近年来，干细胞所具有的无限增殖分化潜能，尤其是组织干细胞在特定条件下向其他组织分化的特性，激发了人们的研究兴趣。
1999年12月，干细胞研究进展被美国《科学》杂志评为年度世界十大科学进展之首，并认为干细胞的研究将成为疾病治疗的突破口。目前，利用干细胞进行组织重建和转基因研究成为生物医学领域的重要方向。表皮干细胞研究不仅对了解皮肤组织器官发育、肿瘤疾病发生有重要意义，还将成为转基因和组织工程技术中重要的靶细胞。以下将对表皮干细胞的最新研究进展进行综述。
1 表皮干细胞定位
根据细胞的不同分裂增殖能力，表皮细胞存在三种状态：干细胞、短暂扩增细胞和分化细胞。干细胞为不对称分裂细胞，具有无限增殖分化能力；而短暂扩增细胞为干细胞的分裂子细胞，经历有限几代分裂后即形成分化细胞。定位表皮干细胞关键是区分上述两种细胞。在表皮基底层约有
10%细胞为具有增殖、分化能力的干细胞，形成增殖单位维持局部平衡状态。其他多数细胞为具有瞬时扩增能力的子细胞，经过3～5代分裂后，成为末端分化细胞，进入基底上层［1］。
目前确定表皮干细胞的表面标志物尚存争论。干细胞为慢周期细胞，通过放射性BrdU标记技术，表皮干细胞被定位为标记物保留细胞
LRCs。Morris等［2］发现表皮基底细胞层中约10%左右为LRCs细胞，其他绝大多数阳性细胞存在于毛囊外根鞘隆突部位。不同部位的LRCs细胞是否是同一种干细胞Tayolr等［3，4］通过研究胚胎毛囊和表皮发育提出：毛囊外根鞘隆突处为未分化细胞储存库，在胚胎期有向下形成毛囊，向上扩展为表皮的倾向，新生小鼠毛囊外根鞘隆突处细胞可向表皮迁移。因而毛囊干细胞具有双向分化潜能，可能不仅参与毛囊形成，还与表皮发育有关。在出生后一方面维持毛发的周期性生长，另一方面形成表皮基底层的短暂扩增细胞，维持表皮自我更新，在特定条件下如在皮肤的损伤过程中担当修复表皮的重要作用［5］。临床中观察到烧伤患者新生皮肤也最先从毛囊处发生，可提示表皮、毛囊的共同起源学说。
LRCs细胞含有丰富的β1-
整合素，通过荧光激活细胞选择技术(FACS)，利用β1整合素分离的细胞，可快速粘附至细胞间基质如Ⅳ胶原中，这些细胞超微结构示未分化细胞，体外培养显示较强的克隆增殖能力，并可形成全层表皮，故被认为是表皮干细胞［6］。由于整合素在细胞间连接和分化中具有重要作用，常作为多种干细胞的表面标志，在表皮干细胞中β1整合素表达水平明显高于短暂扩增细胞(2～3倍)［7］。基底层有40%细胞表达β1-整合素，细胞动力学研究基底层约10%为LRCs细胞，二者的差异表明短暂扩增细胞也可表达β1-
整合素，随着细胞分化，β1-
整合素表达逐渐减弱。因而单独利用整合素并不能作为识别干细胞的特定标志。
角蛋白是上皮细胞的结构蛋白，与细胞的增殖分化状态密切相关。表皮中LRCs阳性细胞的分布范围与反映细胞增殖分化的标志K19、K15、EGFR一致。1994年Michel［8］提出CK19可能是毛囊干细胞的标志，1998年Lyle等［9］利用源自CD8多肽的C8/144B单抗来识别和定位毛囊干细胞，他还通过免疫印迹等方法证实该单抗识别LRCs细胞中的CK15，因而K19、K15在干细胞定位中具有重要意义。非钙粘素相关βcatenin及P63的表达也可作为干细胞的生长学标志。Dotch是一种细胞间发生作用的保守的调控细胞分化的膜蛋白受体，高表达的dotch及配体DELTAL和低表达的E钙粘素均可认为是干细胞的表面分子特征。然而Lowell等［6］进一步研究发现DELTAL、E-
钙粘素联合β1-
整合素并不能提高单用β1-整合素分离干细胞的比率。而β-
catenin为细胞内蛋白，用于分离干细胞也受到限制。
以上研究表明细胞周期分析是鉴定表皮干细胞最直接的方式，一些表面标志如β
1-
整合素、E-
钙粘素、角蛋白等在表皮细胞中的表达有利于对其增殖分化的深入研究。表皮基底层干细胞在身体不同部位的定位也具体不同。利用β1-整合素来分析干细胞定位，发现基底层干细胞聚集成簇，掌跖部主要存在于真皮乳头部和网状区侧方，而前臂和头皮处则主要位于真皮网状区顶部，并沿基底膜向周边迁移。
2 干细胞分化调控
干细胞具有多向分化潜能，周边微环境对其增殖、分化有重要作用。体外，低传代培养的毛乳头细胞可诱导毛囊上皮细胞形成毛囊样结构
［10］。而当外伤原因使表皮缺损情况下，周边毛囊可再生出新的表皮。这提示周边环境的改变将决定表皮干细胞的命运。在表皮形成过程中粘附分子β1-
