乳腺干细胞
乳腺
乳腺是一种管-泡结构腺体，由多个管状分支和囊泡结构（小叶）组成，哺乳期管状结构与小叶相连。小鼠乳腺上皮埋于脂肪垫中，但人乳腺上皮包埋于纤维脂肪结缔组织中，而纤维组织与上皮紧密接触。在人和小鼠乳腺中，上皮由两种上皮细胞组成：腔上皮细胞和肌上皮细胞。腔上皮细胞为方形或柱状，排列于乳腺管或小叶腔，在哺乳期与乳汁分泌有关。肌上皮细胞表达平滑肌肌动蛋白，具有收缩功能，位于腔上皮下接近基底膜附近。大约3-8%乳腺上皮细胞不表达终末分化表型，在细胞级系中可能处于更高的位置1，2。人们推测，乳腺上皮的生成和维持是通过乳腺干细胞（mammary stem cells, MaSC）完成的。MaSC具有自我更新能力，是产生乳腺管状和小叶状结构的基础，能分化为所有系列乳腺上皮细胞。近来的研究提示，乳腺癌是由于乳腺干细胞或接近干细胞水平的祖细胞病变引起3，因此，乳腺干细胞的研究越来越受到肿瘤学家的重视。
小鼠乳腺干细胞
1998年，Kordan和Smith等研究证实，单个的小鼠乳腺上皮细胞可以自我更新，并产生管状和小叶状上皮细胞，因此符合MaSC的标准4。MaSC广泛存在于乳腺分支中，将乳腺上皮的任何一段移植到去除上皮的脂肪垫上，就能重建上皮细胞，最多可以连续移植7次才失去重建能力5-8。这些重建管状和小叶状上皮细胞的乳腺细胞，称为乳腺重建单位（mammary repopulating units, MRU）。MRU在青春期发育过程中乳腺管的膨胀末端分布最广，而在分泌乳汁的小叶含量最低1，2。透射电子显微镜下，乳腺组织中有一群发亮的小细胞（称为小光亮细胞，small light cells, SLC），可能是MaSC或与其水平相近的祖细胞1,2。这些细胞位于乳腺上皮组织，比例为3%，不存在于处于生长停滞期上皮9。SLC细胞能进行有丝分裂，且能形成腔状或肌上皮细胞，因此，不可能是跨过上皮细胞层的淋巴细胞。可惜的是，没有对这群在形态上定义为SLC的细胞进行进一步的功能研究，也没有建立分离SLC的方法。
另外，有研究者推测在青春发育阶段，位于乳腺管延长端的帽细胞也可能是MaSC10-12。帽细胞只存在于腺管末端，低表达腔上皮和肌上皮特有的标志。有研究者认为，这些细胞可能是啮齿类动物乳腺干细胞10-12。但是，也有作者认为，这些帽细胞只是肌上皮祖细胞，与腺管发育过程中腺管的延伸有关13。像SLC一样，也没有功能试验证明帽细胞具有重建上皮结构的功能。
Welm等的实验首次表明， Sca-1阳性细胞富含MRU；将细胞移植给去除脂肪垫的小鼠后，能够重建管-叶结构14。随后的研究又证明，Sca-1阳性细胞群中低表达Sca-1的细胞富含MRU，这群细胞的表型特征为CD45-，TER119-，CD31-， lin-，CD24+，CD29hi，CD49fhi；利用上述标记筛选细胞，每20-90个细胞中就有一个MRU15，16。这些MRU细胞符合MaSC的标准，单个细胞首次或再次移植，均可产生乳腺组织16。免疫组织化学分析显示，这群富含MRU的细胞不表达雌激素和孕酮受体17。集落形成细胞（CFC）实验显示，乳腺细胞中的CFC存在于lin-/CD24hi的腔上皮细胞中，而且，大多数的CFC雌激素受体阴性15,16,18。有一群CFC存在于基底膜，表型为lin-/CD24lo ，能产生肌上皮细胞19。
将乳腺内皮细胞极限稀释，然后输注给去除脂肪垫的小鼠，发现细胞群体中含有管状或小叶上皮定向祖细胞，两者均来源于MaSC20,21。目前，尚不清楚这两种祖细胞的表型特点及在组织中的丰度。另一种乳腺上皮祖细胞与妊娠有关，在第一次妊娠时出现，二次妊娠时发育为上皮祖细胞21，22。17，18 这群细胞先进行产乳细胞分化，在妊娠后乳腺再塑期并不发生凋亡；相反，细胞分布于腔状上皮内，在以后再次妊娠时作为小叶祖细胞发挥作用。
人乳腺干细胞
早期的实验多利用CFC检定乳腺上皮中原始细胞的存在。实验表明，人乳腺上皮内存在三种祖细胞：腔上皮定向祖细胞（EpCAMhi/CD49f+/MUC1+）、肌上皮定向祖细胞以及能向腔上皮和肌上皮分化的双向祖细胞（EpCAMlo/CD49fhi/MUC1-）23-26。将双向祖细胞连续传代发现，肌上皮祖细胞是双向祖细胞的子代细胞24。
与小鼠MRU相比，检测人MRU比较困难，这是由于缺乏合适的上皮与基质相互作用机制，人乳腺细胞不易在去除上皮的脂肪垫上生长27。为此，有人先将乳腺成纤维细胞接种于脂肪垫上，使之人源化，之后接种人乳腺上皮细胞单细胞悬液；或者，将人乳腺上皮细胞单细胞悬液接种于胶原或Matrigel中，然后掩埋于动物皮下或肾外膜下28-30。经过上述处理，接种于肾外膜下的人乳腺上皮细胞，组织化学分析酷似人乳腺上皮，包括极化的β-酪蛋白阳性腔上皮细胞（受体鼠受孕时）、雌激素受体阳性的腔细胞以及 表达平滑肌肌动蛋白的肌上皮细胞30。必须指出的是，这种体内测定乳腺上皮细胞的方法，可能只代表一个没有任何自我更新能力的多系祖细胞。为使标准更加严格，植入小鼠4周后将胶取出，获取其中的细胞，进行CFC培养。除进行MRU定量外，CFC技术尚能间接反映能产生体内表皮细胞的植入细胞，是否含有原始子代祖细胞及双向祖细胞。流式细胞学分析发现，这些四周后取出的细胞表型为EpCAMloCD49fhi，表明MRU是一种基底细胞30。这种表型特征与双向祖细胞相同，但是，两种细胞是否有重叠性尚不清楚。最近的研究提示，MRU高表达醛脱氢酶（aldehyde dehydrogenase，ALDH) 31。
将人乳腺上皮细胞接种于无血清培养基中，阻止细胞贴壁生长，即可形成三维结构的集落，称为乳腺球（mammospheres），以区分在三维基质内形成的小叶结构33-36。乳腺球结构与神经干细胞体外培养中的神经球相似。将乳腺球分散后细胞体现一定的自我更新能力，且富含多潜能上皮祖细胞。乳腺球的启始细胞可能为乳腺干细胞，如此，将为乳腺研究提供一个崭新而有重要意义的途径。
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编辑: gaowei2010
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