引言

      表皮干细胞以显著的自我更新和多向分化潜能及皮肤组织工程学中诱人的应用前景[1]，作为“种子细胞”成为皮肤创伤研究领域的热点之一。尤其是表皮细胞逆向分化为表皮干细胞的研究，为解决当前皮肤组织工程中表皮干细胞来源的难题提供新思路。以及在皮肤缺损等损伤修复中的应用前景，不仅对皮肤组织工程的理论发展有重大意义，而且对烧伤创伤致所的大面积皮肤缺损治疗具有深远影响。

1、资料和方法

1.1 资料来源

      第一作者检索 1998-01/2011-01 PubMed 数据库 ( 网 址 http:// www.ncbi.nim.nih.gov/PubMed)，Highwire 数据库(网址 highwire.standford.edu)，限定文献语言种类为 English。同时检索 1998-01/2011-01 中国期刊全文数据库 ( 网 址 http://www.cnki.net/index.htm)，限定文献语言种类为中文。检索关键词：英文检索词“ dedifferentiation，epidermal cells ， epidermal stem cells ，induction”，中文检索词“去分化，表皮细胞，表皮干细胞，诱导”。共检索到文献 2754篇。

1.2 入选标准

      纳入标准：①文献主题内容与此课题联系紧密的文章。②具有原创性、论点、论据可靠的文章。③同一领域选择近期发表或在权威杂志上发表的有一定代表性的文章。

      排除标准：①重复研究。②数据不完整，实验设计科学性较差的文章。

1.3 资料提取

      由 5名评价员分别仔细阅读所获文献文题、摘要及全文，以确定符合纳入标准的文献。文献筛选和质量评价由 3 位研究者独立进行并交叉核对，如有分歧，则通过讨论及由第 4 位研究者协助解决。计算机初检得到 2 754 篇文献，包括中文 575 篇，英文 2 179篇，阅读标题和摘要进行初检，按照纳入及排除标准进行筛选，共保留其中 46 篇文献归纳总结(中文 7 篇，英文 39 篇)。

1.4 质量评估

      纳入的 46 篇文献中，分别涉及表皮细胞去分化为表皮干细胞的研究背景、去分化的方式、信号通路，及应用前景等方面的文献。

2、结果

2.1 表皮细胞去分化的潜能

      去分化即逆行性分化、逆向分化，是指已分化成熟的细胞和组织倒退分化，返回原始幼稚的状态。也就是细胞沿着与发育相反的方向从相对高分化的状态转变为低分化的状态，已分化成熟的终末细胞也可以转变为具有分化潜能的干细胞[2]。传统观点认为低级动物的细胞具有逆向分化能力，Kumar 等 [3]报道过再生能力强的脊椎动物如蝾螈，在损伤附近已分化的成熟细胞可以逆转正常发展过程再次变为前体细胞，通过该细胞来修复缺损实现再生。曾一度认为，人类作为高级动物的细胞分化是不可逆的，不具备逆转为其他细胞的功能。实际上，人们早已观察到了许多有关成体细胞去分化的重要生物学现象，如创面超薄皮片的移植能够成活并大量扩增覆盖创面。Fu 等 [4]用重组人表皮细胞生长因子(rhEGF)治疗皮肤溃疡创面时，在表皮基底层与角质层之间的棘细胞和颗粒细胞中发现了可以由成熟的表皮细胞去分化而来的干细胞岛。之后，有报道神经、角膜及肾脏等组织和器官观察到了成体细胞通过去分化途径转变为相应的干细胞[5-7]。这些现象提示去分化现象在不同等级的生物中普遍存在，只是表现水平有所不同[8]。因此成熟的表皮细胞可能存在去分化表皮干细胞的潜能。

2.2 表皮细胞去分化表皮干细胞途径 去分化是一个由核酸、酶、蛋白质等多种因素参与的复杂生物学过程[9]。当前，表皮细胞去分化表皮干细胞的途径有转基因和非转基因两种方法。

