MSCs 是一类起源于中胚层，具有自我更新和多向分化潜能的多能干细胞，已广泛用于多种组织退变和损伤修复治疗中。MSCs 可来源于多种组织，如骨髓、脂肪、脐带和皮肤等[1]。目前尚无细胞表面标志物可以单独鉴定 MSCs。随着研究的深入，越来越多证据表明 MSCs 是一群具有异质性的细胞群体，表达不同表面标志物的 MSCs 可能具有不同的细胞学特点和功能[2]。研究者们已经发现了一些新的细胞表面分子用于分离和鉴定功能性 MSCs 亚群，并将其用于特定疾病模型治疗中。这逐渐成为提高 MSCs 治疗效果新的研究方向。
CD146，又称为黑色素瘤细胞黏附分子（MCAM 或 MUC18），于 1987 年首次被 Lehmann 及其同事在黑色素细胞表面发现，是一种属于免疫球蛋白超家族的黏附分子，主要介导细胞间或细胞与细胞外基质（extracellular matrix，ECM）间的黏附。CD146 曾被报道与黑色素瘤的转移关系密切[3]。随后，CD146 又被发现存在于多种细胞表面，如内皮细胞、平滑肌细胞、乳腺上皮细胞、神经细胞等[4]。近年来，研究者们发现 CD146 可以作为 MSCs 的表面标志物，而且 CD146+ MSCs 亚群具有更优越的生物学功能和治疗潜力[5]。本文主要总结了 CD146 对 MSCs 不同特性包括增殖、分化、免疫调节等功能的影响，以及 CD146+ MSCs 亚群在疾病治疗中的应用，并讨论了 CD146 在 MSCs 中作用的潜在信号通路和调节机制，为下一步相关研究提供研究方向。
1 CD146 的表达与调控
CD146 的本质是一种跨膜糖蛋白，由胞外段、跨膜段和胞内段组成，相对分子质量约为 113×103。未成熟的 CD146 还有 1 条位于氨基端前部的信号肽。胞外段包括 1 个 V-V-C2-C2-C2 免疫球蛋白样结构和 8 个假定的 N-糖基化位点。胞内段则依次包含 1 个埃兹蛋白/根蛋白/膜突蛋白复合体（ezrin-radixin-moesin，ERM）结合点、2 个蛋白激酶 C 识别位点、1 个淋巴细胞微绒毛延伸基序和 1 对上皮细胞基底外侧定位基序。可溶性的 CD146 则仅有胞外段，无跨膜段和胞内段。CD146 具有长型和短型两种异构体，前者表达于包括人在内的大多数动物，后者仅表达于小鼠、犬和鸟类。二者的胞外段和跨膜段相同，区别在于短型 CD146 胞内段仅有 1 个蛋白激酶 C 识别位点[6]。
CD146 的表达受多种因素调控。研究者发现随着体外培养代数增加，CD146 表达逐渐降低[7]。细胞外环境刺激可以影响 CD146 表达。一些细胞因子如 TNF-α、IL-1α、IL-13、内皮素 1、NGF、TGF-β 等均可增加 CD146 的表达。渗透压改变如高糖、高 Ca+ 和高环磷酸腺苷也能促进细胞更多地表达 CD146[6]。此外，在低氧环境下 CD146 表达下调，这可能与 CD146+ 细胞主要位于血管周围有关[8]。CD146 的表达还受表观遗传调控。Liu 等[9]发现在前列腺癌细胞中，CD146 启动子的甲基化可增强 CD146 表达，并与前列腺癌的恶性程度成正相关。
2 CD146 在不同 MSCs 中的作用
CD146 在多种不同来源的 MSCs 中均有表达，其对 MSCs 的克隆形成、增殖、分化、免疫调节等功能的影响也不尽相同。见表 1。
表1
CD146 在不同 MSCs 中的作用
Table1.
