小肠黏膜细胞平均5d自我更新1次。黏膜自我更新的动力源于隐窝内肠道干细胞(Isc)。肿瘤、炎症性肠病等均与Isc功能异常有关。
一、肠道干细胞的生物学功能及调控
自我更新及多分化潜能是干细胞的两大特性。对于每个小肠隐窝一绒毛单元而言，自我更新指干细胞自我增殖复制以维持单元中细胞数量的稳定。多分化即沿隐窝绒毛轴迁移过程中干细胞分化为功能不同的吸收细胞系和分泌细胞系，其中分泌细胞系又分化为杯状细胞、内分泌细胞、潘氏细胞、tuft细胞。干细胞存在两种增殖方式，即非对称分裂的层次模型和对称分裂的随机模型。在层次模型中，Isc司分裂为一个干细胞以维持原细胞群稳定和一个短暂增殖(TA)细胞。
TA细胞可增殖并占据整，个隐窝上部，进而分化为成熟的肠绒毛结构。在随机模型中，Isc分裂产生一对同质的干细胞或TA细胞．以此补充因外界因素而缺失的干细胞或TA细胞。
ISc的生物学特性受信号通路网络的精细调节。wnt信号通路作为维持肠黏膜更新的主要动力在Isc的增殖与分化中起重要作用。Notch信号通路导向Isc分化的方向。通路的信号来源是干细胞“壁龛”(nichc，即干细胞所处的微环境)中的上皮和(或)问质细胞。与Isc紧密接触的最底部的潘氏细胞可提供维持Isc稳态的信号和保护屏障，当潘氏细胞缺失时，间质细胞成为Isc调控信号的主要来源。
1．wnt信号通路：在调节Isc功能的过程中．无wnt信号时细胞质中稳定的腺瘤息肉病基因(APC)复合物可使与其结合的β-链蛋白磷酸化并经泛素途径降解。当wnt信号结合Isc细胞膜表面卷曲蛋白受体和共受体低密度脂蛋白受体相关蛋白后，复合物裂解．从而阻断了-}链蛋白的降解。
当细胞内积聚的β-链蛋白在复合物中达饱和状态时，新合成的β-链蛋白进入细胞核内．与T淋巴细胞因子家族成员T细胞因子淋巴增强因子(TcF／LEF)结合，启动与增殖分化相关的wnt靶基因。wnt信号通路异常可引起Isc功能异常，导致肠上皮息肉和腺瘤的形成。
2 Notch信号通路：Notch与Jagged／D1l配体通过细胞间接触而激活Notch信号通路，随即促使细胞释放分泌酶裂解N0tch的细胞内段，游离的细胞内段进入细胞核,启动靶基因Hesl、Math1、Neurog3和NeuroD的转录。Math1驱动细胞向分泌细胞系分化。Hesl促进吸收细胞系分化。Neurog3和NeuroD诱导内分泌细胞分化，Gfil诱导上行杯状细胞和下行潘氏细胞的分化。
二、肠道干细胞定位
有研究显示，隐窝基底柱状细胞(cBc)能分化为各种成熟肠上皮细胞系，并由此推定cBc即为Isc。另有研究显示，隐窝绒毛轴上从隐窝底往上数+4至5位细胞具有很长的分裂周期，能明显滞留5-溴-2-脱氧尿苷，故称该类细胞为长期标记滞留细胞(LRc)，从而间接证明+4位LRc即为Isc。
但该研究所用实验方法近年受到质疑。随后有研究利用转基因技术将组蛋白2B-绿色荧光蛋白融合蛋白导入造血干细胞以代替5-溴-2-脱氧尿苷标记，通过多西环素处理后绿色荧光蛋白信号的改变来精确反映干细胞的分化增殖能力，发现LRC表达有潘氏细胞标记，提示潘氏细胞也是LRc。
有研究通过系谱追踪发现，富含亮氨酸重复单位的G蛋白耦联受体5(1evci…lch repeat containmg(Lgr5)+cBC可分化为所有成熟的小肠上皮细胞，且无5-溴-2-脱氧尿苷标记物滞留现象，推断Lgr5是增殖态cBc干细胞标记分子，且可见位于+4位隐窝细胞表面的标志物B细胞特异性白血病病毒插人位点1(Bmil)。增殖态Lgr5+干细胞不断分裂，Bmil+干细胞处于静止状态，且对wnt信号和放射损伤不敏感。
