引用本文： 查康康, 田廣招, 楊振, 孫志強, 劉舒云, 郭全義. CD146 在 MSCs 中的作用. 中國修復重建外科雜志, 2021, 35(2): 227-233. doi: 10.7507/1002-1892.202005110 復制
MSCs 是一類起源于中胚層，具有自我更新和多向分化潛能的多能干細胞，已廣泛用于多種組織退變和損傷修復治療中。MSCs 可來源于多種組織，如骨髓、脂肪、臍帶和皮膚等[1]。目前尚無細胞表面標志物可以單獨鑒定 MSCs。隨著研究的深入，越來越多證據表明 MSCs 是一群具有異質性的細胞群體，表達不同表面標志物的 MSCs 可能具有不同的細胞學特點和功能[2]。研究者們已經發現了一些新的細胞表面分子用于分離和鑒定功能性 MSCs 亞群，并將其用于特定疾病模型治療中。這逐漸成為提高 MSCs 治療效果新的研究方向。
CD146，又稱為黑色素瘤細胞黏附分子（MCAM 或 MUC18），于 1987 年首次被 Lehmann 及其同事在黑色素細胞表面發現，是一種屬于免疫球蛋白超家族的黏附分子，主要介導細胞間或細胞與細胞外基質（extracellular matrix，ECM）間的黏附。CD146 曾被報道與黑色素瘤的轉移關系密切[3]。隨后，CD146 又被發現存在于多種細胞表面，如內皮細胞、平滑肌細胞、乳腺上皮細胞、神經細胞等[4]。近年來，研究者們發現 CD146 可以作為 MSCs 的表面標志物，而且 CD146+ MSCs 亞群具有更優越的生物學功能和治療潛力[5]。本文主要總結了 CD146 對 MSCs 不同特性包括增殖、分化、免疫調節等功能的影響，以及 CD146+ MSCs 亞群在疾病治療中的應用，并討論了 CD146 在 MSCs 中作用的潛在信號通路和調節機制，為下一步相關研究提供研究方向。
1 CD146 的表達與調控
CD146 的本質是一種跨膜糖蛋白，由胞外段、跨膜段和胞內段組成，相對分子質量約為 113×103。未成熟的 CD146 還有 1 條位于氨基端前部的信號肽。胞外段包括 1 個 V-V-C2-C2-C2 免疫球蛋白樣結構和 8 個假定的 N-糖基化位點。胞內段則依次包含 1 個埃茲蛋白/根蛋白/膜突蛋白復合體（ezrin-radixin-moesin，ERM）結合點、2 個蛋白激酶 C 識別位點、1 個淋巴細胞微絨毛延伸基序和 1 對上皮細胞基底外側定位基序。可溶性的 CD146 則僅有胞外段，無跨膜段和胞內段。CD146 具有長型和短型兩種異構體，前者表達于包括人在內的大多數動物，后者僅表達于小鼠、犬和鳥類。二者的胞外段和跨膜段相同，區別在于短型 CD146 胞內段僅有 1 個蛋白激酶 C 識別位點[6]。
CD146 的表達受多種因素調控。研究者發現隨著體外培養代數增加，CD146 表達逐漸降低[7]。細胞外環境刺激可以影響 CD146 表達。一些細胞因子如 TNF-α、IL-1α、IL-13、內皮素 1、NGF、TGF-β 等均可增加 CD146 的表達。滲透壓改變如高糖、高 Ca+ 和高環磷酸腺苷也能促進細胞更多地表達 CD146[6]。此外，在低氧環境下 CD146 表達下調，這可能與 CD146+ 細胞主要位于血管周圍有關[8]。CD146 的表達還受表觀遺傳調控。Liu 等[9]發現在前列腺癌細胞中，CD146 啟動子的甲基化可增強 CD146 表達，并與前列腺癌的惡性程度成正相關。
2 CD146 在不同 MSCs 中的作用
CD146 在多種不同來源的 MSCs 中均有表達，其對 MSCs 的克隆形成、增殖、分化、免疫調節等功能的影響也不盡相同。見表 1。
表1
CD146 在不同 MSCs 中的作用
Table1.