The role of CD146 in different MSCs
2.1 BMSCs
BMSCs 是目前研究最多和应用最广泛的 MSCs 之一。CD146 已被许多研究作为鉴定 BMSCs 的标志物之一。骨髓中的 CD146+ 细胞主要位于血管周围，在血管周围微环境调控、骨骼发生和造血支持方面发挥着重要作用；而 CD146− 细胞主要位于骨腔，二者定位的差异提示了它们的成熟度不同[8]。据报道，CD146+ 和 CD146− BMSCs 在体外的克隆形成、增殖和成脂、成骨、成软骨分化潜能方面无明显差异，但 CD146+ BMSCs 的迁移能力更强。CD146+ BMSCs 表现出与血管平滑肌细胞类似的特点，如高表达钙调节蛋白 1 和平滑肌 22α 并具有较强的胶原基质收缩功能[10-11]。更重要的是，CD146+ BMSCs 具有比 CD146− BMSCs 更强的免疫调节能力和细胞因子分泌能力。Bowles 等[13]发现与 CD146− BMSCs 相比，CD146+ BMSCs 在炎症环境下能够产生更多的免疫调节和抗炎相关细胞因子；在混合淋巴细胞反应中对外周血单核细胞和 T 细胞具有更强的免疫抑制能力，也能产生更多的调节 T 细胞；在体内能够促进巨噬细胞从 M1 型向 M2 型极化，减轻膝关节滑膜和脂肪垫的炎症反应。
传统贴壁培养法获取 BMSCs 存在量少且易混杂其他贴壁细胞如巨噬细胞、内皮细胞等的缺点，为了克服这些缺点，Mikael 等[24]直接从人的骨髓中分离出 CD146+CD271+ BMSCs，其具有较强的克隆形成和多向分化能力；继而他们用人外周血来源水凝胶包被 CD146+CD271+ BMSCs，并用其进行体外骨缺损再生修复实验，获得较好效果。Harkness 等[10]将 CD146+ 和 CD146− BMSCs 包埋于免疫缺陷小鼠皮下，8 周后发现两种细胞均形成了骨组织，CD146− BMSCs 的异位成骨能力更强，但 CD146+ BMSCs 形成骨髓组织的能力明显强于 CD146− BMSCs，二者相差 10 倍。这可能是因为 CD146+ BMSCs 是一群更“幼稚”的细胞，且具有跨越内皮血管迁移的能力，所以既能形成骨组织，又能形成骨髓组织。Wangler 等[12]探究了 CD146+ 和 CD146− BMSCs 治疗退行性椎间盘疾病潜力的差异，他们发现在添加 CC 类趋化因子配体 5 培养条件下或退行性椎间盘器官培养模型中，CD146+ BMSCs 的迁移效率均更高。将两种细胞经体外成软骨诱导培养发现，CD146+ BMSCs 组中的硫酸糖胺聚糖/DNA 更高。此外，Tripodo 等[25]发现在原发性骨髓纤维化早期，位于骨髓血管及其分支管腔附近的 CD146+ BMSCs 数量显著上升，可能与这些细胞参与纤维沉积、血管生成和骨骼形成有关，这为骨髓纤维化的治疗提供了新的思路。Mangialardi 等[26]分别从 2 型糖尿病患者和健康人骨髓中分离出 CD146+ 细胞，并对其细胞学特点进行了比较，发现 2 型糖尿病患者骨髓内 CD146+ 细胞的增殖、活性、迁移和血管支持等功能均出现下降，同时内分泌血管形成通路相关的信号分子如 FGF-2、C-X-C 基序趋化配体 12 出现下调，而血管形成抑制分子血管生成素 2 则出现上调，提示骨髓来源 CD146+ 细胞中的这些信号可成为糖尿病相关并发症的治疗靶点。Zhang 等[14]分别将 CD146+ BMSCs 和未分选 BMSCs 与心肌细胞在体外共培养，发现 CD146+ BMSCs 可以更显著促进心肌细胞增殖并减少其凋亡。将这两种细胞注射入心肌缺血小鼠模型体内，CD146+ BMSCs 可以更有效地改善心脏功能。
2.2 ADSCs
脂肪组织具有来源充足、获取创伤小的优势。将脂肪组织消化、过滤、离心，去除成熟脂肪细胞后可得到血管基质组分（stromal vascular fraction，SVF），SVF 中含有丰富的 MSCs，即 ADSCs[27]。ADSCs 展现出比 BMSCs 更好的增殖[28]和免疫调节能力[29]，因此 ADSCs 也是 MSCs 研究中被许多研究者青睐的细胞类型之一[30]。SVF 由多种细胞组成，包括 MSCs 和非 MSCs。MSCs 主要为内皮祖细胞（CD45−CD31+CD34+）、外膜间质细胞（CD45−CD31−CD146−CD34+）、周细胞（CD45−CD31−CD34−CD146+）；而非 MSCs 含有造血干细胞（CD34+CD45+CD105−CD90−）、内皮细胞（CD45−CD146−CD31+CD34+）、淋巴细胞（CD45+）和其他细胞[31]。外膜间质细胞和周细胞统称为血管周细胞。有学者认为 ADSCs 可能起源于血管周细胞，原因是 ADSCs 稳定表达血管周细胞的标志物如 CD146、黑色素瘤硫酸软骨素蛋白多糖 4 和 α 平滑肌肌动蛋白等，并在细胞表型和功能上与血管周细胞最为相似[32]。