2.2.1 转基因途径

      日本学者采用转基因的方法，依靠病毒转染体系将 oct4、sox2、c-Myc、klf4 4个基因导入小鼠皮肤成纤维细胞中[10]，诱导其去分化形成多能干细胞。美国学者采用转基因的方法将 Oct4[11]、sox2[12]、Nanog[13]、lin28 4个基因导入小鼠成纤维细胞中，也诱导出逆向分化形成的多能干细胞，并且在国际权威杂志发表。之后，人的皮肤成纤维细胞在体外通过转基因的方法诱导逆转为多能干细胞[14-17]。

      通过转基因的方法虽然可以诱导出与胚胎干细胞在形态、功能、基因表达状况等方面相似的细胞，但仍存在很多问题。如运用反转录病毒导入基因法制造多能干细胞，在很大程度上是随机的和难以控制的，同时与肿瘤相关基因(如 c-myc)的使用可能会导致一些癌基因激活，或者一些重要基因的功能受阻。其安全性、稳定性受到质疑，仍有待进一步研究。

2.2.2 非转基因途径

      目前非转基因技术制备多能干细胞的途径主要有：核移植法、体细胞克隆法和胚胎干细胞提取液诱导法[18]。在临床实践过程中发现，在皮肤全层缺损的创面(骨、肌腱外露除外)移植超薄皮片后，皮片不但能够成活，而且可以扩增到完全覆盖创面。而研究表明皮肤维持不断更新的能力在于表皮干细胞[19]，而该细胞分布主要来自毛囊和表皮基底层 [20] 。Ghazizadeh 和 Taichman[21]证实皮肤多能细胞存在于毛囊和皮脂腺膨大区域。基于此现象谢晓繁等[22]用去除干细胞的超薄表皮转移到全层皮肤缺损的裸鼠身上，观察其细胞学形态，增殖特点等结果，提示有成熟的表皮细胞向表皮干细胞方向的逆向分化，起到了维持皮片活力和参与创面修复的作用。裸鼠的动物实验进一步证实了表皮细胞去分化这一生物学现象的可靠性。在皮肤的损伤修复中表皮细胞的去分化也参与其中。根据这一现象，有学者认为改变表皮细胞所处的微环境，有可能将这些细胞逆转为表皮干细胞。表皮干细胞微环境又称为干细胞壁龛(niches)[23]，涵盖了多种调控表皮干细胞转归信号转导分子，对表皮干细胞起着支持和营养，同时能屏蔽外界各种刺激因子的诱导作用，防止表皮干细胞发生分化保持其幼稚状态。Moore 等 [23]研究表明干细胞的自我更新和分化发育与其周围的组织微环境密切相关。Odelberg[24]研究表明哺乳动物在创伤等刺激信号的作用下能被诱导逆向分化成原祖细胞或干细胞。正是基于此设想出发运用诱导的方法，在体外条件下改变细胞的微环境，使细胞发生逆向分化的研究已成为整个生命科学界的热点。其诱导方式可分为生物诱导、化学诱导和物理诱导。

      生物诱导：Taranger 等 [25]报道运用恶性肿瘤的提取液使肠上皮细胞发生逆向分化。孙晓艳等[26]研究发现一部分过渡型的表皮干细胞在胚胎组织提取液某些因子的作用下停止了继续分化，甚至可能发生逆向分化，表现为 K14 的总体水平下调。付小兵等[4]用重组人表皮生长因子(rhEGF)处理皮肤溃疡创面时，在再生表皮的棘细胞层与颗粒层中发现了有分化成熟的表皮细胞逆向分化而来的表皮干细胞团，这些细胞团呈孤立状态，且与基底层表皮干细胞没有组织学联系。这一研究提示了rhEGF 可能诱导表皮细胞去分化为表皮干细胞。孙晓艳等 [27]采用碱性成纤维细胞生长因子单一诱导因素，诱导表皮细胞去分化形成表皮干细胞，结果成纤维细胞生长因子能够诱导表皮细胞去分化形成表皮前体干细胞。

