皮肤干细胞

什么是皮肤干细胞

皮肤是人体最大的器官，它被覆于身体表面，由表皮、真皮、皮下组织及附属器组成。在抵御微生物入侵、紫外线辐射以及防止水分的丢失、调节体温和维持人的外貌等方面起着十分重要的作用。

皮肤有极强的修复和再生能力，这与皮肤干细胞的存在具有直接的关系。虽然目前对皮肤干细胞的位置、种类和数量报道不一，但研究较多的主要有表皮干细胞（Epidermal stem cells）和毛囊干细胞(follilar stem cells)。

人体皮肤干细胞的作用是不断分化出足够的皮肤细胞和毛囊去调节热体温度和保护人体以免遇到危险物质，在生活中也要注意安全问题不要在没有防护措施的情况下将皮肤直接接触危险的化工产品，根据干细胞的特点科学家也在不断的努力尝试，希望在帮助人体修复方面取得重大突破。

皮肤干细胞的来源

关于皮肤干细胞的来源，主要认为它来源于胚胎干细胞，目前发现它还可由骨髓间充质干细脑产生。来自哺乳动物胚泡的内胚层细跑在一定条件下能在组织培养中维持、传代，即

为胚胎干细胞。为了维持培养的胚胎干细胞在相对不分化、多潜能状态，它们必须同时表达内转录因子Oct4，及接受来自白血病细胞排制因子(LIF)的调控。当撤去LIF时，培养的胚胎干细胞自发地聚集形成胚胎样体(embryo-like bodies)，它们即可分化形成许多细胞系，包括跳动的心肌细胞、血岛、神经元、色素沉着细胞、巨噬细胞、上皮以及脂肪细胞。目前发现骨髓间充质干细胞除了分化为多种类型的结缔组织，形成骨、软骨、骨骼肌、糪、韧带、脂防和骨随基质外，还可产生真皮。

皮肤干细胞的特征

①慢周期性，表现为活体细胞标记滞留。

②自我更新能力，表现为体外培养时细胞可呈克隆状生长，大约能进行140次分裂，产生1×1040个子代细胞。

③对皮肤基底膜的黏附性，主要通过表达整合素实现。

皮肤干细胞的定位

关于皮肤下细胞的定位问题，目前仍有争议。有人认为有些皮肤干细胞可能位于表皮的基底层，但是有人提出了不同的意见，认为鼠和人的皮肤中，皮肤干细胞不是位于基底层，而是位于毛囊的bulge区。Yang等证实在体外毛囊上部的角朊细胞较表皮细胞具有更大的增殖能力和产生更多的克隆化的角朊细胞，他们还提出了毛囊干细胞的移行构想图，设想bulge区的毛囊干细胞经历两种独立的细胞移行途径，向上移行参与表皮的长时间维持(bulge区-表皮途径)，毛发生长初期向下移行形成新毛盘下部的非必需部分(bulge区-毛发途径)。并且指出向上移行至表皮基底层可产生不同分化阶段的TA细胞，早明TA细胞因为仍具有很大的增殖能力，而被误认为是干细胞位于基底层，实际上它们只是相当于早期造血祖细胞的皮肤祖细胞而非干细胞，但是这种说法只限于生长毛发的皮肤，而像手掌、脚掌等不长毛发的皮肤则认为其干细胞位于深部网嵴的底部，所以说关于它们的定位仍是悬而未决的问题。

皮肤干细胞与胚胎干细胞的区别和优势

皮肤干细胞属于单能干细胞，而胚胎干细胞属于多能干细胞，简而言之皮肤干细胞的分化方向是确定的，如果没有外在人为因子干预，那么它就只能向皮肤细胞方向分化，而胚胎干细胞的分化方向可以专是全方面的，包括皮肤干细胞、神经干细胞、造血干细胞等等也就是说皮肤干细胞是胚胎干细属胞分化而来的。那么，皮肤干细胞相对胚胎干细胞有什么优势呢，从上述可以看出，它的优势就是分化方向专一性，也就是定向分化。

