1、间充质干细胞治疗卵巢早衰研究进展张金金 石良艳 叶婧 罗爱月华中科技大学同济医学院附属同济医院 ( 湖 北 武汉 ) 430030中国图书分类号 711. 75 文献标识码 A 文章编号 1001-4411( 2014) 09-1463-03; doi: 10. 7620/zgfybj. j. issn. 1001 4411. 2014. 09. 56国家 自然科学基金项目 81370469科技部国家国际科技合作专项项目 2013DFA31400通讯作者 E mail: aiyueluo163. com卵巢是女性生殖和内分泌器官之一 ， 卵 巢 的正常功能是保证女性生活质量的重要保障 。卵巢早
2、衰( premature ovarian failure， POF) 是指女性 40 岁前由于卵巢内卵泡耗竭或因医源性损伤而发生的卵巢功能衰竭 。POF 的诊断标准是指 : 40 岁以前出现至少 4个月以上闭经 ， 并有 2 次或以上血 FSH 40 U/L ( 两次检查间隔 1 个月以上 ) ， 雌二醇 73. 2 pmol/L1。POF 是妇科内分泌领域的常见病 ， 其 发 病率约为1% 3%， 女性 40 岁以前的发生率为 1%，30 岁以前的发生率为 0. 1%2 3。近 年 来 ， POF 的发病率逐年增高 ， 在女性不孕患者中所占的比例亦有逐年上升的趋势 。POF 对妇女生殖健康的
3、两大威胁主要是雌激素水平降低及生育能力丧失 ， 雌激素水平降低增加了妇女患骨质疏松和冠心病的危险4。而 处 于生育期的妇女提早闭经 ， 生育能力丧失 ， 会导致一系列心理和社会问题 ， 如易出现抑郁 、焦虑 、人际交往困难 、敌对等情绪 、社交方面的心理卫生问题以及婚姻生活质量下降5。由于肿瘤年轻化的趋 势以及免疫性疾病好发于年轻女性的特征 ， 化疗和免疫因素所致的卵巢早衰日益受到重视 ， 防治化疗和免疫损伤所致的卵巢早衰已成为临床关注的热点 。近年来干细胞研究为人类认识疾病的发生发展及开拓新的治疗方法提供了一条崭新的途径 。干 细胞是一类具有自我复制和多向分化潜能的早期未分化细胞 ， 根据来
4、源不同可分为胚胎干细胞和成体干细胞 。胚胎干细胞由于伦理 、法律 、道德等问题 ， 研究受到了限制 。间充质干细胞 ( mesenchymal stem cells，MSC) 是来源于中胚层的成体干细胞 ， 主要存在于结缔组织和器官间质中 ， 最早在骨髓中发现 。目前 ， 我们能够从骨髓 、脂肪 、滑膜 、肌肉 、肺 、肝 、胰腺等组织以及羊水 、脐带血中分离和制备间充质干细胞 ，用得最多的是骨髓来源的间充质干细胞6。间 充 质干细胞具有强大的增殖能力和多向分化潜能 ， 在适宜的体内或体外环境下具有分化为肌细胞 、肝细胞 、成骨细胞 、脂肪细胞 、软骨细胞 、基质细胞等多种细胞的能力7。间 充
5、 质干细胞具有来源方便 ， 易于分离 、培养 、扩增和纯化 ， 多次传代扩增后仍具有干细胞特性 ， 避免了免疫排斥反应及伦理道德等问题 。正是由于间充质干细胞所具备的这些特性 ， 使其对化疗和免疫损伤导致的卵巢早衰治疗具有广阔的应用前景 。1 间充质干细胞在化疗导致的 POF 中的研究1. 1 骨髓间充质干细胞在化疗导致的 POF 中的研究 骨髓间充质干细胞 ( bone marrow mesenchymalstem cells， BMSC) 是目前应用最多的一类间充质干细胞 。张芍等8将 大 鼠胫骨和股骨来源的 MSCs 与顺铂处理的大鼠窦前卵泡共培养 ， 提高了体外培养的大鼠窦前卵泡存活率
6、 ， 卵泡中有生发泡出现 ， 说明MSCs 可促进窦前卵泡中卵母细胞核进入增殖快速期 ，为减数分裂做准备 ， 向优势卵泡发育 。Jun qi Guo等9将 BMSC 和卵巢颗粒细胞共培养 ， 发 现 BMSC 可以降低顺铂导致的大鼠颗粒细胞的凋亡 ， 将 BMSC 移植到卵巢 ， 可以降低围绝经期大鼠卵巢颗粒细胞凋亡 。这一作用可能与 BMSCs 分泌胰岛素样生长因 1( insulin like growth factor， IGF 1) 肝细胞生长因子( hepatocyte growth factor， HGF) 和血管内皮生长因子( vascular endothelial growt