当Lgr5表达缺失时，小鼠肠道中Bmi1+干细胞可转化为Lgr5+干细胞以维持黏膜稳态。推测生理条件下cBc干细胞群不断分裂增殖为肠上皮并提供新的细胞，当肠道受损时耐受性好的+4位隐窝干细胞可转化并补充因受损而凋亡的cBc干细胞群，从而维持肠上皮的平稳增殖，并且恢复对放射损伤的敏感度以减少突变累积导致的遗传损伤和肿瘤发生。存在放射损伤时，潘氏LRc会分化并进入分裂周期，表现出Bmi1+干细胞的特征。
三、肠道干细胞丰口关的临床研究
1．Isc与结直肠肿瘤：肿瘤干细胞(csc)是指具有干细胞样自我更新和相对无限增殖特性的癌细胞群。csc不仅具有与Isc相似的功能，还表达Isc的标记分子。
相刘于APcMin和正常小鼠，具有更严重息肉病表型的APc1322T小鼠肠隐窝中Lgr5和Bmil的表达水平更高。在人体消化道中，这些标记分子能用于预测结直肠肿瘤的发病风险、进展和预后。有研究显示，结肠癌组织中Lgr5表达水平高于癌旁组织，且高Lgr5表达水平提示预后不佳；Lgr5集中表达于低分化的结直肠肿瘤组织中；存活时间短的肠癌Duke’s B期患者的cDl33阳性率高于存活时间长者。
靶向针对csc的抗肿瘤治疗方案受到越来越多的关注。有研究显示．沙利霉素对小鼠乳腺癌干细胞的致死作用是紫杉醇的l00倍，其主要机制可能与抑制csc中wnt信号通路有关。沙利霉素还能抑制cDl33+结肠癌细胞群数量和癌细胞的侵袭能力，提示此类药物有望被用于结直肠肿瘤的治疗。
2．Isc与肠道慢陆炎性反应：IBD发病过程中可伴Isc异常分化，结肠中Mathl和Kruppcl样因子4(Kruppel—likefactor 4，KLF4)引导的杯状细胞分化受阻，导致结肠黏液层缺失，从而诱发uc；回肠中潘氏细胞分泌的防御素HD5／6减少，可导致cD。
有研究通过流式分选，将鼠结肠Lgr5+Isc进行体外培养，待形成干细胞球形克隆后．灌肠移植至结肠炎小鼠模型中，结果发现部分干细胞球形克隆可黏附到受损肠黏膜表面，形成形态功能正常的上皮，并能缓解小鼠肠炎症状。这一研究结果为Isc用于IBD的临床治疗奠定了基础。
IBD在长期的炎性反应进程中可能发生肿瘤，其机制中包括一系列肿瘤始发事件：炎性反应微环境中mRNA调节异常，活性氧和(或)活性氮引发的DNA损伤和基网突变。炎性因子诱导的Isc异常转化或体细胞去分化形成csc。间充质造血干细胞回输治疗IBD利用干细胞对肠道微环境炎性反应的调节能力，使Isc恢复正常更新能力以再次建立有效的黏膜屏障。
有临床Meta分析显示，非甾体抗炎药阿司匹林可提高结直肠肿瘤患者的长期存活率，具有一定的预防和抗肿瘤作用。非甾体抗炎药可抑制炎性产物对结肠csc的影响，从而降低肿瘤细胞的存活率。提示靶向干细胞的药物干预在炎一癌转化过程中具重要作用。
四、展望
Isc自我更新和多向分化功能使肠黏膜在病理和生理环境下最大限度地维持动态平衡。Isc异常可导致肠道肿瘤和炎性疾病的发生。基于Isc的一系列研究显示，肠道肿瘤和炎性反应是有密切联系的两大类疾病。Isc“壁龛”中炎性反应产生的介质通过炎性通路与Isc的信号通路产生交互作用，从而影响Isc的正常分化和增殖，且可能促进了Isc向csc的转化。
针对此类疾病的治疗必须采用靶向多条通路的联合治疗方案，详细措施尚待深入研究。寻找Isc标记分子是深人了解Isc功能并应用于临床实践的关键环节。目前公认的标记分子是Lgr5，对于Bmil、cDl33等尚存争议。Isc是否共同表达多个标记分子，各标记分子问是否具有主次关系等问题尚待进一步研究。