The role of CD146 in different MSCs
2.1 BMSCs
BMSCs 是目前研究最多和應用最廣泛的 MSCs 之一。CD146 已被許多研究作為鑒定 BMSCs 的標志物之一。骨髓中的 CD146+ 細胞主要位于血管周圍，在血管周圍微環境調控、骨骼發生和造血支持方面發揮著重要作用；而 CD146? 細胞主要位于骨腔，二者定位的差異提示了它們的成熟度不同[8]。據報道，CD146+ 和 CD146? BMSCs 在體外的克隆形成、增殖和成脂、成骨、成軟骨分化潛能方面無明顯差異，但 CD146+ BMSCs 的遷移能力更強。CD146+ BMSCs 表現出與血管平滑肌細胞類似的特點，如高表達鈣調節蛋白 1 和平滑肌 22α 并具有較強的膠原基質收縮功能[10-11]。更重要的是，CD146+ BMSCs 具有比 CD146? BMSCs 更強的免疫調節能力和細胞因子分泌能力。Bowles 等[13]發現與 CD146? BMSCs 相比，CD146+ BMSCs 在炎癥環境下能夠產生更多的免疫調節和抗炎相關細胞因子；在混合淋巴細胞反應中對外周血單核細胞和 T 細胞具有更強的免疫抑制能力，也能產生更多的調節 T 細胞；在體內能夠促進巨噬細胞從 M1 型向 M2 型極化，減輕膝關節滑膜和脂肪墊的炎癥反應。
傳統貼壁培養法獲取 BMSCs 存在量少且易混雜其他貼壁細胞如巨噬細胞、內皮細胞等的缺點，為了克服這些缺點，Mikael 等[24]直接從人的骨髓中分離出 CD146+CD271+ BMSCs，其具有較強的克隆形成和多向分化能力；繼而他們用人外周血來源水凝膠包被 CD146+CD271+ BMSCs，并用其進行體外骨缺損再生修復實驗，獲得較好效果。Harkness 等[10]將 CD146+ 和 CD146? BMSCs 包埋于免疫缺陷小鼠皮下，8 周后發現兩種細胞均形成了骨組織，CD146? BMSCs 的異位成骨能力更強，但 CD146+ BMSCs 形成骨髓組織的能力明顯強于 CD146? BMSCs，二者相差 10 倍。這可能是因為 CD146+ BMSCs 是一群更“幼稚”的細胞，且具有跨越內皮血管遷移的能力，所以既能形成骨組織，又能形成骨髓組織。Wangler 等[12]探究了 CD146+ 和 CD146? BMSCs 治療退行性椎間盤疾病潛力的差異，他們發現在添加 CC 類趨化因子配體 5 培養條件下或退行性椎間盤器官培養模型中，CD146+ BMSCs 的遷移效率均更高。將兩種細胞經體外成軟骨誘導培養發現，CD146+ BMSCs 組中的硫酸糖胺聚糖/DNA 更高。此外，Tripodo 等[25]發現在原發性骨髓纖維化早期，位于骨髓血管及其分支管腔附近的 CD146+ BMSCs 數量顯著上升，可能與這些細胞參與纖維沉積、血管生成和骨骼形成有關，這為骨髓纖維化的治療提供了新的思路。Mangialardi 等[26]分別從 2 型糖尿病患者和健康人骨髓中分離出 CD146+ 細胞，并對其細胞學特點進行了比較，發現 2 型糖尿病患者骨髓內 CD146+ 細胞的增殖、活性、遷移和血管支持等功能均出現下降，同時內分泌血管形成通路相關的信號分子如 FGF-2、C-X-C 基序趨化配體 12 出現下調，而血管形成抑制分子血管生成素 2 則出現上調，提示骨髓來源 CD146+ 細胞中的這些信號可成為糖尿病相關并發癥的治療靶點。Zhang 等[14]分別將 CD146+ BMSCs 和未分選 BMSCs 與心肌細胞在體外共培養，發現 CD146+ BMSCs 可以更顯著促進心肌細胞增殖并減少其凋亡。將這兩種細胞注射入心肌缺血小鼠模型體內，CD146+ BMSCs 可以更有效地改善心臟功能。
2.2 ADSCs
脂肪組織具有來源充足、獲取創傷小的優勢。將脂肪組織消化、過濾、離心，去除成熟脂肪細胞后可得到血管基質組分（stromal vascular fraction，SVF），SVF 中含有豐富的 MSCs，即 ADSCs[27]。ADSCs 展現出比 BMSCs 更好的增殖[28]和免疫調節能力[29]，因此 ADSCs 也是 MSCs 研究中被許多研究者青睞的細胞類型之一[30]。SVF 由多種細胞組成，包括 MSCs 和非 MSCs。MSCs 主要為內皮祖細胞（CD45?CD31+CD34+）、外膜間質細胞（CD45?CD31?CD146?CD34+）、周細胞（CD45?CD31?CD34?CD146+）；而非 MSCs 含有造血干細胞（CD34+CD45+CD105?CD90?）、內皮細胞（CD45?CD146?CD31+CD34+）、淋巴細胞（CD45+）和其他細胞[31]。外膜間質細胞和周細胞統稱為血管周細胞。有學者認為 ADSCs 可能起源于血管周細胞，原因是 ADSCs 穩定表達血管周細胞的標志物如 CD146、黑色素瘤硫酸軟骨素蛋白多糖 4 和 α 平滑肌肌動蛋白等，并在細胞表型和功能上與血管周細胞最為相似[32]。與 CD34+CD146? 