7、h factor， VEGF) 有关 。So-mia H 等10将 BMSC 移植至环磷酰胺 ( CTX) 化 疗 大鼠 ， 发现卵巢体积 、各级卵泡数等都比化疗后未移植的明显增加 ， 因此推断 BMSC 移植可以治疗化疗导致的卵巢损害 ， BMSC 可能通过分化成特定的细胞类型并分泌 VEGF 从而影响卵巢重建 。骨髓来源的间充质干细胞存在以下问题 : 随着年龄增长 ， 干细胞数目会明显下降 ， 增殖分化能力减退 ; 不易取材 ， 属侵袭性操作 ; 制备过程不容易质控 ; 移植给异体可能引起免疫反应 ; 有潜在的致瘤性6。这 些 都使得骨髓间充质干细胞的临床应用受到限制 。1. 2 脐带间充
8、质干细胞在化疗导致的 POF 中的研究 1991年 McElreavey KD 等11首次报道从人脐带的华 通 胶 ( Whartons Jelly) 中分离并培养到了脐带间充质干细胞 ( umbilical cord mesenchymal stem cells，UCMSC) 。UCMSC 与 BMSC 同属间充质干细胞 ， 都具有多向分化潜能 ， 形态学和免疫表型没有显著差异 ， 但是 UCMSC 取材更加方便 ， 非侵袭性 ， 清洁度高 ， 无致瘤性 ， 无免疫原性 ， 因此成为近年来干细胞研究的热点6。有研究者将脐带间 充质干细胞移植至 CTX 化疗的老鼠 ， 老鼠卵泡数和未用 CTX
9、 处理的卵巢一样 ， 该研究证明 UCMSC 移植可以有效恢复化疗卵巢的储备并且降低颗粒细胞的凋亡 。尽管该研究表明 UCMSC 移植可以延缓卵巢衰老 ， 但是 UCMSC3641张 金 金等 间充质干细胞治疗卵巢早衰研究进展 第 9 期并没有分化成卵泡成分 ， 因此推断可能是通过旁分泌发 挥 作用 。目前脐带间充质干细胞治疗卵巢早衰研究较少 ， 但因其取材更加方便 ， 非侵袭性 ， 清洁度高 ，无致瘤性 ， 无免疫原性 ， 因此极有可能成为治疗卵巢早衰最理想的种子 。1. 3 人羊水间充质干细胞在化疗导致的 POF 中的研究 近年来研究者发现人羊水来源的间充质干细胞( human amnio
10、n derived mesenchymal stem cells， hAD-MSCs) 在体外诱导培养条件下 ， 可分化成来自 3 个胚层的所有细胞 ， 包括神经细胞 、心肌细胞 、成骨和软骨细胞 、胰腺细胞等12。Liu 等13将 FP 标 记 的CD44+/CD105+的 人 羊水间充质干细胞 ( human am-niotic fluid cell， HuAFCs) 通过尾静脉注射移植 CTX化疗的老鼠 ， CD44+/CD105+HuAFCs 在 POF 卵 巢 中具有正常的细胞周期 ， 增殖以及自我更新的能力 ， 表明 HuAFCs 可能成为 POF 患者新的治疗种子 。Lai等14
11、发 现 HuAFCs 可以分化成三胚胎生殖干细胞 ，移植 HuAFCs 可以保护化疗导致的卵巢形态和功能异常 。羊水来源的间充质干细胞来源广泛 ， 获取容易 ，具有分化成多种细胞潜能 。虽然超声引导下的羊膜腔穿刺技术已经在临床上开展多年且技术相当成熟 ， 但仍有引发流产及损伤胎儿的可能 ， 且羊水来源的间充质干细胞有低的免疫原性 ， 因此这些都可能限制其临床应用 。1. 4 脂肪间充质干细胞在化疗导致的 POF 中的研究 脂肪间充质干细胞 ( adipose derived MSCs，AdMSCs) 来源于中胚层 ， 具有多系分化潜能和横向跨胚层分化能力 ， 在恰当的诱导条件下能定向分化为脂肪
12、细胞 、神经细胞 、肌肉细胞及心肌细胞 、软骨细胞 、成骨细胞等 。脂肪间充质干细胞最早由 Zuk等15从 抽 脂术中抽取的脂肪组织悬液中分离培养 ，并证实为多能干细胞 。因其来源广泛 、取材方便 、增殖迅速 ， 备受各国研究者的广泛关注 。Min Sun 等16将 脂 肪来源的间充质干细胞 AdMSCs 移植经 CTX 化疗后的小鼠卵巢 ， 发现移植后小鼠卵巢功能明显提高 ， 但是示踪发现 AdMSCs 并未直接分化成卵泡 。Takehara 等17发 现 AdMSCs 移植经 CTX 化疗后的大鼠可以诱导卵巢血管生成 ， 保护卵巢储备 ， 且无畸形 、肿瘤及死亡发生 。由此可见 ， 脂肪间
13、充质干细胞可以提高卵巢早衰小鼠的卵巢功能 ， 但是是否可以提高卵巢早衰妇女卵巢功能尚不明确 ， 且机制不详 ， 仍需进一步研究 。2 间充质干细胞在免疫损伤导致的 POF 中的研究间充质干细胞具有免疫抑制和免疫逃避的性能18 19。间 充 质干细胞通过抑制 T 细胞对多克隆刺激的反应发挥免疫抑制效应20 21。目 前 主要提出两种不同的机制来解释间充质干细胞免疫抑制功能 ， 一个是细胞接触 依赖方式 ， 一个是非间充质干细胞依赖方式22。非 间 充质干细胞依赖方式很可能与分泌可溶性细胞因子 ， 如转化生长因子 ( TGF 1) 、肝细胞生长因子 ( HGF 1) 、白介素 6 ( IL 6)