      化学诱导：蔡飒等 [28]将分离培养的人表皮细胞分别用过氧化氢溶液、细胞外信号调节激酶 (extracellularsignal regulated kinase， ERK)信号通路阻断剂PD98059 加过氧化氢溶液处理细胞，采用免疫细胞化学染色法和 Western Blot 检测不同处理方式处理后表皮细胞表型变化情况。结果提示：过氧化氢溶液可以诱导表皮细胞发生表型的逆转即去分化。

      物理诱导：Zhuang 等 [29]报道热损伤可以使肾小管上皮细胞发生去分化。

      通过非转基因途径诱导表皮细胞去分化形成表皮的前体细胞，进一步改进多能干细胞的制备方法，为解决多能干细胞的安全性问题提供了新思路。Liang 等 [30]采用荧光细胞示踪法，从表皮中得到干细胞并采用显微注射技术将其植入小鼠囊胚内，发现表皮干细胞可以跨越胚层向多个组织发生分化。实验证明通过非转基因的方法，也可能是一种获得组织干细胞的重要途径[31]。

2.3 去分化过程的信号调控

      目前，研究也只是在形态学领域观察到了去分化的现象和作用。事实上，去分化的过程也是一个信号调控的过程。目前，研究较多的是有丝分裂原活化蛋白激酶 (mitogen-activated protein kinases，MAPK)通路、Wnt 通路[32]、Notch 通路等信号通路。

      MAPK 通路能够通过细胞因子和生长因子将细胞外多种刺激信号转移到细胞核[33]，是多种细胞信息传递的共同通路，同时是控制胚胎形成细胞分化、细胞增殖和细胞死亡最重要的信号通路[34]。MAPK 级联的三级成员主要有：MAPK 激酶激酶(MAPKKK)、MAPK 激酶(MAPKK)、MAPK，由它们分别构建了 ERK 通路主要促进细胞的增殖和分化，JNK 通路和 P38 通路作用是促进细胞的凋亡。蔡飒等[28]用 PD98059阻断 ERK 通路后用过氧化氢溶液诱导表皮细胞去分化受到了抑制，证明 ERK 通路在表皮细胞去分化中的重要作用。还有研究发现，ERK 信号通路也参与了生殖细胞、软骨细胞和血管平滑肌细胞的去分化过程。阻断 ERK 通路活化将分别阻断上述细胞发生去分化[35-36]。

      经典 Wnt 信号通路是调控细胞生长、增殖和死亡的关键途径。但在成人机体 Wnt/ß-catenin 信号通路多处于静止状态。研究发现在皮肤损伤修复过程中，观察到了 Wnt/ß-catenin 信号通路被激活。张翠萍等[37]使用经典的 Wnt 通路活化剂氯化锂和 GSK-3ß 抑制子抑制GSK-3ß 激酶活性减少 ß-catenin 的降解，从而提高ß-catenin 在细胞中的表达量。研究发现成熟表皮细胞经氯化锂和 GSK-3ß抑制子诱导后细胞内 ß-catenin 的表达量明显增加，提示 Wnt 经典通路被活化。结果表明Wnt/ß-catenin 通路活化可引起人成熟表皮细胞幼稚化，可能是控制人表皮细胞去分化的关键一环。Hwang等 [38]通过对软骨细胞的研究发现 Wnt 通路活化后 ß-catenin降解明显减少并刺激 LEF/TCF 的转录活性，引起软骨去分化；表现为Ⅰ型胶原表达增加，Ⅱ型胶原表达减少。Okuyama 等 [39]报道 Notch 通路通过细胞之间的接触作用、精细地调控表皮干细胞，阻断 Notch 信号通路，簇边缘表皮干细胞可分化为短暂扩充细胞。

2.4 特征比较

      去分化来源的表皮干细胞与机体自身来源的表皮干细胞之间有许多相似点。①形态学上：细胞核大、核仁明显、常染色质增多、核浆比例小。②可表达表皮干细胞的特异性标记物[40]：ß1 整合素、a6整合素、CK19、CK15。③a6整合素和 CD71 表达的区域性分布差异，a6整合素是表皮前体干细胞的标志性蛋白之一 [41]，CD71 的表达提示表皮干细胞由休眠状态重新进入功能活跃状态。④功能一样并且其端粒酶活性更高。