外膜間質細胞相比，CD34+CD146+ 周細胞體外的血管源性更強，而成骨分化潛能更弱[15]。Lee 等[33]比較了腹部不同脂肪組織（包括淺皮下、深皮下、網膜、腸系膜及腹膜后脂肪）來源 ADSCs 的細胞學特性，他們先發現皮下脂肪來源的 ADSCs 增殖速度最快且 CD146 表達量最高，而后證實了 CD146 表達量與 ADSCs 的擴增速度和成血管能力成正相關。Lauvrud 等[16]也得出了類似結論，他們從人 SVF 中分選出 CD146+ 和 CD146? ADSCs，發現 CD146? ADSCs 在體外培養時倍增時間更長，且更易表現出細胞衰老形態，而 CD146+ ADSCs 則表達了更多成血管相關基因如 VEGF-A、血管生成素 1 和 FGF-1，并且在條件培養下形成了更多內皮小管；此外，CD146+ ADSCs 向脂肪分化的能力也明顯強于 CD146? ADSCs。
我們在既往研究[17]中通過基因芯片技術發現與未分選 ADSCs 相比，CD146+ ADSCs 中炎癥調節相關基因表達量更高。將這兩種細胞注射入軟骨缺損大鼠膝關節腔內或包埋于大鼠皮下時，CD146+ ADSCs 可以在炎癥早期更有效地減輕炎癥反應。隨后我們將這兩種細胞種植于軟骨 ECM 支架上，并移植入兔膝關節軟骨缺損處進行關節軟骨再生修復，6 個月后發現 CD146+ ADSCs 移植組的再生軟骨結構和成分均接近正常軟骨，遠期修復效果好于 CD146? ADSCs 移植組。Dvoretskiy 等[34]首次證實 CD146+Lin? 周細胞可以對肌肉的收縮刺激產生反應，從而提高免疫調節和 ECM 重塑相關基因表達。肌肉注射 CD146+Lin? 周細胞雖然不能增加肌纖維長度，但可以增加 ECM 重塑和新生血管形成。Gomes 等[18]發現移植 ADSCs 和 CD146+ ADSCs 均可延長肌萎縮癥小鼠的生存時間，但 CD146+ ADSCs 效果更加明顯，這可能是因為其具有更強的免疫調節和促進血管形成能力。
2.3 臍帶間充質干細胞（umbilical cord derived mesenchymal stem cells，UCMSCs）
近年來，UCMSCs 逐漸成為人們研究的熱點。其優勢表現在：① 臍帶在出生時被丟棄，收集是無創的，在倫理上沒有爭議，能夠提供充足的干細胞來源；② UCMSCs 具有較強的增殖能力和三系分化潛能；③ UCMSCs 具有較低免疫原性。目前已有應用 UCMSCs 的臨床試驗報道[35]。臍帶由臍血管和包繞血管的華通膠組成，因此 UCMSCs 可分為 UCBSCs 和華通膠來源 MSCs（Wharton’s jelly derived MSCs，WJMSCs）。CD146 已被廣泛用于 UCBSCs[36]和 WJMSCs[37]的鑒定。這兩種 MSCs 的形態和三系分化潛能相似，但 UCBSCs 中的 CD146+ 細胞比例高于 WJMSCs，成血管能力也更強[38]。Jin等[19]探究了 MSCs 表面標志物與 UCBSCs 衰老之間的關系，他們發現隨著 UCBSCs 體外培養時間延長，CD146 表達量逐漸降低。與低表達 CD146 的 UCBSCs 相比，高表達 CD146 的 UCBSCs 其增殖和多向分化能力更強，干性標志物表達量更高，而端粒酶活性更弱，且衰老相關基因如 p16、p21、p53 和衰老相關 β-半乳糖苷酶表達更低；同時，下調 CD146 表達可加速 UCBSCs 衰老。這些現象表明 CD146 在 UCBSCs 的衰老過程中發揮著重要作用，并且可用于鑒定衰老的 UCBSCs。這一點也被 Kouroupis 等[39]研究證明。
2.4 DPSCs
牙齦組織中也含有一定量 MSCs（即 DPSCs），其在體外也具有良好的自我更新和多向分化能力[40-41]。DPSCs 表達許多 MSCs 表面標志，其中包括 CD146[42]。CD146 表達量會隨著 DPSCs 在體外培養代數的增加而逐漸降低[43]。Shafiei 等[20]發現 CD146+ DPSCs 的克隆形成能力較強，而 CD146? DPSCs 幾乎不形成克隆。這一點與 Tavangar 等[21]的發現相同，他們還證實了與 CD146? DPSCs 相比，一些耐藥相關基因如 ABCA2、ABCC5-13 和 ABCC5-2 在 CD146+ DPSCs 中表達更高。Matsui 等[22]利用磁珠分選從 DPSCs 中分離出 CD146+ DPSCs 和 CD146? DPSCs，并對它們的細胞學特性進行比較。結果發現在體外培養時，CD146+ DPSCs 具有比 CD146? DPSCs 更強的增殖和成骨、成脂分化能力。更重要的是，他們將 CD146+ 和 CD146? DPSCs 移植入免疫缺陷小鼠體內，發現 CD146+ DPSCs 形成了牙齦樣結構組織，同時表達牙本質基質蛋白 1 和牙本質涎磷蛋白，提示 CD146+ DPSCs 在牙齦再生方面具有更大應用價值。
2.5 其他 MSCs
