不同来源间充质干细胞（MSCs）的功能特性比较

间充质干细胞（MSCs）先在骨髓中被发现，广泛分布于人体，如骨髓、脐带、脂肪、脐带血、羊膜、（胎盘）绒毛膜、牙髓、胸腺、滑膜、胎儿血和肝脏等。目前认为MSCs在体内存在于大血管周围。虽然不同组织来源的MSCs均符合2006年国际细胞治疗协会（ISCT）制定的低标准（定义），依然有不少研究结果提示不同组织来源的MSCs具有某些差异性，主要体现在MSCs的增殖速度、分泌的细胞因子谱和免疫调节能力。

MSCs对损伤的组织进行修复，不在于其分化为组织器官的细胞（自体MSCs治疗可能涉及分化机制），而是通过分泌细胞因子，减少炎症、减少组织细胞的凋亡、消除纤维化、促进内源性组织器官的干/祖细胞增殖，从而达到修复组织器官的效果。本文将重点阐述不同来源MSCs在含量、增殖能力、免疫调节能力和分泌细胞因子谱这4方面的差异。

一、不同组织MSCs含量有差异

根据成纤维细胞克隆形成单位（CFU-F）实验，骨髓MSCs的含量大概占单个核细胞（MNC）的0.001%~0.01%；胎盘羊膜和脐带MSCs占约MNC的0.2%~1.8%。另有研究显示从羊膜和脐带分离到的MNC中，MSCs的含量高达80%~99%；但从脐带血中分离的MNC中只有8%是MSCs。

脐带血中的MSCs数量少，从脐带血中分离并能培养成功的概率只有5.7%~10% ，有研究小组分离118份脐带血的MNC，只有11份能培养出MSCs；甚至有研究提示这些数量是检测不到的，无法进行体外扩增。

目前不清楚MSCs在单细胞脂肪消化液中的比例是多少，但有相关研究提示其含量不超过50%，且这50%中还包含内皮细胞、脂肪基质细胞。

有意思的是，有实验室在羊水中检测到MSCs的存在，3~6个月胎儿羊水中也存在MSCs，随着孕期增加，羊水中MSCs数量不断下降，直至胎儿发育成熟后，在羊水中检测不到MSCs。羊水中的MSCs占MNC的0.9%~1.5%，其含量略高于脐带血。但这种来源（胎儿早期羊水）很容易引起伦理问题，不适合作为常规获取途径。

即使是脐带来源，脐带的不同部位（脐带膜、脐带膜下层、脐带血管周、华通氏胶）的MSCs也存在一定程度差异性；华通氏胶的MSCs含量多，增殖能力强。

二、不同组织MSCs增殖能力有差异

骨髓来源的MSCs研究为广泛，因此骨髓MSCs常是其它组织来源的MSCs做比较研究的参照对象。

脂肪MSCs和骨髓MSCs分离后的P1代细胞长满均需要15~22天左右的时间，但是脐血MSCs长满需要30天。P1代以后，羊水MSCs的倍增时间（细胞数翻倍需要的时间）为1.6天，而骨髓MSCs的倍增时间为3.75天；脂肪MSCs的增殖能力接近于羊水MSCs，依然优于骨髓MSCs的倍增时间（约44小时 Vs 约76小时）。也有研究显示，在细胞培养3代之前，人脐带血管周MSCs的增殖能力和人骨髓MSCs无明显差异；但是从第7~14天之后（3代以后），脐带血管周MSCs的倍增时间明显短于骨髓MSCs。脐带MSCs的倍增时间短于胎盘MSCs，显示出脐带MSCs优于胎盘MSCs的增殖能力。

与脐带、脐带血、羊膜的来源相比，相同代数的骨髓来源MSCs的克隆形成能力弱。而克隆形成能力可作为评价MSCs质量比较重要的指标。

在相同实验室培养条件下，骨髓来源的MSCs只能扩增到第10代，脐带、脐带血、羊膜来源的MSCs也只能扩增到12~14代。甚至有实验室能做到脐带MSCs的培养能有效扩增到40代，依然具有多向分化潜能。

细胞核型分析显示，骨髓MSCs在培养至18代的时候出现了染色体异常和端粒酶缩短，而脐带MSCs在培养至30代才出现染色体异常。不管MSCs来源于何种组织，其均未发现在体外扩增多代数后出现基因突变具备肿瘤细胞的特性。

MSCs具有年龄特性，随着年龄增长，骨髓MSCs的数量和增殖能力出现明显下降。因此，很容易理解为胎儿组织（包括脐带、脐血、羊膜、羊水、胎盘等组织）来源的MSCs增殖能力强于成人组织（包括成年人骨髓、成年人脂肪等）。

有意思的是，性别也会影响到MSCs的大小和增殖能力。女性骨髓MSCs的细胞直径为20.9±0.8μm，其倍增时间约为3.3±1.9天，而男性骨髓MSCs的细胞直径为22±1.1μm，其倍增时间约为5.0±3.7天。