与 CD34+CD146− 外膜间质细胞相比，CD34+CD146+ 周细胞体外的血管源性更强，而成骨分化潜能更弱[15]。Lee 等[33]比较了腹部不同脂肪组织（包括浅皮下、深皮下、网膜、肠系膜及腹膜后脂肪）来源 ADSCs 的细胞学特性，他们先发现皮下脂肪来源的 ADSCs 增殖速度最快且 CD146 表达量最高，而后证实了 CD146 表达量与 ADSCs 的扩增速度和成血管能力成正相关。Lauvrud 等[16]也得出了类似结论，他们从人 SVF 中分选出 CD146+ 和 CD146− ADSCs，发现 CD146− ADSCs 在体外培养时倍增时间更长，且更易表现出细胞衰老形态，而 CD146+ ADSCs 则表达了更多成血管相关基因如 VEGF-A、血管生成素 1 和 FGF-1，并且在条件培养下形成了更多内皮小管；此外，CD146+ ADSCs 向脂肪分化的能力也明显强于 CD146− ADSCs。
我们在既往研究[17]中通过基因芯片技术发现与未分选 ADSCs 相比，CD146+ ADSCs 中炎症调节相关基因表达量更高。将这两种细胞注射入软骨缺损大鼠膝关节腔内或包埋于大鼠皮下时，CD146+ ADSCs 可以在炎症早期更有效地减轻炎症反应。随后我们将这两种细胞种植于软骨 ECM 支架上，并移植入兔膝关节软骨缺损处进行关节软骨再生修复，6 个月后发现 CD146+ ADSCs 移植组的再生软骨结构和成分均接近正常软骨，远期修复效果好于 CD146− ADSCs 移植组。Dvoretskiy 等[34]首次证实 CD146+Lin− 周细胞可以对肌肉的收缩刺激产生反应，从而提高免疫调节和 ECM 重塑相关基因表达。肌肉注射 CD146+Lin− 周细胞虽然不能增加肌纤维长度，但可以增加 ECM 重塑和新生血管形成。Gomes 等[18]发现移植 ADSCs 和 CD146+ ADSCs 均可延长肌萎缩症小鼠的生存时间，但 CD146+ ADSCs 效果更加明显，这可能是因为其具有更强的免疫调节和促进血管形成能力。
2.3 脐带间充质干细胞（umbilical cord derived mesenchymal stem cells，UCMSCs）
近年来，UCMSCs 逐渐成为人们研究的热点。其优势表现在：① 脐带在出生时被丢弃，收集是无创的，在伦理上没有争议，能够提供充足的干细胞来源；② UCMSCs 具有较强的增殖能力和三系分化潜能；③ UCMSCs 具有较低免疫原性。目前已有应用 UCMSCs 的临床试验报道[35]。脐带由脐血管和包绕血管的华通胶组成，因此 UCMSCs 可分为 UCBSCs 和华通胶来源 MSCs（Wharton’s jelly derived MSCs，WJMSCs）。CD146 已被广泛用于 UCBSCs[36]和 WJMSCs[37]的鉴定。这两种 MSCs 的形态和三系分化潜能相似，但 UCBSCs 中的 CD146+ 细胞比例高于 WJMSCs，成血管能力也更强[38]。Jin等[19]探究了 MSCs 表面标志物与 UCBSCs 衰老之间的关系，他们发现随着 UCBSCs 体外培养时间延长，CD146 表达量逐渐降低。与低表达 CD146 的 UCBSCs 相比，高表达 CD146 的 UCBSCs 其增殖和多向分化能力更强，干性标志物表达量更高，而端粒酶活性更弱，且衰老相关基因如 p16、p21、p53 和衰老相关 β-半乳糖苷酶表达更低；同时，下调 CD146 表达可加速 UCBSCs 衰老。这些现象表明 CD146 在 UCBSCs 的衰老过程中发挥着重要作用，并且可用于鉴定衰老的 UCBSCs。这一点也被 Kouroupis 等[39]研究证明。
2.4 DPSCs
牙龈组织中也含有一定量 MSCs（即 DPSCs），其在体外也具有良好的自我更新和多向分化能力[40-41]。DPSCs 表达许多 MSCs 表面标志，其中包括 CD146[42]。CD146 表达量会随着 DPSCs 在体外培养代数的增加而逐渐降低[43]。Shafiei 等[20]发现 CD146+ DPSCs 的克隆形成能力较强，而 CD146− DPSCs 几乎不形成克隆。这一点与 Tavangar 等[21]的发现相同，他们还证实了与 CD146− DPSCs 相比，一些耐药相关基因如 ABCA2、ABCC5-13 和 ABCC5-2 在 CD146+ DPSCs 中表达更高。Matsui 等[22]利用磁珠分选从 DPSCs 中分离出 CD146+ DPSCs 和 CD146− DPSCs，并对它们的细胞学特性进行比较。结果发现在体外培养时，CD146+ DPSCs 具有比 CD146− DPSCs 更强的增殖和成骨、成脂分化能力。更重要的是，他们将 CD146+ 和 CD146− DPSCs 移植入免疫缺陷小鼠体内，发现 CD146+ DPSCs 形成了牙龈样结构组织，同时表达牙本质基质蛋白 1 和牙本质涎磷蛋白，提示 CD146+ DPSCs 在牙龈再生方面具有更大应用价值。
2.5 其他 MSCs