除了上述常見的 MSCs，研究者們還發現了一些其他組織來源的 MSCs 中也有 CD146 表達。Dmitrieva 等[44]發現骨骼肌中的祖細胞表達一些 MSCs 表面標志物，其中就包括 CD146。CD146 在人牙周根尖囊腫來源 MSCs（periapical cyst MSCs，PCyMSCs）中也有表達，并隨著細胞代數增加而逐漸降低。相反的是，Paduano 等[45]證實低表達 CD146 的 PCyMSCs 其自我更新、克隆形成以及成骨分化能力明顯強于高表達 CD146 的 PCyMSCs。Collins 等[46]從小鼠肺組織中提取出 CD146+ MSCs，發現其可以促進表皮愈合和內皮網狀結構形成，并能夠抑制淋巴細胞增殖。然而，當暴露于低氧環境中時，這種促血管生成和免疫調節作用則會降低。Ulrich 等[23]發現 PLMSCs 也表達 CD146，且 CD146+ PLMSCs 比 CD146? PLMSCs 的成骨分化能力更強，然而二者成脂和成軟骨分化潛能沒有差異。Roson-Burgo 等[47]通過轉錄組測序對比發現，PLMSCs 中 CD146 的 mRNA 表達量高于 BMSCs。Pilz 等[48]則報道了相反結果，他們通過流式細胞術檢測發現，BMSCs 的 CD146 表達量明顯高于 PLMSCs，同時 BMSCs 的成骨分化能力也強于 PLMSCs。這可能是由于他們所檢測的 CD146 基因表達水平（mRNA 和蛋白水平）不同，且 CD146 表達受多種因素調控，因此還需進一步實驗加以驗證。
3 CD146 相關信號轉導通路
除了介導細胞與細胞、細胞與 ECM 的黏附以外，作為一個跨膜分子，CD146 還參與了一系列細胞信號轉導過程。AKT 是一種絲氨酸/蘇氨酸特異性蛋白激酶，是細胞內關鍵的信號轉導分子，在生長、增殖、凋亡、轉錄以及蛋白質合成等多種細胞功能的調控中發揮重要作用。PI3K 和 mTORC2 均能在絲氨酸 473 位點將 AKT 磷酸化，從而導致其激活[49-50]。Li 等[51]發現 CD146 和 AKT 的表達可以互相影響，持續活化的 AKT 可以上調細胞中 CD146 表達量，而 CD146 過表達則可以激活細胞內 AKT 并抑制 Bcl2 細胞死亡拮抗劑，從而抑制細胞凋亡。此外，Xu 等[52]證實了生長因子可以磷酸化 CD146 胞內段，磷酸化 CD146 與 mTORC2 的亞單元 Rictor 結合形成 CD146-Rictor/mTORC2 復合物來激活 mTORC2，進而促進細胞的增殖和生存。
RhoA 是 Rho 家族成員之一，其主要效應蛋白 ROCK 可以通過磷酸化活化多種下游底物，包括 ERM、肌球蛋白輕鏈、肌球蛋白磷酸酶和 LIM 激酶等，從而參與調節細胞的運動和遷移[53-54]。Luo 等[55]報道了 CD146 可以招募 ERM 蛋白，CD146? ERM 復合物可以結合小 G 蛋白的抑制分子 Rho-GDI 進而激活 RhoA，活化的 RhoA 又可以促進包括 ERM 在內的下游蛋白磷酸化，進而增加細胞遷移。此外，Rho-PI4P5K 通路的激活又能進一步增加 CD146? ERM 復合物的形成。Id1 是 Id 蛋白家族成員之一，研究發現 Id1 高表達可促進腫瘤細胞遷移[56]。Zigler 等[57]將 CD146 基因敲除后，發現細胞內 Id-1 的量明顯減少，繼而通過免疫共沉淀證實這一過程是通過高表達的轉錄激活因子 3 與 Id-1 啟動子結合來實現的。他們進一步研究發現，CD146 可以通過增加 Id-1 表達來促進腫瘤細胞基質金屬蛋白酶 2 分泌，以提高其侵襲力。此外，Ma 等[58]發現 CD146 表達與 STAT3/Twist 和 ERK 通路的激活成正相關。CD146 可以通過 CD146/STAT3/Twist 通路來抑制 E 型鈣黏蛋白合成，并通過 CD146/ERK 通路來促進 N 型鈣黏蛋白生成。這種由 CD146 調節的鈣黏蛋白轉型可以啟動表皮-間質轉換，對腫瘤的轉移具有重要作用。
VEGF 是促血管形成效果最顯著的血管形成因子，其 3 個受體分別為 VEGFR-1（Flt-1）、VEGFR-2（KDR 或 FIk-1）和 VEGFR-3（FIt-3）。Jiang 等[59]發現 CD146 在分子水平上可以直接與內皮細胞上的 VEGFR-2 相互作用，在 VEGF 介導的 VEGFR-2 磷酸化、AKT/p38 MAPKs/NF-κB 通路的激活以及內皮細胞遷移和微血管形成方面具有重要調節作用。體內血管生成實驗證實，VEGF 對 CD146 敲除后的內皮細胞微血管形成的促進作用明顯減弱。
綜上，CD146 廣泛參與了細胞內各種信號通路的轉導，并對細胞的多種功能產生影響。但這些信號通路在 MSCs 是否同樣可被 CD146 激活，還需進一步實驗驗證。
4 小結與展望
