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摘要：骨髓间充质干细胞是一种多功能分化潜能细胞，在损伤组织修复重构中具有显著的“明星”效果，但临床应用仍存在许多限制性因素。伴随微小RNA(miRNA)在国际生物学研究领域中的逐渐升温，大量文献指出，miRNA在BMSCs中重要的调控机制，能够微观促使BMSCs性能发生改变，一定程度上规避单纯骨髓间充质干细胞治疗中的实际限制因素。本文就骨髓间充质干细胞与miRNA间的相互作用机制作以归总。
关键词：BMSCs；miRNA；调控；分化；临床应用
本文引用格式：毕会阳,高俊.骨髓间充质干细胞中与miRNA相关的研究进展[J].世界最新医学信息文摘,2019,19(52):68-69.
Research Progress of miRNA Related to Bone Marrow Mesenchymal Stem CellsBI Hui-yang1,2,GAO Jun-ling1,2,3*(1.School of Basic Medical Sciences，North China University of Science and Technology,Tangshan Hebei；2.Hebei Key Laboratory for Chronic Diseases,Tangshan Hebei；3.Tangshan Key Laboratory for Preclinical and Basic Research on Chronic Diseases,Tangshan Hebei)
ABSTRACT:Bone marrow mesenchymal stem cells(BMSCs)are multifunctional differentiation potential cells,which have significant“star”effect in the repair and reconstruction of injured tissues,but there are still many restrictive factors in clinical application.With the gradual warming of micro-RNA(miRNA)in the field of international biological research,a large number of literatures have pointed out that the important regulatory mechanism of miRNA in BMSCs can microscopically change the performance of BMSCs.
To a certain extent,avoid the actual constraints in the treatment of bone marrow mesenchymal stem cells.In this paper,the interaction mechanism between bone marrow mesenchymal stem cells and miRNA was summarized.
KEY WORDS:Bmscs;Mirna;Regulation;Differentiation;Clinical application
0引言
骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs）是一种成体干细胞，具有多种分化潜能、无限扩增、低免疫原性、易于导入表达外源性基因等生物学特性。BMSCs异体移植不存在伦理争议，在微环境刺激下，能够向多种特定细胞分化，作为明星靶细胞在再生医学和组织工程学领域中应用前景不可限量。
尽管BMSCs在动物研究治疗和机制层面发挥了突出作用，但在临床应用中仍存在限制性因素，例如体外增殖、纯化、存活率低等问题。目前，有关miRNA在BMSCs中调控机制的热点研究与日俱增，经miRNA微观修饰后的BMSCs性能改变，能够参与细胞间交流、增殖、凋亡、分泌、分化等多种复杂生理过程。现本文就骨髓间充质干细胞相关的miRNA研究新进展作以综述。
1BMSCs的生物学特征与培养
