (2004): 463-476.
9.Kar, Bikash R, and Chinmoy Raj. “Suction Blister Epidermal Grafting for Vitiligo Involving Angles of Lip: Experience of 112 Patients. ” Journal of cutaneous and aesthetic surgery vol.11,1 (2018): 13-19. doi:10.4103/JCAS.JCAS_111_15
10.Majid, Imran. “Grafting in vitiligo: how to get better results and how to avoid complications. ” Journal of cutaneous and aesthetic surgery vol. 6,2 (2013): 83-9. doi:10.4103/0974-2077.112668
11.Riding, Rebecca L, and John E Harris. “The Role of Memory CD8+ T Cells in Vitiligo. ” Journal of immunology(Baltimore,Md.:1950)vol.203,1(2019):1119.doi:10.4049 / jimmunol . 1900027
資料收集及翻譯審校: 西北農林科技大學生物國際班——趙一笑