14、、前列腺素 E 2， 吲哚胺 2， 3 加双氧酶介导的色氨酸消耗等有关23 24。除了骨髓来源的间充质干 细 胞外 ，研究发现其他组织 ， 如牙髓25， 脂肪 组织26 27， 羊膜组 织28来源的间充质干细 胞也具有免疫抑制效应 。因此间充质干细 胞被广泛用于治疗移植物抗宿主病 。卵巢自身免疫性疾病是卵巢早衰病因之一 ， 用卵巢抗原作为免疫避孕疫苗引起卵巢免疫损伤同样可引起卵巢早衰 ， 从而导致哺乳动物生育能力下降29。Li等30利 用 猪卵巢蛋白主动免疫建立免疫损伤卵巢模型 ， 腹腔移植来自 GFP 转基因小鼠的骨髓间充质干细胞 ， 结果表明 MSCs 经腹腔移植可直接到达免疫损伤卵巢 ;
15、 移植组颗粒细胞的凋亡比非移植组明显减少 ， MSCs 移植可促进免疫损伤卵巢组织的修复 ， 其机理可能与抑制颗粒细胞的凋亡有关 。3 问题和展望卵巢早衰是女性生殖系统健康的最大威胁之一 ，一直以来如何治疗各种原因导致的卵巢早衰成为困扰医生一个的难题 。MSCs 来源广泛 ， 取材方便 ， 具有多向分化潜能 、组织损伤修复以及免疫调控能力 ， 且取自自体 ， 不存在免疫排斥等问题 ， 为卵巢早衰患者带来曙光 ， 目前被认为是最具应用前景的治疗措施之一 。当然由于 MSC 目前在卵巢早衰方面的研究尚处于初探阶段 ， 因此在卵巢早衰临床应用尚存在一些问题 : 目前关于 MSCs 治疗卵巢早衰的研究
16、 ， 大多处于临床前研究阶段 ， 且大多是针对化疗和免疫损伤导致的卵巢早衰 ， 对其他原因导致的卵巢早衰尚无研究 ， 故仍需要大规模的临床随机研究及更长时间的随访以观察其确切疗效 。虽然在鼠类研究发现间充质干细胞可以治疗化疗及免疫损伤导致的卵巢早衰 ， 但是在人类是否有效尚需进一步研究 。MSCs 延缓卵巢衰老的机制尚不明确 ， 有待进一步研究 。综上所述 ， MSCs 为化疗导致的卵巢早衰患者提供了一条新的治疗途径 ， 在卵巢早衰的治疗中表现出良好的前景 。4 参考文献1 Laml T， Schulz Lobmeyr I， Obruca A， et al. Premature ovar-ia
17、n failure: etiology and prospectsJ. Gynecol Endocrinol，2000， 14 ( 4) : 292 302.2 Meskhi A， Seif MW. Premature ovarian failure J. CurrOpin Obstet Gynecol， 2006， 18: 418 426.3 Goswami D， Conway GS. Premature ovarian failureJ. Hormes， 2007， 68 ( 4) : 196 202.4641 中 国 妇幼保健 2014 年第 29 卷4 Gallagher JC. Ef
18、fect of early menopause on bone mineral densi-ty and fractures J. Menopause， 2007， 14 ( 3 pt 2) :567 571.5 Nippita TA， Baber J. Premature ovarian failure: a reviewJ. Climacteric， 2007， 10 ( 1) : 11 22.6 Kern S， Eichler H， Stoeve J， et al. Comparative analysis of mes-enchymal stem cells from bone mar
19、row， umbilical cord blood，or adipose tissueJ. Stem Cells， 2006， 24( 5) : 1294 1301.7 Liu X， Bao C， Hu J， et al. Effects of clodronate combinedwith hydroxyapatite on multi directional differentiation of mes-enchymal stromal cellsJ. Arch Med Sci，2010 ，6 ( 5) :670 677.8 张 芍 ， 何 援利 . 骨髓间充质干细胞对顺铂所致大鼠窦前卵泡