18世纪60年代，德国病理学家Cohnheim教授在一次伤口愈合研究中，意外发现骨髓内含有一种形体类似于成纤维细胞的非造血系统多潜能细胞[1]。随之，由Freidenstein及其同事深入研究该细胞本身的特定型组织化学特点和增殖特征，并被命名为骨髓间充质细胞。
BMSCs在适宜微环境诱导下，可以分化为II型肺泡上皮细胞、软骨细胞、脂肪细胞、成骨细胞、星状神经细胞等多种中胚层细胞及数种非中胚层细胞[2]，从骨髓中剥离提取便捷，可以在塑料培养皿等无菌环境下存活生长，贴壁聚集后成群落样加速繁殖。
据研究，所有鼠科动物组织或器官中均被证实BMSCs的存在，机体任何组织器官自身细胞更新换代都离不开生物延续过程中自身保留祖细胞的补充。原始间充质干细胞主要来源于骨髓中非造血成体干细胞中，在骨髓中含量为0.001%-0.01%，伴随年龄增加逐渐消耗代谢，此外，从成年人脐带血、胎盘膜、牙髓、羊膜等中也能获取功能稳定的BMSCs支持移植需要[3]。
BMSCs在血清丰富的培养环境中有较强的增殖能力，体外实验多采取全骨髓贴壁法和密度梯度离心法两种方式培养，按照微环境信号指令分化为特定细胞。它们对骨髓中的造血干细胞不仅发挥有效的机械支持作用，还能在一定情况下分泌诸多生长因子如：白介素-6、白介素11、巨噬细胞集落刺激因子、干细胞因子及白血病抑制因子等[4]，通过分泌透明质酸酶，I、Ш型胶原等物质来维持机体造血机制正常运转[5]。
2miRNA对BMSCs增殖、迁移的影响
BMSCs在骨髓中原始数量极少，其体外扩增率低成为各领域研究干细胞和应用亟待解决的问题。实验中提取的BMSCs基本都会面临不同程度上的染色体重构、复制性衰老及功能丧失阶段，增加了移植于动物模型后预期效果的不可知性，也间接限制了临床治疗大范围运用，进而众多生物医学学科展开了针对以上问题的广泛研究。近年来，有学者利用miRNA微观干预BMSCs体内外增殖、迁移的调控取得了一定进展。例如：过表达miR-21可能参与调控Beclin-2等自噬因子的释放，进而提高BMSCs增殖、迁移能力[6]。
黄伟聪等人实验表明，过表达miRNA-133b能够促进BMSCs增殖和减少凋亡，而抑制miRNA-133b能减少BMSCs的增殖，可能通过负调控多种增殖靶基因发挥双向机制[7]。此外，李明哲等人研究表明，上调miRNA let-7f表达水平可明显刺激骨髓间充质干细胞增殖活性及克隆能力，反之，下调miRNA let-7f表达出现对BMSCs的抑制效果，考虑let-7f通过抑制白介素-6表达促进细胞增殖[8]。
本团队后期还得出，miRNA Let-7g作为发育调节分子能调控蛋白A2能抑制间充质增殖、迁移能力，体现了miRNA调控BMSCs生物学特性的双向机制，为临床应用提供实验室数据支持。
3miRNA在BMSCs中各谱系分化的调控
BMSCs不仅存在前后不一样的miRNA表达谱，而且干预miRNA异常变化、促使两者相互影响融合是诱导BMSCs分化为某种细胞种系的先决条件。在miRNA家族强大的基因调控背景下，关于miRNA修饰BMSCs向成骨细胞、脂肪细胞、心肌细胞、神经细胞、基质细胞等多种组织细胞类型分化的研究也层出不穷。
3.1miRNA参与BMSCs脂肪方向的分化
miRNA作为调控生命体成长发育的重要因子，在参与诱导BMSCs分化机制中也具有关键作用。Mudhasani等人[9]发现miRNA在脂肪细胞中的功能性调控机制，无Dicer酶环境中，敲除实验小鼠胚胎纤维原细胞及皮下脂肪仓库中分离出的原始前脂肪细胞内的miRNA后，前miRNA能够继续加工生成功能性的miRNA维持脂肪细胞功能的延续。
近期研究表明，过表达miRNA-21、miRNA-17和miRNA-143的拟态环境能够增加油红O阳性细胞的数量[10]，诱导BMSCs成脂分化，建立稳定有效的脂肪分化模型。王光辉[11]等人动物试验中发现，将miR-27a导入BMSCs细胞7d后，BMSCs中过氧化物酶体增殖子活化受体-γ的miRNA表达量呈下降趋势，而骨形态发生蛋白2的miRNA表达量呈增高趋势，提示了miR-27a靶向BMSCs在成脂细胞和成骨细胞之间双向调控机制。此外，存在变化趋势较大的抑脂分化类似相关miRNA机制还有：miR-222、miR-24、miR-221、miR-155、miR-369-5p等[12]，提示miRNA在BMSCs成脂成骨相互分化机制中的重要作用。