2.5表皮细胞去分化和皮肤恶性肿瘤

      去分化也就是已分化成熟的细胞和组织倒退分化，返回原始幼稚的状态。这是细胞的逆向分化从相对高分化的状态转变为低分化的状态。在某种程度上和恶性肿瘤的发生相似[42]，可是研究发现创伤再生过程中的去分化是可以调控的，而恶性肿瘤的分化是无限增殖，这是和肿瘤细胞的本质区别。

3、展望

      表皮干细胞在皮肤创伤的修复中，以其具有无限自我复制能力并能够向皮肤的各种成分分化，是皮肤组织创伤修复的理想种子细胞[43]。表皮干细胞作为皮肤组织的特异性干细胞，与创面修复紧密相关，是维持皮肤新陈代谢的主要功能细胞和皮肤及其附属器发生、修复、改建的基础[44]。虽然，表皮干细胞在基础研究取得了一些进展，但在理论上缺乏重大的突破和原始创新。研究表明利用表皮细胞去分化途径来制造表皮干细胞，可以作为机体自身来源表皮干细胞的替代细胞应用于皮肤损伤重建和再生的相关研究[45]。这一重要发现无疑将为表皮干细胞的深入研究带来新的希望，另一方面也促使人们去思考一种新的创伤愈合机制。Beardsley[46]认为深入研究去分化的机制用于疾病的治疗将成为可能。在皮肤创伤治疗上，通过诱导创面内残余组织、细胞去分化形成具有分化潜能的干细胞，以提高皮肤组织内源性的再生能力，实现皮肤创伤由解剖修复到功能修复的“完美修复”提供新的思路。

参考文献

[1] Taylor G, Lehrer MS, Jensen PJ, et al. Involvement of follicular stem cells in forming not only the follicle but also the epidermis. Cell. 2000;102(4):451-461.

[2] 蔡飒,付小兵,盛志勇.去分化:一种新的干细胞来源[J].中国医学杂志, 2007,87(8):573-575.

[3] Kumar A, Velloso CP, Imokawa Y, et al. Plasticity of retrovirus-labelled myotubes in the newt limb regeneration blastema. Dev Biol. 2000;218(2):125-136.

[4] Fu X, Sun X, Li X, et al. Dedifferentiation of epidermal cells to stem cells in vivo. Lancet. 2001;358(9287):1067-1068.

[5] Harrisingh MC, Perez-Nadales E, Parkinson DB, et al. The Ras/Raf/ERK signalling pathway drives Schwann cell dedifferentiation. EMBO J. 2004;23(15):3061-3071.

[6] Pearton DJ, Yang Y, Dhouailly D. Transdifferentiation of corneal epithelium into epidermis occurs by dermal developmental signals. Proc Natl Acad Sci U S A. 2005;102(10):3714-3719.

[7] Zhuang S, Yan Y, Han J, et al. p38 kinase-mediated transactivation of the epidermal growth factor receptor is required for dedifferentiation of renal epithelial cells after oxidant injury. J Biol Chem. 2005;280(22):21036-21042.

[8] Oliveri RS. Epigenetic dedifferentiation of somatic cells into pluripotency: cellular alchemy in the age of regenerative medicine. Regen Med. 2007;2(5):795.

[9] Cobaleda C, Jochum W, Busslinger M. Conversion of mature B cells into T cell by dedifferentiation to uncommitted progenitors. Nature. 2007;449(7161):473-477.

[10] Nakatake Y, Fukui N, Iwamatsu Y, et al. Klf4 cooperates with Oct3/4 and Sox2 to activate the Lefty1 core promoter in embryonic stem cell. Mol Cell Biol. 2006;26(20):7772-7782.

[11] Buitrago W, Roop DR. Oct-4:the almighty pouripotent regulator. J Invest Dermatol. 2007;127(2):260-262.

