干细胞在眼科临床和基础研究中的相关进展论文_王新乔

干细胞在眼科临床和基础研究中的相关进展论文_王新乔

摘要:干细胞是一种多潜能细胞,其特性是具有定向分化与增殖的能力,如果机体内环境发生变化时,干细胞的分化潜能可以被体内不同信号途径所激活并定向分化为不同细胞和组织,因此干细胞有万能细胞之称。在眼科领域,干细胞为眼内功能障碍细胞的修复再生带来了希望,对角膜瘢痕、非新生血管性黄斑变性、色素性视网膜炎及斯特格氏病具有一定的治疗价值。

关键词:干细胞;眼科临床;基础研究;相关进展、

1眼科研究中涉及的相关干细胞研究

1.1角膜缘干细胞

角膜缘干细胞的主要存在场所为角膜缘基地细胞,与角膜上皮更新有着紧密的联系。相关学者通过对角膜缘干细胞的研究后发现,其所具备的“Vogt”栅栏结构特性主要存在与角膜基底部并与其关系密切。干细胞不但可以增殖、分化为常丕细胞还可以形成一道屏障,用来阻滞结膜上皮细胞的移动并可以组个结膜上皮细胞进入到角膜表面,确保角膜可以有正常的功能与透明性。当角膜出现白斑、溃疡或是化学烧伤等疾病时可以降低角膜缘干细胞的数量。在眼科临床治疗中单眼疾病的患者可以通过角膜缘干细胞实现移植治疗;而双眼疾病的患者可以利用亲属干细胞进行角膜缘干细胞的移植。

1.2结膜干细胞

结膜干细胞移植的主要位置为结膜上窟窿部位,利用组织培养可以实现结膜干细胞的扩增,当羊膜载体扩增到一定程度是时可以治疗结膜滤过泡渗漏。

1.3小梁网干细胞

在猴子的Schwalbe利用小梁网干细胞可知,其可与角膜内皮细胞相连接,角膜内皮细胞密度要低于中央角膜细胞。在进行青光眼患者治疗时可以使用小梁网干细胞移植方式,可有效的改善防水外流的情况。虽然房角内可以一直胚胎干细胞但是还存在无法分化的情况,所以应进行进一步的研究。

1.4神经干细胞

神经干细胞的主要存在场所在胚胎神经系统与脑特部分,其具有非常好的分化能力与中心自我更新的能力。分化较小的神经祖细胞可以分裂为不对称、对称的干细胞,并形成神经元与胶质细胞。神经干细胞的主要特征体现为自我复制与多方向分化的能力。当处于病理或损伤的情况下会影响局部因子,以此来促进其分化形成特定的细胞类型,并可以对缺失的细胞进行有效的补充使神经元功能得以恢复。自我更新与组织相容性可以使神经干细胞逐渐增殖,并可以将其用于视神经损伤疾病患者治疗中。

2干细胞在眼科疾病中的应用

2.1干细胞在眼表疾病中的应用

(1)胚胎干细胞在眼表疾病中的应用

在IVF实验室中,利用废弃的胚胎第1次培养出了胚胎干细胞,推动人们对胚胎干细胞的研究热潮。目前,胚胎干细胞与眼角疾病的研究主要有3个方向:第1个方向是按照起源说,模拟胚体的方法,经过培养后结合于特定的细胞外基质,定向为角膜缘干细胞。研究中提及将GFP标记的人胚胎干细胞在DEF-CS培养体系中预分化22d,然后将预分化的人胚胎干细胞移植到人角膜基质培养,9d后移植细胞形成1-4层角膜类上皮,并出现角膜特异性标志物如PAX6和K3;第2个方向是模拟角膜缘干细胞龛的过程,将角膜缘干细胞通过定向诱导的方式完成角膜上皮的分化,并在角膜重建中发挥作用。采用一定的材料作为基质,如羊膜或者Ⅳ型胶原,将胚胎干细胞与人角膜缘成纤维细胞混合共培养,进行定向诱导分化,分化后的细胞表达特异性的标识K3,而不表达胚胎干细胞的标记OCT4;第3个方向是基因改造。在胚胎早期,基因Pax6对胚胎的视器分化起重要的作用。将pax6/gfp/neoR与猕猴胚胎干细胞混合培养14d后移植到损伤的角膜,结果证实这种方法能够获得特异性好、纯度高的角膜上皮。胚胎干细胞可以为眼表修复提供充足的移植细胞来源,既可在体外增殖,又能维持不分化状态,从而解决这一眼科难题。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆遗憾的是胚胎干细胞取材和应用受伦理和社会等方面的限制。