三、不同组织MSCs免疫调节功能有差异

脐带MSCs比骨髓MSCs具有更低的免疫原性和更强的免疫调节作用，且炎症环境能提高骨髓MSCs HLA-DR的表达（约12%）。给予TNF-α和IFN-γ刺激，骨髓MSCs上调HLA-DR表达，而胎盘、脐带和羊膜MSCs的HLA-DR的低表达不受影响。但也有研究显示IFN-γ对脂肪MSCs和骨髓MSCs的影响没有差异，低浓度（25~50ng/ml）IFN-γ促进MSCs的HLA-DR表达，高浓度（100~500ng/ml）IFN-γ反而下调HLA-DR的表达和促进IDO的分泌；但常规培养的MSCs并没有表达IDO（IDO发挥免疫抑制作用）。
HLA-DR的提高，意味着MSCs的免疫原性提高了，机体免疫系统的抗原提呈细胞识别高表达HLA-DR的MSCs后，提呈给T细胞进行杀伤清除。HLA-DR的高表达，导致机体清除MSCs的速度加快，MSCs在体内发挥作用的时间缩短，直接影响到治疗效果。但炎症环境不能提高脐带、脐带血、羊膜来源MSCs的HLA-DR的表达。根据国际细胞治疗协会关于MSCs的鉴定标准要求，HLA-DR的表达不能高于2%。

脐带和羊膜来源的MSCs的免疫调节能力（抑制率分别为80.6%± 4.2%、85.6%±1.2%）明显优于骨髓来源（69.3%±4.7%）和脐带血（44.8%±4%），脐带血来源的MSCs免疫抑制能力差。脂肪MSCs的免疫调节能力也明显优于骨髓MSCs。与骨髓MSCs相比，脂肪MSCs对树突状细胞（DC细胞）具有更强大的调节能力，包括促进DC细胞增殖和分泌IL-10的能力，下调DC细胞表面的共刺激分子CD80、CD86、CD83表达，抑制DC细胞的分化成熟。

MSCs（P2代）和CD3+T细胞1：1共培养实验中，和对照组（没有MSCs组）相比，骨髓MSCs和脐带血MSCs抑制CD3+T细胞增殖效果明显，分别为48.2%和42.9%，而胎盘MSCs只是轻微抑制CD3+T细胞增殖（77.0%）。

四、不同组织MSCs分泌因子谱有差异

脐带血MSCs分泌更多支持造血的细胞因子，因此支持造血干细胞克隆形成的效果优于骨髓MSCs。不过，也有研究显示骨髓MSCs促进造血干细胞克隆形成的能力优于脐带血和脐带来源。脐带MSCs分泌的细胞因子（G-CSF、GM-CSF、HGF、IL-6、IL-8、IL-11）远高与骨髓MSCs，但骨髓MSCs分泌VEGF的量高于脐带MSCs。脐带MSCs高表达HGF而低表达VEGF的现象在另一独立实验室得到进一步验证。这说明骨髓MSCs在促进血管新生方面比脐带MSCs有一定优势。

在基因水平，脂肪MSCs表达BDNF的量高于骨髓MSCs，但骨髓MSCs表达更高的NGF。商品化的骨髓MSCs和脂肪MSCs有相似的增殖能力和趋化能力，但是实验室培养的不同个体脂肪MSCs的增殖能力和趋化能力却出现明显差异。

五、总结

目前，MSCs常见于4大组织来源：骨髓、脐带、脂肪和羊膜。根据目前的研究结果，大致能得出一些结论：①MSCs在组织中的含量（细胞丰度）：脐带的含量高，羊膜和脂肪次之，骨髓含量极少；②MSCs增殖能力：由于MSCs具有年龄特性，脐带和羊膜来源的MSCs具有明显优势，脂肪和骨髓次之；③免疫调节能力：脐带、羊膜和脂肪来源的MSCs优于骨髓MSCs，胎盘MSCs的免疫调节能力差；④分泌细胞因子谱：脐带MSCs分泌细胞生长因子的总量明显高于骨髓MSCs，但不同来源的分泌细胞因子谱有明显的特点；⑤由于具有来源获取方便和高增殖能力等特性，能培养获得大量的MSCs足够满足临床治疗需要，使得脐带、羊膜和脂肪适合作为MSCs细胞治疗的组织来源。

但不同的实验室、不同的分离方法及不同培养体系，均可导致MSCs的实验研究结果出现不一致性。即使是相同来源，不同个体间的MSCs也会出现功能上的异质性。因此，有必要对目前的研究结果和结论保持谨慎态度。MSCs有年龄属性，随着供者年龄增加，MSCs的细胞质量会下降；而且培养方式不当也会加速MSCs的衰老（复制性衰老）。

综上所述，（1）脐带和胎盘羊膜来源的MSCs的细胞质量高，骨髓MSCs的细胞质量次；（2）MSCs的细胞质量取决于细胞培养体系，核心是培养基。