皮肤干细胞的应用

1、在细胞替代治疗中的应用。当皮肤受到外伤、疾病等的损伤时，位于皮肤表皮基底层和毛囊隆突的皮肤干细胞就会在内外源因素的调控下，及时增殖分化生成相关细胞，以修复机体受损表皮、毛囊等结构。

特别是大面积重度烧伤、广泛瘢痕切除、外伤性皮肤缺损以及皮肤溃疡等导致的严重皮肤缺损，仅仅依靠创面自身难以实现皮肤的再生，这需要足够的皮肤替代物进行修复。这时，可以进行自体皮肤细胞的培养并应用于创面覆盖。

培养的皮片在体外及移植在创面后，都保持有正常表皮的自我更新能力，即保留了干细胞自我更新与分化潜能的特性。培养的表皮除用于自体移植外，还用于异体移植，如应用于慢性溃疡与二度烧伤创面，直接利用皮肤干细胞进行组织原位修复。

2、在组织工程中的应用。人工真皮是利用组织工程技术形成商品化用于临床的真皮替代物，它可诱发正常的皮肤愈合过程。现在，人工真皮已用于治疗大面积烧伤病人的暂时性皮肤覆盖及慢性皮肤溃疡的治疗。

3、在基因治疗中的应用。干细胞由于具有高度自我更新和多向分化的潜能，因此其一直是基因治疗首选的靶细胞。

将表皮干细胞作为皮肤遗传性疾病等基因治疗的靶细胞已经成为可能，将外源基因通过逆转录病毒导入表皮干细胞并植入体内后，机体可长期维持转导基因的表达，这就为表皮干细胞应用于基因治疗提供了可靠的依据。

基因治疗除可用于皮肤遗传性疾病治疗外，对于各种原因引起的皮肤肿瘤等也同样适用。如毛囊肿瘤，在了解其发生机制的基础上，通过导入肿瘤抑制基因阻断或抑制肿瘤发生过程，还可将耐药基因或造血生长因子基因导入正常毛囊干细胞或耐药细胞株，从而提高了化疗的耐受力。

皮肤干细胞的研究发展

每天的日常氧化和损伤会导致皮肤细胞的衰老和死亡，因此机体需要各自调用皮肤中的干细胞来维持和修复我们的皮肤。纽约洛克菲勒大学的Elaine Fuchs博士是皮肤干细胞研究的世界领先者，近期她因为发现了成人皮肤干细胞在体内稳态，伤口修复，炎症和癌症中的作用而获得了2020年加拿大盖尔德纳国际奖。她的研究为成人干细胞如何形成，维持和修复组织的研究奠定了基础，也为进一步探索和发现其他干细胞系统中的途径提供了方向。

Fuchs博士的研究发现，成年皮肤干细胞仍然具有分裂制造更多干细胞并生成分化的皮肤组织细胞的能力。皮肤干细胞可以补充表皮并形成毛囊细胞，因此，临床上可以用来治疗表皮和毛囊缺损导致的疾病。表皮干细胞目前在临床上用于为威胁生命的烧伤和遗传疾病的患者修复皮肤。另外，由少量皮肤干细胞在培养物中生长的得到的人工皮肤可用于治疗烧伤患者或替换受损的角膜上皮。近期研究人员还致力于使用转基因的皮肤干细胞来治疗皮肤疾病，例如大疱性表皮松解症，一种皮肤黏膜在轻微外伤后自然发生大疱的疾病。

研究人员目前正在努力开发一种易于使用且患者能负担的起的皮肤干细胞疗法。另外，开发使皮肤含有更多正常功能成分（例如皮脂腺和毛囊）的方法，从而可以使移植后的皮肤更加持久和自然，以学习如何在体外培养出各种不同的皮肤也将是皮肤学家们将来研究的重点和挑战。

目前科学家已经在体外培育出“人造皮肤”，对于烧伤、疤痕、白癜风等难治性皮肤疾病患者，可能会有帮助。利用自体干细胞技术以和转基因技术，科学家们为一位患有危及生命的大疱性表皮松解症的7岁男童生成并移植了完整且功能齐全的表皮。

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