(2)成体干细胞在眼表疾病中的应用

骨髓间充质干细胞是一种存在骨髓中的非造血细胞,在适当的诱导条件下可分化为多种组织细胞,其取材方便不受伦理的限制,而且还可诱导免疫耐受,是目前组织工程的研究热点。以角膜基质作为支架材料,将骨髓间充质干细胞培养于此基质上,能够定向诱导分化为角膜细胞,成功构建组织工程化人工活性角膜,此研究可有望成为一种修复角膜损伤的新方法。将人骨髓间充质干细胞移植到化学烧伤的小鼠眼角膜,研究结果证实经羊膜扩增后移植的骨髓间充质干细胞可对角膜损伤有修复作用。通过研究骨髓间充质干细胞对碱烧伤兔角膜修复的促进机制,得出结论:静脉输入骨髓间充质干细胞能够加快兔角膜的修复速度,在此基础上兔角膜的透明度得到提高,其机制可能与角膜血管生成的精细调控有关。

2.2干细胞在视网膜疾病中的应用

(1)胚胎干细胞在视网膜疾病中的应用

随着我国老龄化人口不断增多,由糖尿病所导致的视网膜色素增生、视网膜病变以及视网膜黄斑性病变等眼部疾病的患者逐渐增多。导致视网膜推行性疾病的病理机制主要是由于神经节细胞、感光细胞、色素上皮细胞等发生病变、坏死等引起视神经元的功能以及结构出现异常,最终导致 导致视功能下降。现阶段在眼病治疗中干细胞技术已得到了非常广泛的使用并得到了非常好的质量效果,值得在临床中推广使用。

(2)成体干细胞在视网膜疾病中的应用

骨髓间充质干细胞可以在体外分化为视网膜样细胞,可以有效的治疗视网膜推行性病变。要想对体外人CD90+骨髓间充质干细胞进行诱导分为光感受器样细胞可以利用活化蛋白A与牛黄酸表皮生长因子,以此来对视蛋白、视觉恢复蛋白以及视紫红蛋白来表达光感受器细胞特异性;在大白鼠视网膜下腔注射CD90+骨髓间充质干细胞两周后可以整合人宿主视网膜,以此形成与光感细胞相似并可以有效的表达感光细胞的异形标记物,无畸胎瘤形成。脂肪间充值干细胞比较容易得到并有较好的回收率,具有较好的分化功能。可以利用携带有人PAX6(5a)基因中的慢性病毒颗粒转化为脂肪组织来源干细胞,在表达PAX6(5a)因子时可以使用转录调控因子并加入含有纤连蛋白质进行培养,可以诱导分化脂肪间充质干细胞为视网膜祖细胞与视网膜色素细胞与光感细胞。

2.3干细胞在晶状体疾病中的应用

晶状体是眼内重要的屈光间质,其形态和功能的正常是视觉形成的必要条件。白内障是最常见的晶状体疾病,全球致盲性眼病属白内障居首位,占致盲性眼病的25%-30%。目前常规治疗白内障的方案就是晶状体摘除且联合人工晶体的植入。人工晶体存在弊端,价格昂贵,且不具备生理调节功能。近年来,随着再生医学的快速发展,干细胞的组织工程学技术已经研制出多种人造组织,晶状体再生将为治疗白内障开辟了新的里程碑。人们已探索出将胚胎干细胞/诱导多能干细胞在体外诱导分化为类晶状体样结构的培养方法。胚胎干细胞和诱导多能干细胞在体外也能成功诱导出晶状体前体细胞和拟晶状体,一种透明折光立体结构,这些研究都为晶状体再生研究注入了新活力,带来了新希望。目前的实验研究表明晶状体可以再生但是其生长呈无序性,与正常晶状体的生长有相似之处,但是不全相同。

3结语:干细胞具有多向分化和自我复制的特性,为眼科疾病患者带来了希望。但是由于各种干细胞都存在其缺点,很多研究目前尚处于实验阶段,因此干细胞和组织工程在眼科领域的应用还有很长一段路。

参考文献:

[1]吴创,徐国兴.干细胞在视网膜退行性疾病中的应用新进展[J].国际眼科杂志,2017.

[2]张青林,张旭.干细胞治疗青光眼的研究进展[J].眼科新进展,2017.

[3]赵云,于莎莎.骨髓间充质干细胞与角膜损伤修复的研究现状[J].眼科新进展,2017.

论文作者:王新乔

论文发表刊物:《大众医学》2018年11月

论文发表时间:2019/1/21

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