[12] Takahashi K, Tanabe K, Ohnuki M, et al. Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors. Cell. 2007;131(5):861-872.

[13] Darr H, Mayshar Y, Benvenisty N. Overexpreession of NANOG in human ES cells enables feeder-free growth while inducing primitive ectoderm features. Development. 2006;133(6): 1193-

[14] Takahashi K, Tanabe K, Ohnuki M, et al. Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors. Cell. 2007;131(5):861-872.

[15] Yu J, Vodyanik MA, Smuga-Otto K, et al. Induced pluripotent stem cell Lines derived from human somatic cells. Science. 2007;318 (5858):1917-1920.

[16] Okita K, Ichisaka T, Yamanaka S. Generation of germlinecompetent induced pluripotent stem cells. Nature. 2007; 448 (7151):313-317.

[17] Wernig M, meissner A, Foreman R, et al. In vitro reprogramming of fibroblasts into a pluripotent ES-cell-like state. Nature. 2007;448(7151):318-324.

[18] Rajasingh J, Lambers E, Hamada H, et al. Cell-free embryonic stem cell extract-mediated derivation of multipotent stem cells from NIH3T3 fibroblasts for function and anatomical ischemic tissue repair. Circ Res. 2008;102(11):e107-e117.

[19] Janes SM, Lowell S, Hutter C. Epidermal stem cells. J Pathol. 2002;197(4):479-491.

[20] Lehrer MS, Sun TT, Lavker RM. Strategies of epithelial repair:modulation of stem cell and transit amplifying cell proliferation. J Cell Sci. 1998;111 (Pt 19):2867-2875.

[21] Ghazizadeh S, Taichman LB. Multiple classes of stem cells in cutaneous epithelium: a lineage analysis of adult mouse skin. EMBO J. 2001;20(6):1215-1222.

[22] 谢晓繁,贾赤宇,陈壁,等.移植超薄皮片中成熟细胞逆向分化为表皮 干细胞的现象.中国组织工程研究与临床康复,2006,10(17):15-17.

[23] Moore KA, Lemischka IR. Stem cells and their niches. Science.2006;311(5769):1880-1885.

[24] Odelberg SJ. Inducing cellular dedifferentiation:a potential method for enhancing endogenous regeneration in mammals. Semin Cell Dev Biol. 2002;13(5):335-343.

[25] Taranger CK, Noer A, Sorensen AL, et al. Induction of dedifferentiation, genomewide transcriptional programming, and epigenetic reprogramming by extracts of carcinoma and embryonic stem cells. Mol Biol Cell. 2005;16(12):5719-5735.

[26] 孙晓艳,付小兵,盛志勇.胚胎组织提取液影响表皮干细胞表型变化的 初步研究[J].中国病理生理杂志,2008,24(5):883-887.

[27] 孙晓艳,刘惠玲,付小兵.bFGF诱导表皮细胞去分化形成短暂扩充细胞[J].南方医科大学学报,2010,30(9):2041-2046.

[28] 蔡飒,付小兵,孙同柱,等.体外诱导表皮细胞去分化的初步实验研究.解放军医学杂志,2007,32(10):1023-1027.

[29] Zhuang S, Yan Y, Han J, et al. p38 kinase-mediated transactivation of the epidermal growth fator receptor is required for defifferentiation of renal epithelial cells after oxidant injury. J Biol Chem. 2005;280(22):21036-21042.

[30] Liang L, Bickenbach JR. Somatic epidermal stem cells can produce multiple cell lineages during development. Stem Cells. 2002;20(1):21-31.

[31] Li H, Fu X, Zhang L, et al. In vivo dedifferentiation of human epidermal cells. Cell Biol Int. 2007;31(11):1436-1441.

[32] Finch AJ, Soucek L, Junttila MR, et al. Acute over expression of Myc in intestinal epithelium recapitulates some but not all the changes elicited by Wnt/beta-catenin pathway activation. Mol Cell Biol. 2009;29(19):5306-5315.