除了上述常见的 MSCs，研究者们还发现了一些其他组织来源的 MSCs 中也有 CD146 表达。Dmitrieva 等[44]发现骨骼肌中的祖细胞表达一些 MSCs 表面标志物，其中就包括 CD146。CD146 在人牙周根尖囊肿来源 MSCs（periapical cyst MSCs，PCyMSCs）中也有表达，并随着细胞代数增加而逐渐降低。相反的是，Paduano 等[45]证实低表达 CD146 的 PCyMSCs 其自我更新、克隆形成以及成骨分化能力明显强于高表达 CD146 的 PCyMSCs。Collins 等[46]从小鼠肺组织中提取出 CD146+ MSCs，发现其可以促进表皮愈合和内皮网状结构形成，并能够抑制淋巴细胞增殖。然而，当暴露于低氧环境中时，这种促血管生成和免疫调节作用则会降低。Ulrich 等[23]发现 PLMSCs 也表达 CD146，且 CD146+ PLMSCs 比 CD146− PLMSCs 的成骨分化能力更强，然而二者成脂和成软骨分化潜能没有差异。Roson-Burgo 等[47]通过转录组测序对比发现，PLMSCs 中 CD146 的 mRNA 表达量高于 BMSCs。Pilz 等[48]则报道了相反结果，他们通过流式细胞术检测发现，BMSCs 的 CD146 表达量明显高于 PLMSCs，同时 BMSCs 的成骨分化能力也强于 PLMSCs。这可能是由于他们所检测的 CD146 基因表达水平（mRNA 和蛋白水平）不同，且 CD146 表达受多种因素调控，因此还需进一步实验加以验证。
3 CD146 相关信号转导通路
除了介导细胞与细胞、细胞与 ECM 的黏附以外，作为一个跨膜分子，CD146 还参与了一系列细胞信号转导过程。AKT 是一种丝氨酸/苏氨酸特异性蛋白激酶，是细胞内关键的信号转导分子，在生长、增殖、凋亡、转录以及蛋白质合成等多种细胞功能的调控中发挥重要作用。PI3K 和 mTORC2 均能在丝氨酸 473 位点将 AKT 磷酸化，从而导致其激活[49-50]。Li 等[51]发现 CD146 和 AKT 的表达可以互相影响，持续活化的 AKT 可以上调细胞中 CD146 表达量，而 CD146 过表达则可以激活细胞内 AKT 并抑制 Bcl2 细胞死亡拮抗剂，从而抑制细胞凋亡。此外，Xu 等[52]证实了生长因子可以磷酸化 CD146 胞内段，磷酸化 CD146 与 mTORC2 的亚单元 Rictor 结合形成 CD146-Rictor/mTORC2 复合物来激活 mTORC2，进而促进细胞的增殖和生存。
RhoA 是 Rho 家族成员之一，其主要效应蛋白 ROCK 可以通过磷酸化活化多种下游底物，包括 ERM、肌球蛋白轻链、肌球蛋白磷酸酶和 LIM 激酶等，从而参与调节细胞的运动和迁移[53-54]。Luo 等[55]报道了 CD146 可以招募 ERM 蛋白，CD146− ERM 复合物可以结合小 G 蛋白的抑制分子 Rho-GDI 进而激活 RhoA，活化的 RhoA 又可以促进包括 ERM 在内的下游蛋白磷酸化，进而增加细胞迁移。此外，Rho-PI4P5K 通路的激活又能进一步增加 CD146− ERM 复合物的形成。Id1 是 Id 蛋白家族成员之一，研究发现 Id1 高表达可促进肿瘤细胞迁移[56]。Zigler 等[57]将 CD146 基因敲除后，发现细胞内 Id-1 的量明显减少，继而通过免疫共沉淀证实这一过程是通过高表达的转录激活因子 3 与 Id-1 启动子结合来实现的。他们进一步研究发现，CD146 可以通过增加 Id-1 表达来促进肿瘤细胞基质金属蛋白酶 2 分泌，以提高其侵袭力。此外，Ma 等[58]发现 CD146 表达与 STAT3/Twist 和 ERK 通路的激活成正相关。CD146 可以通过 CD146/STAT3/Twist 通路来抑制 E 型钙黏蛋白合成，并通过 CD146/ERK 通路来促进 N 型钙黏蛋白生成。这种由 CD146 调节的钙黏蛋白转型可以启动表皮-间质转换，对肿瘤的转移具有重要作用。
VEGF 是促血管形成效果最显著的血管形成因子，其 3 个受体分别为 VEGFR-1（Flt-1）、VEGFR-2（KDR 或 FIk-1）和 VEGFR-3（FIt-3）。Jiang 等[59]发现 CD146 在分子水平上可以直接与内皮细胞上的 VEGFR-2 相互作用，在 VEGF 介导的 VEGFR-2 磷酸化、AKT/p38 MAPKs/NF-κB 通路的激活以及内皮细胞迁移和微血管形成方面具有重要调节作用。体内血管生成实验证实，VEGF 对 CD146 敲除后的内皮细胞微血管形成的促进作用明显减弱。
综上，CD146 广泛参与了细胞内各种信号通路的转导，并对细胞的多种功能产生影响。但这些信号通路在 MSCs 是否同样可被 CD146 激活，还需进一步实验验证。
4 小结与展望