過去認為 MSCs 主要是通過增殖并向靶細胞分化、替代以促進損傷組織再生，隨著研究深入，許多研究者認為 MSCs 還可以通過分泌細胞因子來達到改善損傷局部微環境和促進內源性干細胞增殖分化的作用[60]。一些應用 MSCs 進行損傷修復的臨床試驗已經開展，其有效性和安全性也得到了驗證[58]。但 MSCs 的應用仍然存在著一些制約因素，如獲取數量少，在體外培養時易失去其細胞功能和治療潛能，移植后易受體內炎癥環境影響而迅速死亡等。選擇一種細胞功能更加優良的 MSCs 亞群，對于提高治療效果具有重要意義。許多研究已經證實了 CD146+ MSCs 具有更強的增殖、分化、遷移、免疫調節等功能，對組織和器官損傷具有更大治療潛力，應用 CD146+ MSCs 治療一些特定疾病也獲得了比 CD146? MSCs 或傳統貼壁法獲得 MSCs 更佳的效果。除了 CD146，研究者們還發現了一些其他標志物可用于功能性 MSCs 亞群的分選，如 CD271[61]、CD105[62]、CD90[63]、CD49f[64]等。選擇并利用這些功能性 MSCs 亞群治療組織和器官損傷是基于 MSCs 治療策略精準化的體現。然而，相關研究仍處于細胞或小動物模型研究階段，且它們影響 MSCs 細胞功能的分子機制和信號通路還未完全研究清楚，亟需進一步開展更多大動物體內有效性驗證和相關機制的研究。
作者貢獻：郭全義負責綜述構思及設計；查康康負責觀點形成、資料收集和文章撰寫；田廣招參與觀點形成；楊振、孫志強參與資料收集；劉舒云參與文章撰寫指導。
利益沖突：所有作者聲明，在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突。課題經費支持沒有影響文章觀點。
MSCs 是一類起源于中胚層，具有自我更新和多向分化潛能的多能干細胞，已廣泛用于多種組織退變和損傷修復治療中。MSCs 可來源于多種組織，如骨髓、脂肪、臍帶和皮膚等[1]。目前尚無細胞表面標志物可以單獨鑒定 MSCs。隨著研究的深入，越來越多證據表明 MSCs 是一群具有異質性的細胞群體，表達不同表面標志物的 MSCs 可能具有不同的細胞學特點和功能[2]。研究者們已經發現了一些新的細胞表面分子用于分離和鑒定功能性 MSCs 亞群，并將其用于特定疾病模型治療中。這逐漸成為提高 MSCs 治療效果新的研究方向。
CD146，又稱為黑色素瘤細胞黏附分子（MCAM 或 MUC18），于 1987 年首次被 Lehmann 及其同事在黑色素細胞表面發現，是一種屬于免疫球蛋白超家族的黏附分子，主要介導細胞間或細胞與細胞外基質（extracellular matrix，ECM）間的黏附。CD146 曾被報道與黑色素瘤的轉移關系密切[3]。隨后，CD146 又被發現存在于多種細胞表面，如內皮細胞、平滑肌細胞、乳腺上皮細胞、神經細胞等[4]。近年來，研究者們發現 CD146 可以作為 MSCs 的表面標志物，而且 CD146+ MSCs 亞群具有更優越的生物學功能和治療潛力[5]。本文主要總結了 CD146 對 MSCs 不同特性包括增殖、分化、免疫調節等功能的影響，以及 CD146+ MSCs 亞群在疾病治療中的應用，并討論了 CD146 在 MSCs 中作用的潛在信號通路和調節機制，為下一步相關研究提供研究方向。
1 CD146 的表達與調控
CD146 的本質是一種跨膜糖蛋白，由胞外段、跨膜段和胞內段組成，相對分子質量約為 113×103。未成熟的 CD146 還有 1 條位于氨基端前部的信號肽。胞外段包括 1 個 V-V-C2-C2-C2 免疫球蛋白樣結構和 8 個假定的 N-糖基化位點。胞內段則依次包含 1 個埃茲蛋白/根蛋白/膜突蛋白復合體（ezrin-radixin-moesin，ERM）結合點、2 個蛋白激酶 C 識別位點、1 個淋巴細胞微絨毛延伸基序和 1 對上皮細胞基底外側定位基序。可溶性的 CD146 則僅有胞外段，無跨膜段和胞內段。CD146 具有長型和短型兩種異構體，前者表達于包括人在內的大多數動物，后者僅表達于小鼠、犬和鳥類。二者的胞外段和跨膜段相同，區別在于短型 CD146 胞內段僅有 1 個蛋白激酶 C 識別位點[6]。
CD146 的表達受多種因素調控。研究者發現隨著體外培養代數增加，CD146 表達逐漸降低[7]。細胞外環境刺激可以影響 CD146 表達。一些細胞因子如 TNF-α、IL-1α、IL-13、內皮素 1、NGF、TGF-β 等均可增加 CD146 的表達。滲透壓改變如高糖、高 Ca+ 和高環磷酸腺苷也能促進細胞更多地表達 CD146[6]。此外，在低氧環境下 CD146 表達下調，這可能與 CD146+ 細胞主要位于血管周圍有關[8]。CD146 的表達還受表觀遺傳調控。Liu 等[9]發現在前列腺癌細胞中，CD146 啟動子的甲基化可增強 CD146 表達，并與前列腺癌的惡性程度成正相關。
2 CD146 在不同 MSCs 中的作用
CD146 在多種不同來源的 MSCs 中均有表達，其對 MSCs 的克隆形成、增殖、分化、免疫調節等功能的影響也不盡相同。見表 1。
表1
CD146 在不同 MSCs 中的作用
Table1.