20、损伤的保护作用的实验研究 D. 南方医科大学 ，2010: 1 10.9 Guo JQ， Gao X， Lin ZJ， et al. BMSCs reduce rat granulosacell apoptosis induced by cisplatin and perimenopauseJ.BMC Cell Biol， 2013， 14 ( 1) : 18.10 Somia H， Abd Allah， Sally M. Mechanistic action of mes-enchymal stem cell injection in the treatment of chemically
21、in-duced ovarian failure in rabbitsJ. Cytotherapy， 2013， 15( 1) : 64 75.11 McElreavey KD， Irvine AI， Ennis KT. Isolation， culture andcharacterisation of fibroblast like cells derived from theWhartons jelly portion of human umbilical cordJ. Bio-chem Soc Trans， 1991， 19 ( 1) : 29S.12 Sakuragawa N， Eno
22、sawa S， Ishii T， et al. Human amnioticepithelial cells are promising transgene carriers for allogeneiccell transplantation into liverJ. J Hum Genet， 2000， 45( 3) : 171 176.13 Te Liu， Yongyi Huang， Lihe Guo. CD44+/CD105+humanamniotic fluid mesenchymal stem cells survive and proliferatein the ovary lo
23、ng term in a mouse model of chemotherapy induced premature ovarian failure J. Int J Med Sci，2012， 9 ( 7) : 592 602.14 Lai D， Wang F， Chen Y. Human amniotic fluid stem cellshave a potential to recover ovarian function in mice withchemotherapy induced sterility J. BMC Dev Biol，2013， 13 ( 1) : 3.15 Zuk
24、 PA， Zhu M， Mizuno H. Multilineage cells from humanadipose tissue: implications for cell based therapiesJ.Tissue Eng， 2001， 7 ( 2) : 211 228.16 Sun M， Wang SF， Li Y. Adipose derived stem cells im-proved mouse ovary function after chemotherapy induced o-vary failureJ. Stem Cell es Ther， 2013， 4 ( 4)
25、: 80.17 Yuji Takehara， Akiko Yabuuchi， Kenji Ezoe. The restorativeeffects of adipose derived mesenchymal stem cells on dam-aged ovarian function J. Lab Invest， 2013， 93 ( 2) :181 193.18 Le Blanc K. Immunomodulatory effects of fetal and adult mes-enchymal stem cells J. Cytotherapy， 2003， 5 ( 6 ) :485
26、 489.19 Nauta AJ， Fibbe WE. Immunomodulatory properties of mes-enchymal stromal cells J. Blood， 2007， 110 ( 10 ) :3499 3506.20 Bartholomew A， Sturgeon C， Siatskas M， et al. Mesenchymalstem cells suppress lymphocyte proliferation in vitro and pro-long skin graft survival in vivo J. Exp Hematol， 2002，