过去认为 MSCs 主要是通过增殖并向靶细胞分化、替代以促进损伤组织再生，随着研究深入，许多研究者认为 MSCs 还可以通过分泌细胞因子来达到改善损伤局部微环境和促进内源性干细胞增殖分化的作用[60]。一些应用 MSCs 进行损伤修复的临床试验已经开展，其有效性和安全性也得到了验证[58]。但 MSCs 的应用仍然存在着一些制约因素，如获取数量少，在体外培养时易失去其细胞功能和治疗潜能，移植后易受体内炎症环境影响而迅速死亡等。选择一种细胞功能更加优良的 MSCs 亚群，对于提高治疗效果具有重要意义。许多研究已经证实了 CD146+ MSCs 具有更强的增殖、分化、迁移、免疫调节等功能，对组织和器官损伤具有更大治疗潜力，应用 CD146+ MSCs 治疗一些特定疾病也获得了比 CD146− MSCs 或传统贴壁法获得 MSCs 更佳的效果。除了 CD146，研究者们还发现了一些其他标志物可用于功能性 MSCs 亚群的分选，如 CD271[61]、CD105[62]、CD90[63]、CD49f[64]等。选择并利用这些功能性 MSCs 亚群治疗组织和器官损伤是基于 MSCs 治疗策略精准化的体现。然而，相关研究仍处于细胞或小动物模型研究阶段，且它们影响 MSCs 细胞功能的分子机制和信号通路还未完全研究清楚，亟需进一步开展更多大动物体内有效性验证和相关机制的研究。
作者贡献：郭全义负责综述构思及设计；查康康负责观点形成、资料收集和文章撰写；田广招参与观点形成；杨振、孙志强参与资料收集；刘舒云参与文章撰写指导。
利益冲突：所有作者声明，在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突。课题经费支持没有影响文章观点。
MSCs 是一类起源于中胚层，具有自我更新和多向分化潜能的多能干细胞，已广泛用于多种组织退变和损伤修复治疗中。MSCs 可来源于多种组织，如骨髓、脂肪、脐带和皮肤等[1]。目前尚无细胞表面标志物可以单独鉴定 MSCs。随着研究的深入，越来越多证据表明 MSCs 是一群具有异质性的细胞群体，表达不同表面标志物的 MSCs 可能具有不同的细胞学特点和功能[2]。研究者们已经发现了一些新的细胞表面分子用于分离和鉴定功能性 MSCs 亚群，并将其用于特定疾病模型治疗中。这逐渐成为提高 MSCs 治疗效果新的研究方向。
CD146，又称为黑色素瘤细胞黏附分子（MCAM 或 MUC18），于 1987 年首次被 Lehmann 及其同事在黑色素细胞表面发现，是一种属于免疫球蛋白超家族的黏附分子，主要介导细胞间或细胞与细胞外基质（extracellular matrix，ECM）间的黏附。CD146 曾被报道与黑色素瘤的转移关系密切[3]。随后，CD146 又被发现存在于多种细胞表面，如内皮细胞、平滑肌细胞、乳腺上皮细胞、神经细胞等[4]。近年来，研究者们发现 CD146 可以作为 MSCs 的表面标志物，而且 CD146+ MSCs 亚群具有更优越的生物学功能和治疗潜力[5]。本文主要总结了 CD146 对 MSCs 不同特性包括增殖、分化、免疫调节等功能的影响，以及 CD146+ MSCs 亚群在疾病治疗中的应用，并讨论了 CD146 在 MSCs 中作用的潜在信号通路和调节机制，为下一步相关研究提供研究方向。
1 CD146 的表达与调控
CD146 的本质是一种跨膜糖蛋白，由胞外段、跨膜段和胞内段组成，相对分子质量约为 113×103。未成熟的 CD146 还有 1 条位于氨基端前部的信号肽。胞外段包括 1 个 V-V-C2-C2-C2 免疫球蛋白样结构和 8 个假定的 N-糖基化位点。胞内段则依次包含 1 个埃兹蛋白/根蛋白/膜突蛋白复合体（ezrin-radixin-moesin，ERM）结合点、2 个蛋白激酶 C 识别位点、1 个淋巴细胞微绒毛延伸基序和 1 对上皮细胞基底外侧定位基序。可溶性的 CD146 则仅有胞外段，无跨膜段和胞内段。CD146 具有长型和短型两种异构体，前者表达于包括人在内的大多数动物，后者仅表达于小鼠、犬和鸟类。二者的胞外段和跨膜段相同，区别在于短型 CD146 胞内段仅有 1 个蛋白激酶 C 识别位点[6]。
CD146 的表达受多种因素调控。研究者发现随着体外培养代数增加，CD146 表达逐渐降低[7]。细胞外环境刺激可以影响 CD146 表达。一些细胞因子如 TNF-α、IL-1α、IL-13、内皮素 1、NGF、TGF-β 等均可增加 CD146 的表达。渗透压改变如高糖、高 Ca+ 和高环磷酸腺苷也能促进细胞更多地表达 CD146[6]。此外，在低氧环境下 CD146 表达下调，这可能与 CD146+ 细胞主要位于血管周围有关[8]。CD146 的表达还受表观遗传调控。Liu 等[9]发现在前列腺癌细胞中，CD146 启动子的甲基化可增强 CD146 表达，并与前列腺癌的恶性程度成正相关。
2 CD146 在不同 MSCs 中的作用
CD146 在多种不同来源的 MSCs 中均有表达，其对 MSCs 的克隆形成、增殖、分化、免疫调节等功能的影响也不尽相同。见表 1。
表1
CD146 在不同 MSCs 中的作用
Table1.
