精原干細胞在男性生殖醫學領域應用現狀

張華鋒趙 佳

1. 山東省青州市人民醫院泌尿外科（青州 262599）;2. 山東省濰坊醫學院附屬益都中心醫院

精原干細胞在男性生殖醫學領域應用現狀

張華鋒1趙 佳2

1. 山東省青州市人民醫院泌尿外科（青州 262599）;2. 山東省濰坊醫學院附屬益都中心醫院

干細胞是具有自我更新、分化和移植后能夠向特定組織種群分化的一類原始細胞。近年來，隨著干細胞技術發展，從基礎醫學到臨床應用（神經系統疾病、血液病、自身免疫性疾病）等治療取得突破性進展。根據其發育階段，干細胞通常被分為胚胎干細胞、成體干細胞。精原干細胞（Spermatogonial stem cells SSCs）隸屬成體干細胞，同樣具有自我更新和分化潛能。

一、精原干細胞的定義及其分化調控

（一）精原干細胞的定義、分類

SSCs是來源于分化程度低的生殖母細胞，一次分裂可形成兩個分化細胞，也可形成一個分化細胞和一個干細胞等獨特復制方式，但這種自我更新和分化方式受到周密調控。

成年鼠睪丸內有35000個SSCs，小鼠精原細胞分為3類：A型、中間型、B型。A型精原細胞中分化程度較低的為單個A型（As）、成對A型（Ap）和鏈狀A型（Aal）。As精原細胞分裂產生由胞質間橋相連的一對Apr，Apr經過有絲分裂成為Aal，Aal進一步分化為A1～A4型中間型和B型精原細胞。哺乳動物的精原細胞分為2個亞群：已分化精原細胞和未分化精原細胞。后者又分為2類，一類是具有自我更新能力的真正的干細胞；另一類是潛在干細胞。

（二）影響精原干細胞分化調控的因素

1. 特定基因對精原干細胞的分化調控：可調控精原干細胞自我更新的基因在SSCs移植、SSCs長期培養模型等生物學研究中發揮重要作用。例如，轉錄抑制子Plzf 的丟失導致精原干細胞趨于分化而不進行自我更新； 八聚體轉錄因子4（OCT4）敲除的精原干細胞無論是體外培養還是移植都無法正常存活，說明SSCs的標志物OCT4對于SSCs的自我更新非常重要[1]。

2. 微環境對精原干細胞的分化調控：SSCs微環境[如其附近的精原細胞、支持細胞、胞外基質（ECM）中的各種生長因子和細胞因子]對精原干細胞的產生、自我更新與分化狀態至關重要，微環境對精原干細胞的調節分為外源性和內源性。外源性通過內分泌、旁分泌運輸到睪丸，間接調控SSCs的增殖和分化；內源性通過復雜的下丘腦-垂體-睪丸等機制作用于SSCs。國外學者Ryser等[2]研究發現，青春期前的精原細胞大多為SSCs，具有干細胞潛能，在支持細胞自我增殖的同時，可生成ECM成分，為SSCs提供生存微環境 。

3. 神經營養因子（GDNF）對精原干細胞的分化調控：GDNF均在鼠睪丸的支持細胞、周肌樣細胞及間質細胞有所表達。大量體內外研究表明，GDNF是精原干細胞自我更新和增殖的關鍵調控因子。

支持細胞分泌的GDNF，以自分泌方式支持前支持細胞分裂增殖，從而促進睪丸發育。管周肌樣細胞分泌GDNF，以旁分泌方式作用于毛細血管內皮細胞GDNF的受體GFR1，從而促進其增殖及分化[3]。

本人對小鼠體外試驗時發現，GDNF對睪丸損傷后的睪丸組織生精功能具有保護和修復作用，同時提高抗氧化酶系統的抗氧化能力，從而改善睪丸生育能力[4, 5]。

4. 其他因素對精原干細胞的分化調控：有研究表明，組蛋白脫乙酰化酶（HDAC）表達下調后表現出的干細胞自我更新能力下降和分化標志物上調（Sirt4），可能與染色體重塑有關[6,7]。

