特络细胞——一种新的间质细胞的鉴定及其在肝脏中的功能

曹燕 王菲 肖俊杰 杨长青

·综 述·

特络细胞
——一种新的间质细胞的鉴定及其在肝脏中的功能

曹燕 王菲 肖俊杰 杨长青

特络细胞（Telocytes，TCs）是近年来发现的一种新的间质细胞类型，这种细胞类型具有独特的细胞形态：较小的胞体，极细长的念珠样延伸突触（Telopodes），可达近百微米，并相互连接形成复杂的3D间质网络。电镜及免疫组化是TCs的主要鉴定手段。TCs免疫表型较为特殊，可同时表达C-kit、CD34等干性细胞标志物和Vimentin、PDGFR等间质细胞标志物。研究证实，TCs的分布具有物种普遍性和器官普遍性，而最近的研究也发现，TCs存在于哺乳类动物的肝脏中，并且对肝脏再生可能有关键性作用。现将TCs研究的最新进展、TCs在肝脏中的分布特点及其潜在的功能综述如下。

一、起源及形态特征

（一）起源及命名

100多年前，西班牙神经解剖学家Ramon Santiago y Cajal首次报道了胃肠道基层中一种特殊间质细胞类型的存在，其外形与神经细胞极为相似，且主要存在于平滑肌细胞与神经末梢之间的间隙中，并可用神经细胞的特异性染色（甲基蓝和嗜银染色）标记，因此Cajal将其命名为“间质神经细胞”。在20世纪70年代，人们又通过电镜在胃肠道基层发现一种特殊的细胞类型，与之前Cajal发现的细胞类型极为相似，但却可以很明确地肯定不是神经细胞。因此，科学家们将其重新命名为Cajal间质细胞（Interstitial Cells of Cajal，ICCs），并认为其是胃肠动力发生的起搏细胞。之后，许多人都致力于研究ICCs是否在除了胃肠道之外的器官或组织中存在，然而他们在尿道、生殖器官、胰腺、乳腺、血管、心脏等多个器官中发现了另一种特殊的细胞类型，与ICCs相似，但并不完全相同，并将这类细胞命名为Cajal样间质细胞（Interstitial Cajal-like Cells，ICLCs）。随后的研究证明，这一新发现的间质细胞在形态学上与典型的ICCs较为相似，Popescu等人通过大量的实验和研究证明［1-4］，在电镜下可以观察到ICLCs非常特殊的细胞形态和结构，可以将其与ICCs以及别的类型的间质细胞较为显著地区分开来。除了电镜下的超微结构，它们在免疫学表型上也存在明显的差异［5-7］，因此在2010年，为了避免与ICCs以及其他间质细胞混淆，根据这类细胞的超微结构特征和免疫表型，Popescu团队将ICLCs重新命名为Telocytes，即特络细胞。

（二）形态特征

1.TCs的形态特点

TCs是一种特殊的间质细胞类型，主要分布于组织和器官的基质中，并且通过不同的细胞连接类型和多种细胞（如血管、神经束、免疫细胞、其他TCs等）之间连接形成一个广泛的3D网络，并且通过这样一个网络整合了血管、神经、免疫等各大系统之间的信息传导和交换。TCs自细胞体向外有一个特殊的延长部分，Popescu团队将其命名为Telopodes（Tps），TCs胞体较小，其形态一般由其延伸出的Tps的数量决定，一般多为三角形（3个Tps）或者纺锤形（2个Tps），而Tps则类似于神经胶质细胞的突触，与之不同的是，Tps主要由细长部分（podomers）和膨大部分（podoms）构成。Tps是TCs的特征性结构，具有以下几个特点（图1）：①每个TC可有1-5个Tps，常见的一般为2-3个②Tps的分支多呈现为树杈状③每个Tp的长度通常在数十微米左右，一般不超过100微米④Tps的podomers和 podoms相互间隔，使Tps形似念珠状⑤podomers即细长部分的直径50-100nm，podoms即膨大部分，直径在150nm-500nm，含有丰富的线粒体、内质网和微囊泡等⑥Tps可以通过相互连接，形成3D的间质网路［8］。通常在一张切片中很难观察到一个完整的TC，因为TCs细胞体延伸出的Tps较长，且粗细不均成念珠状蜿蜒，故需通过连续切片的衔接，将多个透射电镜的图像连接起来，才可观察到一个较为完整的C的形态［9］。

图1 特络细胞的形态

2.TCs与成纤维细胞的超微结构区别

成纤维细胞是组织中丰度较高的一种间质细胞，与之相比，TCs有着明显的超微结构特征。除了TCs具有特征性的Tps外，胞体上也有较为明显的差别。1、TCs的胞体较小，通常是一个椭圆形或梭形的细胞核外（也可为三角形或多边形，由Tps的数量决定，由于TCs常见2～3个Tps，因此椭圆形或梭形核常见）包裹了少量细胞质，而成纤维细胞的胞体较大，通常成多边形；2、TCs细胞质中含有少量的线粒体和高尔基复合体；成纤维细胞的胞体中则含有丰富的高尔基复合体和粗面内质网［10］。