The role of CD146 in different MSCs
2.1 BMSCs
BMSCs 是目前研究最多和应用最广泛的 MSCs 之一。CD146 已被许多研究作为鉴定 BMSCs 的标志物之一。骨髓中的 CD146+ 细胞主要位于血管周围，在血管周围微环境调控、骨骼发生和造血支持方面发挥着重要作用；而 CD146− 细胞主要位于骨腔，二者定位的差异提示了它们的成熟度不同[8]。据报道，CD146+ 和 CD146− BMSCs 在体外的克隆形成、增殖和成脂、成骨、成软骨分化潜能方面无明显差异，但 CD146+ BMSCs 的迁移能力更强。CD146+ BMSCs 表现出与血管平滑肌细胞类似的特点，如高表达钙调节蛋白 1 和平滑肌 22α 并具有较强的胶原基质收缩功能[10-11]。更重要的是，CD146+ BMSCs 具有比 CD146− BMSCs 更强的免疫调节能力和细胞因子分泌能力。Bowles 等[13]发现与 CD146− BMSCs 相比，CD146+ BMSCs 在炎症环境下能够产生更多的免疫调节和抗炎相关细胞因子；在混合淋巴细胞反应中对外周血单核细胞和 T 细胞具有更强的免疫抑制能力，也能产生更多的调节 T 细胞；在体内能够促进巨噬细胞从 M1 型向 M2 型极化，减轻膝关节滑膜和脂肪垫的炎症反应。
传统贴壁培养法获取 BMSCs 存在量少且易混杂其他贴壁细胞如巨噬细胞、内皮细胞等的缺点，为了克服这些缺点，Mikael 等[24]直接从人的骨髓中分离出 CD146+CD271+ BMSCs，其具有较强的克隆形成和多向分化能力；继而他们用人外周血来源水凝胶包被 CD146+CD271+ BMSCs，并用其进行体外骨缺损再生修复实验，获得较好效果。Harkness 等[10]将 CD146+ 和 CD146− BMSCs 包埋于免疫缺陷小鼠皮下，8 周后发现两种细胞均形成了骨组织，CD146− BMSCs 的异位成骨能力更强，但 CD146+ BMSCs 形成骨髓组织的能力明显强于 CD146− BMSCs，二者相差 10 倍。这可能是因为 CD146+ BMSCs 是一群更“幼稚”的细胞，且具有跨越内皮血管迁移的能力，所以既能形成骨组织，又能形成骨髓组织。Wangler 等[12]探究了 CD146+ 和 CD146− BMSCs 治疗退行性椎间盘疾病潜力的差异，他们发现在添加 CC 类趋化因子配体 5 培养条件下或退行性椎间盘器官培养模型中，CD146+ BMSCs 的迁移效率均更高。将两种细胞经体外成软骨诱导培养发现，CD146+ BMSCs 组中的硫酸糖胺聚糖/DNA 更高。此外，Tripodo 等[25]发现在原发性骨髓纤维化早期，位于骨髓血管及其分支管腔附近的 CD146+ BMSCs 数量显著上升，可能与这些细胞参与纤维沉积、血管生成和骨骼形成有关，这为骨髓纤维化的治疗提供了新的思路。Mangialardi 等[26]分别从 2 型糖尿病患者和健康人骨髓中分离出 CD146+ 细胞，并对其细胞学特点进行了比较，发现 2 型糖尿病患者骨髓内 CD146+ 细胞的增殖、活性、迁移和血管支持等功能均出现下降，同时内分泌血管形成通路相关的信号分子如 FGF-2、C-X-C 基序趋化配体 12 出现下调，而血管形成抑制分子血管生成素 2 则出现上调，提示骨髓来源 CD146+ 细胞中的这些信号可成为糖尿病相关并发症的治疗靶点。Zhang 等[14]分别将 CD146+ BMSCs 和未分选 BMSCs 与心肌细胞在体外共培养，发现 CD146+ BMSCs 可以更显著促进心肌细胞增殖并减少其凋亡。将这两种细胞注射入心肌缺血小鼠模型体内，CD146+ BMSCs 可以更有效地改善心脏功能。
2.2 ADSCs
脂肪组织具有来源充足、获取创伤小的优势。将脂肪组织消化、过滤、离心，去除成熟脂肪细胞后可得到血管基质组分（stromal vascular fraction，SVF），SVF 中含有丰富的 MSCs，即 ADSCs[27]。ADSCs 展现出比 BMSCs 更好的增殖[28]和免疫调节能力[29]，因此 ADSCs 也是 MSCs 研究中被许多研究者青睐的细胞类型之一[30]。SVF 由多种细胞组成，包括 MSCs 和非 MSCs。MSCs 主要为内皮祖细胞（CD45−CD31+CD34+）、外膜间质细胞（CD45−CD31−CD146−CD34+）、周细胞（CD45−CD31−CD34−CD146+）；而非 MSCs 含有造血干细胞（CD34+CD45+CD105−CD90−）、内皮细胞（CD45−CD146−CD31+CD34+）、淋巴细胞（CD45+）和其他细胞[31]。外膜间质细胞和周细胞统称为血管周细胞。有学者认为 ADSCs 可能起源于血管周细胞，原因是 ADSCs 稳定表达血管周细胞的标志物如 CD146、黑色素瘤硫酸软骨素蛋白多糖 4 和 α 平滑肌肌动蛋白等，并在细胞表型和功能上与血管周细胞最为相似[32]。与 CD34+CD146− 外膜间质细胞相比，CD34+CD146+ 周细胞体外的血管源性更强，而成骨分化潜能更弱[15]。Lee 等[33]比较了腹部不同脂肪组织（包括浅皮下、深皮下、网膜、肠系膜及腹膜后脂肪）来源 ADSCs 的细胞学特性，他们先发现皮下脂肪来源的 ADSCs 增殖速度最快且 CD146 表达量最高，而后证实了 CD146 表达量与 ADSCs 的扩增速度和成血管能力成正相关。Lauvrud 等[16]也得出了类似结论，他们从人 SVF 中分选出 CD146+ 和 CD146− ADSCs，发现 CD146− ADSCs 在体外培养时倍增时间更长，且更易表现出细胞衰老形态，而 CD146+ ADSCs 则表达了更多成血管相关基因如 VEGF-A、血管生成素 1 和 FGF-1，并且在条件培养下形成了更多内皮小管；此外，CD146+ ADSCs 向脂肪分化的能力也明显强于 CD146− ADSCs。