3.2miRNA调控BMSCs向骨、软骨方向的分化
有关miRNA相关因子通过直接调控BMP来干预BMSCs向成骨细胞分化机制的报道也日益增多，如：miR-140-5P通过降低BMP信号分子刺激而发挥抑制BMSCs向骨分化[13]，miR-34a-5p却是促进BMSCs增殖和向成骨分化的关键调节器[14]。有研究发现[15]，骨质疏松人群的BMSCs内miR-125b表达量显著升高，miR-125b通过调节OSX转录因子的表达可以促使BMSCs的增殖和成骨分化。而Y Gong[16]等人，在小鼠实验中得出，携带过表达miR-27a的BMSCs通过减弱SP7负性调控机制降低向成骨细胞的分化效率。
王颖[17]等人证实了，miR-210能诱导犬内BMSCs向成骨方向分化，且能持续高效的增强成骨相关因子的表达。此外，体外实验诱导BMSCs向成骨分化过程中，let-7c-5p、mir-181c-3p、mir-3092-3p、mir-5132-3p四种微RNA在BMSCs中存在差异表达[18]，提示其可能参与向成骨细胞分化过程中靶基因和信号通路的重要调控机制，为miRNA调控BMSCs成骨分化的体内试验奠定实验室依据。
3.3miRNA调控BMSCs向其他谱系的分化
目前已有大量实验证明了部分BMSCs移植能够修护和重塑心肌细胞。例如，过表达糖原合成酶激酶-3和激活Notch信号通路有利于提高BMSCs向心肌细胞分化效率[19]。刘建和[20]等人通过活化的p38MAPK信号通路能明显增强BMSCs向心肌细胞的分化能力。
同时，miRNA参与不同干细胞和祖细胞的调控作用也提示了利用基因手段提高BMSCs向心肌细胞分化效率的可行性。下调miR-199b-5p可能通过调控热休克转录因子1，热休克蛋白70信号通路增强BMSCs向心肌细胞的分化效率[21]。
4miRNA预处理过的BMSCs临床应用
虽然采取BMSCs体内移植手段缓解机体受损组织和器官能够发挥特定的治疗效果，但BMSCs归巢于受损部位数量极少，加之处在高炎症反应，缺血缺氧恶劣环境下中，严重影响BMSCs体内的滞留活性。为了使外源性BMSCs在体内更好的发挥其治疗效果，有学者提出联合基因层面干预BMSCs可能有利于提高临床应用范围。
心肌梗死病人体内骨髓单核细胞中促凋亡抗增殖分子miR-34呈低表达水平，但将干预表达后的miR-34骨髓单核细胞再注射到急性心肌梗死的小鼠体内，能反映出良好的治疗效果[22]。
此外，研究者还发现，移植转染高表达miR-378的BMSCs，能明显增强BMSCs在大鼠心肌梗死模型中缺氧缺血环境下的存活率，减少凋亡，在改善心肌灌注、心室重构和心功能恢复方面有显著的治疗效果[23]。Chen L等报道，miR-223修饰后的BMSCs间接通过外泌体保护和逆转自身免疫性肝炎造成的肝组织损伤[24]。动物游离皮瓣移植实验中，转染过表达miR-126的BMSCs能够显著降低血管内致炎因子分泌水平，有助于活化血管内新生腺管蛋白因子生成和提高皮瓣成活率[25]。
miR-27b通过靶向降解基质细胞衍生因子-1而降低小鼠MSC的迁移定向能力[26]。在卵巢早衰研究中，李欣然[27]等人发现，miR-21可通过下调重组人程序性细胞死亡因子蛋白水平有效抑制BMSCs凋亡，提高其在体内滞留率，发挥增强BMSCs对放化疗卵巢早衰结构和功能的修复作用。同期，另一团队得出，miR 148调控移植BMSCs对心肌损伤的治疗有显著影响，这可能与miRNA改善BMSCs生存环境，进而提高BMSCs向心肌细胞重塑效率有关[28]。以上诸多试验结果均表明，miRNA以各种形式参与和调控了机体微环境下的稳态。
5结语与展望
总之，骨髓间充质干细胞的临床应用是目前研究的热点之一，但作为将来着重的研究方向，仍然也存在着各种各样的限制问题。骨髓间充质干细胞独特的低免疫原性特点至今是其它种类细胞难以匹及的，而就解决骨髓间充质干细胞在体外培养、分离、扩增手段的局限性，则需要我们更深一步对相关调控机制的研究。近年来，有大量研究涉及联合miRNA基因手段在BMSCs中修饰并研究其功能机制，这不仅有利于我们更好地认识BMSCs在机体内的生理病理中发挥的作用，更为BMSCs在再生医学及肿瘤医学等领域的中的应用提供理论基础和实践经验，有助于开拓干细胞的临床应用及发展的新进展。
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