二、形态观察和鉴定方法

有多种形态学方法可以作为观察TCs的技术手段，如电镜（Electron Microscopy，EM）、电子显微断层成像术（Electron Microscope Tomography，ET）、透射电子显微镜（Transmission electron microscopy，TEM）、免疫荧光（Immunofluorescence，IF）、免疫组织化学（Immunohistochemistry，IHC）等，目前应用于研究TCs形态观察和鉴定最常用的方法主要为TEM和IHC，这两者分别通过镜下观察TCs的形态及其微结构与其他细胞类型区分，或根据其表达的生物学标志以达到鉴定TCs的目的。

（一）透射电子显微镜（TEM）

TEM是目前最常用、也是最佳观察TCs的技术手段，它可以清晰地观察到TCs形态特点及其内部的超微结构，包括Tps的膨大部分（podoms）中所含有的线粒体、内质网、膜小凹以及其分泌的微囊泡等，亦可观察到TCs与邻近细胞的连接关系。如Popescu团队用TEM观察到 Tps与周围的神经末梢，毛细血管，卫星细胞等细胞类型之间有紧密连接［11］。再如Hinescu M.E等人通过TEM在胸膜的间皮下充满胶原基质和弹性纤维的腔隙中，观察到丰富的TCs，单核细胞，巨噬细胞，肥大细胞以及神经纤维等，TCs细长的Tps穿梭其中，将各种类型的细胞相互连接起来，形成一个复杂而庞大的细胞网络［12］。因此，TEM对于TCs形态的鉴定和观察是极为重要的。

（二）免疫组织化学（IHC）

IHC主要是通过抗原抗体特异性结合的原理，用酶标抗体使显色剂显示特定的颜色，从而对组织细胞中的抗原进行定位、定性或定量研究的一种技术。IHC主要优点在于操作方便，可行性较高。在TCs的鉴别中，IHC的作用不可小觑。近年来，很多科研团队对TCs标志物表达做了大量的研究。Popescu等人研究通过免疫组化的方法证明TCs可以表达C-kit/CD117、微囊蛋白-1（Caveolin-1），并可分泌血管内皮生长因子（VEGF）［11］。Suciu L.C等人也发现在骨骼肌细胞间隙中的TC可以用免疫荧光观察到其无论在体内或体外培养环境下均表达C-kit/CD117，血小板衍生生长因子受体-β（plateletderived growth factor receptor-β，PDGFR-β），VEGF等细胞因子［13］。通过组化也可以明确将TCs和成纤维细胞及卫星细胞等其他类型的间质细胞区分，如TCs表达C-kit，而成纤维细胞不表达；TCs为Pax7阴性，而卫星细胞表达阳性［11］。

三、在肝脏中的分布和鉴别

近期，有研究［14］通过TEM发现TCs存在于肝脏的Disse间隙中，其形态与在其他器官中发现的TCs类似，有一个椭圆形或者三角形的胞体，2～3个Tps，粗细交替，成念珠状。TCs在小鼠四个肝叶的分布密度无明显差异，各肝叶TCs所占百分比分别为：左叶（1.7±0.6）％，中叶（1.8±0.5）％，右叶（1.9±0.5）％；尾叶（1.8±0.6）％（P=0.823）。TCs可以通过其在肝脏分布的位置、形态、免疫学表型与肝脏其他间质细胞鉴别，比如Kupffer细胞、肝星状细胞等。Kupffer位于肝血窦内，寄居于肝血窦内皮细胞之间或之上。肝星状细胞虽然也定位于Disse间隙中，但TCs形态与免疫学表型与HSCs相差甚远，很容易鉴别（表1）。Rusu等人［15］发现在胚胎肝脏中，通过TEM观察其超微结构鉴定为TCs，发现其均为DOG1+、CD34-，只有少量TC表达C-kit/CD117，而在婴儿的肝脏中则TCs则多数为CD34+、c-kit+，这一研究也间接表明TCs的免疫学表型并不稳定，可随着组织的发育而改变。

四、功能和作用

通常人们认为间质细胞主要由成纤维细胞构成，它可以形成连接细胞并填充细胞间隙的细胞外基质。实际上成纤维细胞主要产生细胞外基质（主要是胶原蛋白），更倾向于结构支持作用；而TCs则主要是调控细胞分化，更倾向于功能性。

（一）机械支持

TCs是间质细胞类型的一种，分布于多种组织和器官的基质中［4，16-21］，并且通过与血管、神经束、免疫细胞等各种细胞类型之间的连接形成一个广泛的3D间质网络，具有间质细胞通有的机械支持的作用［22］。