我们在既往研究[17]中通过基因芯片技术发现与未分选 ADSCs 相比，CD146+ ADSCs 中炎症调节相关基因表达量更高。将这两种细胞注射入软骨缺损大鼠膝关节腔内或包埋于大鼠皮下时，CD146+ ADSCs 可以在炎症早期更有效地减轻炎症反应。随后我们将这两种细胞种植于软骨 ECM 支架上，并移植入兔膝关节软骨缺损处进行关节软骨再生修复，6 个月后发现 CD146+ ADSCs 移植组的再生软骨结构和成分均接近正常软骨，远期修复效果好于 CD146− ADSCs 移植组。Dvoretskiy 等[34]首次证实 CD146+Lin− 周细胞可以对肌肉的收缩刺激产生反应，从而提高免疫调节和 ECM 重塑相关基因表达。肌肉注射 CD146+Lin− 周细胞虽然不能增加肌纤维长度，但可以增加 ECM 重塑和新生血管形成。Gomes 等[18]发现移植 ADSCs 和 CD146+ ADSCs 均可延长肌萎缩症小鼠的生存时间，但 CD146+ ADSCs 效果更加明显，这可能是因为其具有更强的免疫调节和促进血管形成能力。
2.3 脐带间充质干细胞（umbilical cord derived mesenchymal stem cells，UCMSCs）
近年来，UCMSCs 逐渐成为人们研究的热点。其优势表现在：① 脐带在出生时被丢弃，收集是无创的，在伦理上没有争议，能够提供充足的干细胞来源；② UCMSCs 具有较强的增殖能力和三系分化潜能；③ UCMSCs 具有较低免疫原性。目前已有应用 UCMSCs 的临床试验报道[35]。脐带由脐血管和包绕血管的华通胶组成，因此 UCMSCs 可分为 UCBSCs 和华通胶来源 MSCs（Wharton’s jelly derived MSCs，WJMSCs）。CD146 已被广泛用于 UCBSCs[36]和 WJMSCs[37]的鉴定。这两种 MSCs 的形态和三系分化潜能相似，但 UCBSCs 中的 CD146+ 细胞比例高于 WJMSCs，成血管能力也更强[38]。Jin等[19]探究了 MSCs 表面标志物与 UCBSCs 衰老之间的关系，他们发现随着 UCBSCs 体外培养时间延长，CD146 表达量逐渐降低。与低表达 CD146 的 UCBSCs 相比，高表达 CD146 的 UCBSCs 其增殖和多向分化能力更强，干性标志物表达量更高，而端粒酶活性更弱，且衰老相关基因如 p16、p21、p53 和衰老相关 β-半乳糖苷酶表达更低；同时，下调 CD146 表达可加速 UCBSCs 衰老。这些现象表明 CD146 在 UCBSCs 的衰老过程中发挥着重要作用，并且可用于鉴定衰老的 UCBSCs。这一点也被 Kouroupis 等[39]研究证明。
2.4 DPSCs
牙龈组织中也含有一定量 MSCs（即 DPSCs），其在体外也具有良好的自我更新和多向分化能力[40-41]。DPSCs 表达许多 MSCs 表面标志，其中包括 CD146[42]。CD146 表达量会随着 DPSCs 在体外培养代数的增加而逐渐降低[43]。Shafiei 等[20]发现 CD146+ DPSCs 的克隆形成能力较强，而 CD146− DPSCs 几乎不形成克隆。这一点与 Tavangar 等[21]的发现相同，他们还证实了与 CD146− DPSCs 相比，一些耐药相关基因如 ABCA2、ABCC5-13 和 ABCC5-2 在 CD146+ DPSCs 中表达更高。Matsui 等[22]利用磁珠分选从 DPSCs 中分离出 CD146+ DPSCs 和 CD146− DPSCs，并对它们的细胞学特性进行比较。结果发现在体外培养时，CD146+ DPSCs 具有比 CD146− DPSCs 更强的增殖和成骨、成脂分化能力。更重要的是，他们将 CD146+ 和 CD146− DPSCs 移植入免疫缺陷小鼠体内，发现 CD146+ DPSCs 形成了牙龈样结构组织，同时表达牙本质基质蛋白 1 和牙本质涎磷蛋白，提示 CD146+ DPSCs 在牙龈再生方面具有更大应用价值。
2.5 其他 MSCs
除了上述常见的 MSCs，研究者们还发现了一些其他组织来源的 MSCs 中也有 CD146 表达。Dmitrieva 等[44]发现骨骼肌中的祖细胞表达一些 MSCs 表面标志物，其中就包括 CD146。CD146 在人牙周根尖囊肿来源 MSCs（periapical cyst MSCs，PCyMSCs）中也有表达，并随着细胞代数增加而逐渐降低。相反的是，Paduano 等[45]证实低表达 CD146 的 PCyMSCs 其自我更新、克隆形成以及成骨分化能力明显强于高表达 CD146 的 PCyMSCs。Collins 等[46]从小鼠肺组织中提取出 CD146+ MSCs，发现其可以促进表皮愈合和内皮网状结构形成，并能够抑制淋巴细胞增殖。然而，当暴露于低氧环境中时，这种促血管生成和免疫调节作用则会降低。Ulrich 等[23]发现 PLMSCs 也表达 CD146，且 CD146+ PLMSCs 比 CD146− PLMSCs 的成骨分化能力更强，然而二者成脂和成软骨分化潜能没有差异。Roson-Burgo 等[47]通过转录组测序对比发现，PLMSCs 中 CD146 的 mRNA 表达量高于 BMSCs。Pilz 等[48]则报道了相反结果，他们通过流式细胞术检测发现，BMSCs 的 CD146 表达量明显高于 PLMSCs，同时 BMSCs 的成骨分化能力也强于 PLMSCs。这可能是由于他们所检测的 CD146 基因表达水平（mRNA 和蛋白水平）不同，且 CD146 表达受多种因素调控，因此还需进一步实验加以验证。