The role of CD146 in different MSCs
2.1 BMSCs
BMSCs 是目前研究最多和應用最廣泛的 MSCs 之一。CD146 已被許多研究作為鑒定 BMSCs 的標志物之一。骨髓中的 CD146+ 細胞主要位于血管周圍，在血管周圍微環境調控、骨骼發生和造血支持方面發揮著重要作用；而 CD146? 細胞主要位于骨腔，二者定位的差異提示了它們的成熟度不同[8]。據報道，CD146+ 和 CD146? BMSCs 在體外的克隆形成、增殖和成脂、成骨、成軟骨分化潛能方面無明顯差異，但 CD146+ BMSCs 的遷移能力更強。CD146+ BMSCs 表現出與血管平滑肌細胞類似的特點，如高表達鈣調節蛋白 1 和平滑肌 22α 并具有較強的膠原基質收縮功能[10-11]。更重要的是，CD146+ BMSCs 具有比 CD146? BMSCs 更強的免疫調節能力和細胞因子分泌能力。Bowles 等[13]發現與 CD146? BMSCs 相比，CD146+ BMSCs 在炎癥環境下能夠產生更多的免疫調節和抗炎相關細胞因子；在混合淋巴細胞反應中對外周血單核細胞和 T 細胞具有更強的免疫抑制能力，也能產生更多的調節 T 細胞；在體內能夠促進巨噬細胞從 M1 型向 M2 型極化，減輕膝關節滑膜和脂肪墊的炎癥反應。
傳統貼壁培養法獲取 BMSCs 存在量少且易混雜其他貼壁細胞如巨噬細胞、內皮細胞等的缺點，為了克服這些缺點，Mikael 等[24]直接從人的骨髓中分離出 CD146+CD271+ BMSCs，其具有較強的克隆形成和多向分化能力；繼而他們用人外周血來源水凝膠包被 CD146+CD271+ BMSCs，并用其進行體外骨缺損再生修復實驗，獲得較好效果。Harkness 等[10]將 CD146+ 和 CD146? BMSCs 包埋于免疫缺陷小鼠皮下，8 周后發現兩種細胞均形成了骨組織，CD146? BMSCs 的異位成骨能力更強，但 CD146+ BMSCs 形成骨髓組織的能力明顯強于 CD146? BMSCs，二者相差 10 倍。這可能是因為 CD146+ BMSCs 是一群更“幼稚”的細胞，且具有跨越內皮血管遷移的能力，所以既能形成骨組織，又能形成骨髓組織。Wangler 等[12]探究了 CD146+ 和 CD146? BMSCs 治療退行性椎間盤疾病潛力的差異，他們發現在添加 CC 類趨化因子配體 5 培養條件下或退行性椎間盤器官培養模型中，CD146+ BMSCs 的遷移效率均更高。將兩種細胞經體外成軟骨誘導培養發現，CD146+ BMSCs 組中的硫酸糖胺聚糖/DNA 更高。此外，Tripodo 等[25]發現在原發性骨髓纖維化早期，位于骨髓血管及其分支管腔附近的 CD146+ BMSCs 數量顯著上升，可能與這些細胞參與纖維沉積、血管生成和骨骼形成有關，這為骨髓纖維化的治療提供了新的思路。Mangialardi 等[26]分別從 2 型糖尿病患者和健康人骨髓中分離出 CD146+ 細胞，并對其細胞學特點進行了比較，發現 2 型糖尿病患者骨髓內 CD146+ 細胞的增殖、活性、遷移和血管支持等功能均出現下降，同時內分泌血管形成通路相關的信號分子如 FGF-2、C-X-C 基序趨化配體 12 出現下調，而血管形成抑制分子血管生成素 2 則出現上調，提示骨髓來源 CD146+ 細胞中的這些信號可成為糖尿病相關并發癥的治療靶點。Zhang 等[14]分別將 CD146+ BMSCs 和未分選 BMSCs 與心肌細胞在體外共培養，發現 CD146+ BMSCs 可以更顯著促進心肌細胞增殖并減少其凋亡。將這兩種細胞注射入心肌缺血小鼠模型體內，CD146+ BMSCs 可以更有效地改善心臟功能。
2.2 ADSCs
脂肪組織具有來源充足、獲取創傷小的優勢。將脂肪組織消化、過濾、離心，去除成熟脂肪細胞后可得到血管基質組分（stromal vascular fraction，SVF），SVF 中含有豐富的 MSCs，即 ADSCs[27]。ADSCs 展現出比 BMSCs 更好的增殖[28]和免疫調節能力[29]，因此 ADSCs 也是 MSCs 研究中被許多研究者青睞的細胞類型之一[30]。SVF 由多種細胞組成，包括 MSCs 和非 MSCs。MSCs 主要為內皮祖細胞（CD45?CD31+CD34+）、外膜間質細胞（CD45?CD31?CD146?CD34+）、周細胞（CD45?CD31?CD34?CD146+）；而非 MSCs 含有造血干細胞（CD34+CD45+CD105?CD90?）、內皮細胞（CD45?CD146?CD31+CD34+）、淋巴細胞（CD45+）和其他細胞[31]。外膜間質細胞和周細胞統稱為血管周細胞。有學者認為 ADSCs 可能起源于血管周細胞，原因是 ADSCs 穩定表達血管周細胞的標志物如 CD146、黑色素瘤硫酸軟骨素蛋白多糖 4 和 α 平滑肌肌動蛋白等，并在細胞表型和功能上與血管周細胞最為相似[32]。與 CD34+CD146? 外膜間質細胞相比，CD34+CD146+ 周細胞體外的血管源性更強，而成骨分化潛能更弱[15]。Lee 等[33]比較了腹部不同脂肪組織（包括淺皮下、深皮下、網膜、腸系膜及腹膜后脂肪）來源 ADSCs 的細胞學特性，他們先發現皮下脂肪來源的 ADSCs 增殖速度最快且 CD146 表達量最高，而后證實了 CD146 表達量與 ADSCs 的擴增速度和成血管能力成正相關。Lauvrud 等[16]也得出了類似結論，他們從人 SVF 中分選出 CD146+ 和 CD146? ADSCs，發現 CD146? ADSCs 在體外培養時倍增時間更長，且更易表現出細胞衰老形態，而 CD146+ ADSCs 則表達了更多成血管相關基因如 VEGF-A、血管生成素 1 和 FGF-1，并且在條件培養下形成了更多內皮小管；此外，CD146+ ADSCs 向脂肪分化的能力也明顯強于 CD146? ADSCs。