[33] Vogel S, Kubin T, von der Ahe D, et al. MEK hyperphosphorylation coincides with cell cycle shut down of cultured smooth muscle cells. J Cell Physiol. 2006;206(1):25-34.

[34] Roux PP, Blenis J. ERK and p38 MAPK-activated protein kinases :a family of protein kinases with diverse biological functions. Microbiol Mol Biol Rev. 2004;68(2):320-344.

[35] Zhang XS, Zhang ZH, Jin X, et al. Dedifferentiation of adult monkey sertoli cells through activation of extracellularly regulated kinase 1/2 induced by heat treatment. Endocrinology. 2006; 147(3): 1237-1245.

[36] Yoon YM, Kim SJ, Oh CD, et al. Maintenance of differentiated phenotype of articular chondrocytes by protein kinase C and extracelluar signal-regulated protein kinase.J Biol Chem. 2002; 277(10):8412-8420.

[37] 张翠萍,陈鹏,付小兵,等.Wnt/β-catenin信号通路活化对人表皮细胞表型变化的影响[J].第三军医大学学报,2010,32(16):1716-1719.

[38] Hwang SG, Yu SS, Ryu JH, et al. Regulation of bate-catenin signaling and maintenance of chondrocyte differentiation by ubiquitin-independent proteasomal degradation of alpha-catenin. J Biol Chem. 2005;280(13):12758-12765.

[39] Okuyama R, Tagam H, Aiba S. Notch signaling it’s role in epidermal homeostasis and in the pathogenes is of skin disesses. J Dermatol Sci. 2008;49(3):187-194.

[40] Zhang RL, Li HB. Research on the committed differentiation of embryonic stem cells into epidermal-like stem cells induced in vitro. Acta Anatomica Sinica. 2004;35(1):65-68.

[41] Tani H, Morris RJ, Kaur P. Enrichment for murine keratinocyte stem cells based on cell surface phenotype. Proc Natl Acad Sci U S A. 2000;97(20):10960-10965.

[42] Helm J, Enkemann SA, Coppola D, et al. Dedifferentiation precedes invasion in the progression from Barrett's metaplasia to esophageal adenocarcinoma. Clin Cancer Res. 2005;11(7): 2478-2485.

[43] Mason C. Tissue engineering skin:a paradigm shift in wound care. Med Device Technol. 2005;16(10):32-33.

[44] Zhang CP, Fu XB. Therapeutic potential of stem cells in skin repair and regeneration. Chin J Traumatol. 2008;11(4):209-221.

[45] 孙晓艳,卫勃,付小兵,等.去分化来源表皮干细胞的分离与鉴定[J].解放军医学杂志,2009,34(3):293-296.

[46] Beardsley TM. Back to the future. Bio Science. 2007;57:643.

关于作者：本文由第一作者构思、成文，第二～四作者负责审校，第二作者对文章负责。

利益冲突：课题未涉及任何厂家及相关雇主或其他经济组织直接或间接的经济或利益的赞助。

伦理批准：没有与相关伦理道德冲突的内容。

此问题的已知信息：表皮干细胞在皮肤创伤的修复中，以其具有无限自我复制能力并能够向皮肤的各种成分分化，是皮肤组织创伤修复的理想种子细胞。

本综述增加的新信息：表皮干细胞以显著的自我更新和多向分化潜能及皮肤组织工程学中诱人的应用前景，作为“种子细胞”成为皮肤创伤研究领域的热点之一。尤其是表皮细胞逆向分化为表皮干细胞的研究，为解决当前皮肤组织工程中表皮干细胞来源的难题提供新思路。

临床应用的意义：利用表皮细胞去分化途径来制造表皮干细胞，可以作为机体自身来源表皮干细胞的替代细胞应用于皮肤损伤重建和再生的相关研究。

免责声明：本文献转载于中国组织工程研究与临床康复 第 15 卷 第 49 期 2011–12–03 ，不代表本网站赞同其观点和对其真实性负责，我们主要用于阅读分享，非商业用途，如若侵权，请告知删除。