Ets轉錄子調控在胚胎發生早期的血細胞生成、血管發生中，對其增殖分化凋亡發揮作用。國外學者等[8,9]研究發現，小鼠的Ets變異基因5（Etv5）被破壞后，在第一次生精過程中SSCs明顯降低，且僅在支持細胞上有表型，進一步發現其支持細胞趨化因子9（CCL9），精原干細胞上有cc型趨化因子受體1（CCR1），兩者相互吸引趨化，但這吸引趨化由Etv5表達體現，從而Etv5-/-的小鼠中會丟失精原干細胞。

二、精原干細胞的應用現狀

小鼠的SSCs體外能完成生精過程，并培養出精子。近年來，此技術在其他物種體外培養也逐漸發展，包括貓、甚至還有人類[10,11]。

體外試驗顯示，通過應用細胞移植、組織培養等方式，精原干細胞分化為精子細胞和成熟精子已成熟[12]，此為臨床研究提供重要參考價值。

體內試驗顯示，學者通過顯微注射的方法已成功進行了精原干細胞移植到受體睪丸的生精小管中，并觀察到了在受體的生精小管中有來自供體的生殖細胞。在之后研究顯示，此移植成功率受種屬差異睪丸微環境的影響，該研究對SSCs的再次認識開啟了新的篇章[13]。

也有學者研究發現，在小鼠睪丸體內，精原干細胞移植后多數分布于生精小管內，少量在生精小管基膜處， 移植1、2個月之后，移植的精原干細胞沿著生精小管縱向不斷擴增，形成細胞網或鏈 ，持續進行精子發生過程。

精原干細胞移植的最終目標，是實現臨床不育治療。在青春期前或青春期，對精原干細胞進行合理凍存，對睪丸惡性腫瘤后導致的永久性無精子癥患者，提供了日后生育的可能性。 其次，對成年以后患有生殖系統疾病，并導致睪丸生精功能嚴重損傷的患者，可利用SSCs移植恢復治療[14]。

三、展望

在生殖醫學領域，人們對精原干細胞最大的期望是通過移植干細胞進行修復、重塑生精過程，甚至可通過應用于臨床的細胞因子，達到最終治療目的。但SSCs的數量極少，同時缺乏明確的表面標志物及分化抗原特征，現有醫學技術無法得到高純度的SSCs，同時還涉及移植后可接受性、安全性，甚至在倫理道德上認可性，這些都需要得到保證。

相信，隨著醫學細胞治療時代的發展，技術手段和相關科技領域的共同進步，SSCs在男性生殖醫學領域發展將呈現嶄新的篇章。

干細胞; 生精上皮; 不育, 男性

1 Dann CT, Alvarado AL, Molyneux LA,et al. Stem Cells2008; 26(11): 2928-2937

2 Ryser S, Glauser D, Vigier M,et al. BMC Genomics2011; 12: 29

3 Caires K, Broady J, McLean D.J Endocrinol2010; 205(2): 133-145

4 張華鋒, 趙佳. 中國男科學雜志 2013; 27(7): 7-9

5 邱勝華, 莊會文, 張華鋒, 等. 中華男科學雜志 2013; 19(7): 612-616

6 Lee S, Park JR, Seo MS,et al. Cell Prolif2009; 42(6): 711-720

7 Kofman AE, Huszar JM, Payne CJ.Stem Cell Rev2013; 9(1): 59-64

8 Shaikhibrahim Z, Wernert N.Int J Oncol2012; 40(6): 1748-1754

9 Simon L, Ekman GC, Garcia T, et al.Stem Cells2010; 28(10): 1882-1892

10 Tiptanavattana N, Thongkittidilok C, Techakumphu M,et al. J Reprod Dev2013; 59(2): 189-195

11 Lim JJ, Kim HJ, Kim KS,et al. Biomed Res Int2013; 2013: 143028

12 Sato T, Katagiri K, Gohbara A,et al. Nature2011; 471(7339): 504-507

13 Ishii K, Kanatsu-Shinohara M, Shinohara T.J Reprod Dev. 2014; 60(1):37-46

14 Piravar Z, Jeddi-Tehrani M, Sadeghi MR,et al. J Reprod Infertil2013; 14(1): 17-22

（2014-02-10收稿）

10.3969/j.issn.1008-0848.2014.06.020

R 698.2