（二）组织再生与修复

迄今为止，已经发现TCs在多个组织和器官中具有潜在的再生和修复功能。Suciu等［23］通过时差视频显微技术（timelapse videomicroscopy）发现体外培养的TCs在运动时会将其Tps末端的膨大部分留在原处，作为邻近细胞（包括其他TCs）运动轨迹的向导，从而形成一个复杂而庞大的细胞网络，并参与心肌祖细胞的迁移和分化，因此可以推断TCs在心肌修复的过程中起到关键的作用。另有研究［24］证明在大鼠心肌梗死模型中，心肌中的TCs密度会先下降继而在2周左右的时候出现明显的增加，并且在心梗同时移植到心脏梗死缺血区域的TCs可以缩小心肌梗死的范围，并增强心肌细胞的功能。在心肌缺血后在心梗区域重建TCs网络可能对心肌细胞结构及功能的再生形成起正向作用。Bani等［25］也发现胚胎时期的小鼠心脏便开始出现TCs，一直持续到其成年。在心脏发育过程中，TCs一直围绕心肌细胞生长，并使心肌细胞聚集形成心肌细胞群。TCs可以营养支持心肌祖细胞并诱导其分化，可以推测TCs在缺血性心肌损伤中对心肌修复和再生有一定的作用。在肝脏中，有研究发现［26］，与假手术对照组小鼠相比，在肝脏大部分切除的小鼠模型中，TCs与肝细胞、肝脏卵圆细胞一样具有增多的趋势，并且多数分布于这两种细胞类型的周围，且连接紧密，亦可说明TCs和肝脏的再生有重要关联。另外，在纤维化的肝组织中，TCs的数量明显减少［27］，这也从反面说明TCs的存在与肝细胞的再生有显著相关性。

表1 肝脏中TC和 HSC的区别

（三）促进新生血管的生成

Manole等［28］通过建立的大鼠心肌缺血模型发现，在心肌缺血的边界区域有比较明显的新生血管的形成，而在新生血管的周围环绕着较多的TCs，并且在心肌梗死边缘区域也经常可以发现大量TCs的存在。小鼠的骨骼肌间隙中TCs亦可检测到表达与血管生成相关的细胞因子VEGF和PDGFR-β［13］，因此推测TCs在血管新生过程中起到重要作用。

（四）传递细胞信号

TCs延伸出的Tps与其他实质或间质细胞紧密连接，并通过流出的微囊泡或者外泌体来传递大分子细胞信号。TCs存在于细胞间隙中，并通过其特有的细长Tps可以与更远的细胞形成细胞间连接，也可以通过旁分泌的方式传递细胞信号和细胞因子等［11］。如果TCs要对其他细胞产生调控作用，必然要与发生细胞膜与膜之间的直接接触或者通过释放小囊泡来传递化学物质以达到调控效果，Gherghiceanu等［29］便通过电子断层摄影技术明确观察到TCs与心肌细胞的微纳米接触点（10-15nm），并以此可以推断TCs与其他细胞类型的这种接触方式可以更为直接的发生物质交换，对调控细胞的生理功能起到关键作用。

（五）调控干细胞的分化与增殖

目前发现在某些器官或组织中（如心脏、肺组织等），TCs的定位多在组织干细胞巢的周围，并伸出Tps将干细胞包绕。TCs和干细胞二者之间可有多处膜与膜的连接，因此，TCs被称为干细胞的营养支持细胞，且有可能通过其分泌的或直接交换的大分子物质（微小RNA等）调控干细胞的分化过程。TCs在体外与乳腺癌细胞共培养时发现，TCs可抑制凋亡，促进肿瘤细胞的增殖［30］。有实验证明TCs在神经肌梭（NMSs）的发育过程也起到调控作用［22］。

五、结语

目前，研究已经证明TCs存在于多个空腔脏器（心脏、胃、小肠、胆囊、子宫、输卵管等）及实质脏器（肝、肺、乳腺、胰腺等）甚至皮肤真皮层中［7，18］。但遗憾的是，TCs的生理功能研究还仅仅停留在现象学的层面，很少涉及到机制层面的研究。为此，不少研究者付出了很大的努力，希望从新的角度去探讨TCs可能的作用机制。微小RNA（miRNA）是目前最重要的基因表达调控因子之一，而在TCs中检测出了多种促进血管生成的微小RNA的表达，如miR-10［31］，miR126［32］，miR155［33］，miR-503［34］，let-7famimly［35，36］，同时还有如miR-130a，可以下调抗血管生成基因的表达［37］。能否通过调节相关微小RNA的表达来调控TCs的功能，有可能成为打开TCs生理作用机制之谜的一把钥匙。

与此同时，探讨TCs在疾病中病理作用的研究也刚刚起步，在系统性硬化病［38］和在Crohn病样本中的TCs的数量较正常回肠标本中明显减少，特别在纤维化和结构改变明显的病变组织中，这种现象更为突出［39］。那么，是否可以推测在纤维化的肝组织中也有这种现象的存在。并且，类似的例子不胜枚举，相信通过不断地研究，我们在将来能从现象学深入到TCs的作用机制，充分发掘其在疾病过程中扮演的角色，为肝脏疾病的治疗开启新的序曲。

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2015-04-08）

（本文编辑：冯珉）

200092 上海 同济大学医学院（曹燕）；同济医院消化科（曹燕，王菲，杨长青）；上海大学生命学院（肖俊杰）

杨长青，Email：cqyang@tongji.edu.cn