我們在既往研究[17]中通過基因芯片技術發現與未分選 ADSCs 相比，CD146+ ADSCs 中炎癥調節相關基因表達量更高。將這兩種細胞注射入軟骨缺損大鼠膝關節腔內或包埋于大鼠皮下時，CD146+ ADSCs 可以在炎癥早期更有效地減輕炎癥反應。隨后我們將這兩種細胞種植于軟骨 ECM 支架上，并移植入兔膝關節軟骨缺損處進行關節軟骨再生修復，6 個月后發現 CD146+ ADSCs 移植組的再生軟骨結構和成分均接近正常軟骨，遠期修復效果好于 CD146? ADSCs 移植組。Dvoretskiy 等[34]首次證實 CD146+Lin? 周細胞可以對肌肉的收縮刺激產生反應，從而提高免疫調節和 ECM 重塑相關基因表達。肌肉注射 CD146+Lin? 周細胞雖然不能增加肌纖維長度，但可以增加 ECM 重塑和新生血管形成。Gomes 等[18]發現移植 ADSCs 和 CD146+ ADSCs 均可延長肌萎縮癥小鼠的生存時間，但 CD146+ ADSCs 效果更加明顯，這可能是因為其具有更強的免疫調節和促進血管形成能力。
2.3 臍帶間充質干細胞（umbilical cord derived mesenchymal stem cells，UCMSCs）
近年來，UCMSCs 逐漸成為人們研究的熱點。其優勢表現在：① 臍帶在出生時被丟棄，收集是無創的，在倫理上沒有爭議，能夠提供充足的干細胞來源；② UCMSCs 具有較強的增殖能力和三系分化潛能；③ UCMSCs 具有較低免疫原性。目前已有應用 UCMSCs 的臨床試驗報道[35]。臍帶由臍血管和包繞血管的華通膠組成，因此 UCMSCs 可分為 UCBSCs 和華通膠來源 MSCs（Wharton’s jelly derived MSCs，WJMSCs）。CD146 已被廣泛用于 UCBSCs[36]和 WJMSCs[37]的鑒定。這兩種 MSCs 的形態和三系分化潛能相似，但 UCBSCs 中的 CD146+ 細胞比例高于 WJMSCs，成血管能力也更強[38]。Jin等[19]探究了 MSCs 表面標志物與 UCBSCs 衰老之間的關系，他們發現隨著 UCBSCs 體外培養時間延長，CD146 表達量逐漸降低。與低表達 CD146 的 UCBSCs 相比，高表達 CD146 的 UCBSCs 其增殖和多向分化能力更強，干性標志物表達量更高，而端粒酶活性更弱，且衰老相關基因如 p16、p21、p53 和衰老相關 β-半乳糖苷酶表達更低；同時，下調 CD146 表達可加速 UCBSCs 衰老。這些現象表明 CD146 在 UCBSCs 的衰老過程中發揮著重要作用，并且可用于鑒定衰老的 UCBSCs。這一點也被 Kouroupis 等[39]研究證明。
2.4 DPSCs
牙齦組織中也含有一定量 MSCs（即 DPSCs），其在體外也具有良好的自我更新和多向分化能力[40-41]。DPSCs 表達許多 MSCs 表面標志，其中包括 CD146[42]。CD146 表達量會隨著 DPSCs 在體外培養代數的增加而逐漸降低[43]。Shafiei 等[20]發現 CD146+ DPSCs 的克隆形成能力較強，而 CD146? DPSCs 幾乎不形成克隆。這一點與 Tavangar 等[21]的發現相同，他們還證實了與 CD146? DPSCs 相比，一些耐藥相關基因如 ABCA2、ABCC5-13 和 ABCC5-2 在 CD146+ DPSCs 中表達更高。Matsui 等[22]利用磁珠分選從 DPSCs 中分離出 CD146+ DPSCs 和 CD146? DPSCs，并對它們的細胞學特性進行比較。結果發現在體外培養時，CD146+ DPSCs 具有比 CD146? DPSCs 更強的增殖和成骨、成脂分化能力。更重要的是，他們將 CD146+ 和 CD146? DPSCs 移植入免疫缺陷小鼠體內，發現 CD146+ DPSCs 形成了牙齦樣結構組織，同時表達牙本質基質蛋白 1 和牙本質涎磷蛋白，提示 CD146+ DPSCs 在牙齦再生方面具有更大應用價值。
2.5 其他 MSCs
除了上述常見的 MSCs，研究者們還發現了一些其他組織來源的 MSCs 中也有 CD146 表達。Dmitrieva 等[44]發現骨骼肌中的祖細胞表達一些 MSCs 表面標志物，其中就包括 CD146。CD146 在人牙周根尖囊腫來源 MSCs（periapical cyst MSCs，PCyMSCs）中也有表達，并隨著細胞代數增加而逐漸降低。相反的是，Paduano 等[45]證實低表達 CD146 的 PCyMSCs 其自我更新、克隆形成以及成骨分化能力明顯強于高表達 CD146 的 PCyMSCs。Collins 等[46]從小鼠肺組織中提取出 CD146+ MSCs，發現其可以促進表皮愈合和內皮網狀結構形成，并能夠抑制淋巴細胞增殖。然而，當暴露于低氧環境中時，這種促血管生成和免疫調節作用則會降低。Ulrich 等[23]發現 PLMSCs 也表達 CD146，且 CD146+ PLMSCs 比 CD146? PLMSCs 的成骨分化能力更強，然而二者成脂和成軟骨分化潛能沒有差異。Roson-Burgo 等[47]通過轉錄組測序對比發現，PLMSCs 中 CD146 的 mRNA 表達量高于 BMSCs。Pilz 等[48]則報道了相反結果，他們通過流式細胞術檢測發現，BMSCs 的 CD146 表達量明顯高于 PLMSCs，同時 BMSCs 的成骨分化能力也強于 PLMSCs。這可能是由于他們所檢測的 CD146 基因表達水平（mRNA 和蛋白水平）不同，且 CD146 表達受多種因素調控，因此還需進一步實驗加以驗證。