27、30 ( 1) : 42 48.21 Di Nicola M， Carlo Stella C， Magni M， et al. Human bonemarrow stromal cells suppress T lymphocyte proliferation in-duced by cellular or nonspecific mitogenic stimuli J.Blood， 2002， 99 ( 10) : 3838 3843.22 English K， Barry FP， Field Corbett CP， et al. IFN gam-ma and TNF alpha diffe
28、rentially regulate immunomodulationby murine mesenchymal stem cells J. Immunol Lett，2007， 110 ( 2) : 91 100.23 Xu G， Zhang L， en G， et al. Immunosuppressive proper-ties of cloned bone marrow mesenchymal stem cellsJ. Celles， 2007， 17 ( 3) : 240 248.24 Le Blanc K， Pittenger M. Mesenchymal stem cells:
29、progresstoward promiseJ. Cytotherapy， 2005， 7 ( 1) : 36 45.25 Pierdomenico L， Bonsi L， Calvitti M， et al. Multipotentmesenchymal stem cells with immunosuppressive activity canbe easily isolated from dental pulp J. Transplantation，2005， 80 ( 6) : 836 842.26 Puissant B， Barreau C， Bourin P， et al. Imm
30、unomodulatoryeffect of human adipose tissue derived adult stem cells:comparison with bone marrow mesenchymal stem cellsJ.Br J Haematol， 2005， 129 ( 1) : 118 129.27 McIntosh K， Zvonic S， Garrett S， et al. The immunogenicityof human adipose derived cells: temporal changes in vitroJ. Stem Cells， 2006，
31、24 ( 5) : 1246 1253.28 Wolbank S， Peterbauer A， Fahrner M， et al. Dose depend-ent immunomodulatory effect of human stem cells from amniot-ic membrane: a comparison with human mesenchymal stemcells from adipose tissueJ. Tissue Eng， 2007， 13 ( 6) :1173 1183.29 Bagavant H， Sharp C， Kurth B， et al. Induction and immuno-histology of autoimmune ovarian disease in cynomolgus ma-caques ( Macaca fascicularis) J. Am J Pathol， 2002，160 ( 1) : 141 149.30 李 威 娜 ， 谢琪璇 ， 秦俊文 ， 等 . 骨髓间充质干细胞对免疫损伤卵巢的修复作用 J. 南方医科大学学报 ，2011， 31 ( 5) : 825 829.( 2013-12-13 收 稿 )编 校 邹庆红5641张 金 金等 间充质干细胞治疗卵巢早衰研究进展 第 9 期