3 CD146 相关信号转导通路
除了介导细胞与细胞、细胞与 ECM 的黏附以外，作为一个跨膜分子，CD146 还参与了一系列细胞信号转导过程。AKT 是一种丝氨酸/苏氨酸特异性蛋白激酶，是细胞内关键的信号转导分子，在生长、增殖、凋亡、转录以及蛋白质合成等多种细胞功能的调控中发挥重要作用。PI3K 和 mTORC2 均能在丝氨酸 473 位点将 AKT 磷酸化，从而导致其激活[49-50]。Li 等[51]发现 CD146 和 AKT 的表达可以互相影响，持续活化的 AKT 可以上调细胞中 CD146 表达量，而 CD146 过表达则可以激活细胞内 AKT 并抑制 Bcl2 细胞死亡拮抗剂，从而抑制细胞凋亡。此外，Xu 等[52]证实了生长因子可以磷酸化 CD146 胞内段，磷酸化 CD146 与 mTORC2 的亚单元 Rictor 结合形成 CD146-Rictor/mTORC2 复合物来激活 mTORC2，进而促进细胞的增殖和生存。
RhoA 是 Rho 家族成员之一，其主要效应蛋白 ROCK 可以通过磷酸化活化多种下游底物，包括 ERM、肌球蛋白轻链、肌球蛋白磷酸酶和 LIM 激酶等，从而参与调节细胞的运动和迁移[53-54]。Luo 等[55]报道了 CD146 可以招募 ERM 蛋白，CD146− ERM 复合物可以结合小 G 蛋白的抑制分子 Rho-GDI 进而激活 RhoA，活化的 RhoA 又可以促进包括 ERM 在内的下游蛋白磷酸化，进而增加细胞迁移。此外，Rho-PI4P5K 通路的激活又能进一步增加 CD146− ERM 复合物的形成。Id1 是 Id 蛋白家族成员之一，研究发现 Id1 高表达可促进肿瘤细胞迁移[56]。Zigler 等[57]将 CD146 基因敲除后，发现细胞内 Id-1 的量明显减少，继而通过免疫共沉淀证实这一过程是通过高表达的转录激活因子 3 与 Id-1 启动子结合来实现的。他们进一步研究发现，CD146 可以通过增加 Id-1 表达来促进肿瘤细胞基质金属蛋白酶 2 分泌，以提高其侵袭力。此外，Ma 等[58]发现 CD146 表达与 STAT3/Twist 和 ERK 通路的激活成正相关。CD146 可以通过 CD146/STAT3/Twist 通路来抑制 E 型钙黏蛋白合成，并通过 CD146/ERK 通路来促进 N 型钙黏蛋白生成。这种由 CD146 调节的钙黏蛋白转型可以启动表皮-间质转换，对肿瘤的转移具有重要作用。
VEGF 是促血管形成效果最显著的血管形成因子，其 3 个受体分别为 VEGFR-1（Flt-1）、VEGFR-2（KDR 或 FIk-1）和 VEGFR-3（FIt-3）。Jiang 等[59]发现 CD146 在分子水平上可以直接与内皮细胞上的 VEGFR-2 相互作用，在 VEGF 介导的 VEGFR-2 磷酸化、AKT/p38 MAPKs/NF-κB 通路的激活以及内皮细胞迁移和微血管形成方面具有重要调节作用。体内血管生成实验证实，VEGF 对 CD146 敲除后的内皮细胞微血管形成的促进作用明显减弱。
综上，CD146 广泛参与了细胞内各种信号通路的转导，并对细胞的多种功能产生影响。但这些信号通路在 MSCs 是否同样可被 CD146 激活，还需进一步实验验证。
4 小结与展望
过去认为 MSCs 主要是通过增殖并向靶细胞分化、替代以促进损伤组织再生，随着研究深入，许多研究者认为 MSCs 还可以通过分泌细胞因子来达到改善损伤局部微环境和促进内源性干细胞增殖分化的作用[60]。一些应用 MSCs 进行损伤修复的临床试验已经开展，其有效性和安全性也得到了验证[58]。但 MSCs 的应用仍然存在着一些制约因素，如获取数量少，在体外培养时易失去其细胞功能和治疗潜能，移植后易受体内炎症环境影响而迅速死亡等。选择一种细胞功能更加优良的 MSCs 亚群，对于提高治疗效果具有重要意义。许多研究已经证实了 CD146+ MSCs 具有更强的增殖、分化、迁移、免疫调节等功能，对组织和器官损伤具有更大治疗潜力，应用 CD146+ MSCs 治疗一些特定疾病也获得了比 CD146− MSCs 或传统贴壁法获得 MSCs 更佳的效果。除了 CD146，研究者们还发现了一些其他标志物可用于功能性 MSCs 亚群的分选，如 CD271[61]、CD105[62]、CD90[63]、CD49f[64]等。选择并利用这些功能性 MSCs 亚群治疗组织和器官损伤是基于 MSCs 治疗策略精准化的体现。然而，相关研究仍处于细胞或小动物模型研究阶段，且它们影响 MSCs 细胞功能的分子机制和信号通路还未完全研究清楚，亟需进一步开展更多大动物体内有效性验证和相关机制的研究。
作者贡献：郭全义负责综述构思及设计；查康康负责观点形成、资料收集和文章撰写；田广招参与观点形成；杨振、孙志强参与资料收集；刘舒云参与文章撰写指导。
利益冲突：所有作者声明，在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突。课题经费支持没有影响文章观点。