3 CD146 相關信號轉導通路
除了介導細胞與細胞、細胞與 ECM 的黏附以外，作為一個跨膜分子，CD146 還參與了一系列細胞信號轉導過程。AKT 是一種絲氨酸/蘇氨酸特異性蛋白激酶，是細胞內關鍵的信號轉導分子，在生長、增殖、凋亡、轉錄以及蛋白質合成等多種細胞功能的調控中發揮重要作用。PI3K 和 mTORC2 均能在絲氨酸 473 位點將 AKT 磷酸化，從而導致其激活[49-50]。Li 等[51]發現 CD146 和 AKT 的表達可以互相影響，持續活化的 AKT 可以上調細胞中 CD146 表達量，而 CD146 過表達則可以激活細胞內 AKT 并抑制 Bcl2 細胞死亡拮抗劑，從而抑制細胞凋亡。此外，Xu 等[52]證實了生長因子可以磷酸化 CD146 胞內段，磷酸化 CD146 與 mTORC2 的亞單元 Rictor 結合形成 CD146-Rictor/mTORC2 復合物來激活 mTORC2，進而促進細胞的增殖和生存。
RhoA 是 Rho 家族成員之一，其主要效應蛋白 ROCK 可以通過磷酸化活化多種下游底物，包括 ERM、肌球蛋白輕鏈、肌球蛋白磷酸酶和 LIM 激酶等，從而參與調節細胞的運動和遷移[53-54]。Luo 等[55]報道了 CD146 可以招募 ERM 蛋白，CD146? ERM 復合物可以結合小 G 蛋白的抑制分子 Rho-GDI 進而激活 RhoA，活化的 RhoA 又可以促進包括 ERM 在內的下游蛋白磷酸化，進而增加細胞遷移。此外，Rho-PI4P5K 通路的激活又能進一步增加 CD146? ERM 復合物的形成。Id1 是 Id 蛋白家族成員之一，研究發現 Id1 高表達可促進腫瘤細胞遷移[56]。Zigler 等[57]將 CD146 基因敲除后，發現細胞內 Id-1 的量明顯減少，繼而通過免疫共沉淀證實這一過程是通過高表達的轉錄激活因子 3 與 Id-1 啟動子結合來實現的。他們進一步研究發現，CD146 可以通過增加 Id-1 表達來促進腫瘤細胞基質金屬蛋白酶 2 分泌，以提高其侵襲力。此外，Ma 等[58]發現 CD146 表達與 STAT3/Twist 和 ERK 通路的激活成正相關。CD146 可以通過 CD146/STAT3/Twist 通路來抑制 E 型鈣黏蛋白合成，并通過 CD146/ERK 通路來促進 N 型鈣黏蛋白生成。這種由 CD146 調節的鈣黏蛋白轉型可以啟動表皮-間質轉換，對腫瘤的轉移具有重要作用。
VEGF 是促血管形成效果最顯著的血管形成因子，其 3 個受體分別為 VEGFR-1（Flt-1）、VEGFR-2（KDR 或 FIk-1）和 VEGFR-3（FIt-3）。Jiang 等[59]發現 CD146 在分子水平上可以直接與內皮細胞上的 VEGFR-2 相互作用，在 VEGF 介導的 VEGFR-2 磷酸化、AKT/p38 MAPKs/NF-κB 通路的激活以及內皮細胞遷移和微血管形成方面具有重要調節作用。體內血管生成實驗證實，VEGF 對 CD146 敲除后的內皮細胞微血管形成的促進作用明顯減弱。
綜上，CD146 廣泛參與了細胞內各種信號通路的轉導，并對細胞的多種功能產生影響。但這些信號通路在 MSCs 是否同樣可被 CD146 激活，還需進一步實驗驗證。
4 小結與展望
過去認為 MSCs 主要是通過增殖并向靶細胞分化、替代以促進損傷組織再生，隨著研究深入，許多研究者認為 MSCs 還可以通過分泌細胞因子來達到改善損傷局部微環境和促進內源性干細胞增殖分化的作用[60]。一些應用 MSCs 進行損傷修復的臨床試驗已經開展，其有效性和安全性也得到了驗證[58]。但 MSCs 的應用仍然存在著一些制約因素，如獲取數量少，在體外培養時易失去其細胞功能和治療潛能，移植后易受體內炎癥環境影響而迅速死亡等。選擇一種細胞功能更加優良的 MSCs 亞群，對于提高治療效果具有重要意義。許多研究已經證實了 CD146+ MSCs 具有更強的增殖、分化、遷移、免疫調節等功能，對組織和器官損傷具有更大治療潛力，應用 CD146+ MSCs 治療一些特定疾病也獲得了比 CD146? MSCs 或傳統貼壁法獲得 MSCs 更佳的效果。除了 CD146，研究者們還發現了一些其他標志物可用于功能性 MSCs 亞群的分選，如 CD271[61]、CD105[62]、CD90[63]、CD49f[64]等。選擇并利用這些功能性 MSCs 亞群治療組織和器官損傷是基于 MSCs 治療策略精準化的體現。然而，相關研究仍處于細胞或小動物模型研究階段，且它們影響 MSCs 細胞功能的分子機制和信號通路還未完全研究清楚，亟需進一步開展更多大動物體內有效性驗證和相關機制的研究。
作者貢獻：郭全義負責綜述構思及設計；查康康負責觀點形成、資料收集和文章撰寫；田廣招參與觀點形成；楊振、孫志強參與資料收集；劉舒云參與文章撰寫指導。
利益沖突：所有作者聲明，在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突。課題經費支持沒有影響文章觀點。