整合素具有重要的作用，通过基因(敲除knockout)研究表明整合素异常表达影响表皮和毛囊发育，并引起表皮水疱的形成［11］。虽然β1-
整合素表达下调并不启动细胞的末端分化，但当干细胞和短暂扩增细胞离体悬浮培养时进入末端分化状态，分化信号则由β1-
整合素介导。Levy通过逆转录病毒向未分化鳞癌细胞系SCC4及表皮细胞转入β1-
整合素野生型和突变型基因，观察不同区域封闭抗体对细胞分化和粘附影响，发现β1-
整合素通过不同的信号途径分别介导细胞分化和粘附。β1-整合素在维护干细胞状态中具有重要作用，向细胞中引进功能域突变的β1-
整合素导致干细胞向短暂扩增细胞转化，并引起分裂激活蛋白酶系统MAPK激活［12，13］。由成纤维细胞分泌的角质形成细胞生长因子(KGF)，与受体KGFR结合也可促进受体二聚化和自身磷酸化，通过经典的酪氨酸激酶受体后的GPT结合蛋白MAPKKK/MAPKK/MAPK信号级联传导系统，调节早期的基因表达，促进表皮细胞分裂增殖，因而成纤维细胞对细胞的分化提供了重要的微环境［14］。Watt等［11］研究发现去除N端的β-
catenin能提高干细胞的增殖分化潜能，向转基因鼠导入去除N端的β-
catenin促使其在基底层的表达，可引起角质形成细胞进入多分化状态，可分别形成毛囊和表皮。受β-
catenin信号调控的基因为c-
myc，后者可促进角质形成细胞进入短暂扩增状态。
此外，同类细胞间的作用也将影响细胞的命运，
Notch及细胞钙粘附分子在调控干细胞和短暂扩增细胞间转化过程中也发挥重要作用。Notch是一种跨膜受体，与相邻细胞上跨膜蛋白配体Delta、serrate结合调控细胞分化。Notch表达于出生后表皮全层，Delta则主要存在于表皮基底层，尤其是β1-
整合素阳性细胞聚集处。Delta在干细胞上高表达具有以下作用：阻断Notch信号保护干细胞；加强干细胞簇的粘附，弱化与周边细胞作用；传递信号使干细胞周边细胞进入短暂扩增状态［6］。
研究干细胞的分化调控机制对认识皮肤发育、疾病发生有重要作用，更为关键的是掌握其调控将使我们有效的利用干细胞进行疾病的治疗。
3 表皮干细胞的应用
表皮干细胞具有无限分裂增殖能力，在皮肤组织的自我更替及维护机体自稳状态中具有重要作用。在特定条件下如皮肤缺损可进行表皮再生。Limat等［5］取自体毛囊外根鞘细胞体外培养后移植到小腿溃疡创面，有80%的患者在2～3周内创面愈合，由新生表皮覆盖。新生表皮从生物学标志如角蛋白、纤连素、整合素及形态学方面较周边皮肤无显著差异，愈合明显改善，这是由于毛囊外根鞘存在毛囊干细胞，而其在特定条件下分化形成新生表皮。目前，利用细胞系如Hacat和患者的角质形成细胞重建表皮已获成功，但大范围皮肤移植中皮肤重建尚存在细胞来源受限和皮肤附件形成的问题，因而应用干细胞的无限增殖和多向分化潜能对今后进行表皮重建将具有重大实用价值［4］。
此外，表皮干细胞已经成为转基因的重要靶细胞。Ghazizadeh等［15］采用连接LacZ报告基因的VSV-
G逆转录病毒直接进行小鼠皮内注射，在耐受beta-
gal酶的鼠中，转入基因在毛囊和毛囊间表皮处干细胞中显著表达，并持续16周以上，这提示表皮干细胞可成为转基因的良好靶向，并使转基因持久表达。在调节机体免疫方面，Fan等将肝炎表面抗原HbsAg通过质粒载体直接用于皮肤，在宿主机体中激发抗原特异性免疫反应。对于皮肤遗传性疾病，转基因的持续表达非常重要，因而干细胞是基因治疗遗传性疾病的最佳靶细胞。单纯性大疱性表皮松解症(EBS)和板层状鱼鳞病为基因异常性疾病，目前在临床上尚无有效的治疗方式。EBS为板层素β-
3链基因缺失导致不能分泌板层素-
5引起细胞连接障碍产生水疱，Vailly取患者皮肤体外培养后向干细胞导入β-
3基因cDNA后有板层素-
5产生，并出现细胞与培养基质紧密连接。这提示对患者皮肤干细胞转基因可治疗本病。动物实验已显示本病转基因治疗的可行性［16，17］。
另外，利用转基因技术，选择能促进组织形成的相关基因如人生长激素
(hGH)、白介素2、表皮生长因子(EGF)、血小板衍生因子(PDGF)、成纤维细胞生长因子等基因转染培养干细胞，可为组织器官再造提供分子与基因水平的调控手段，促进组织形成和创面愈合，这将是今后组织工程研究的重要方向。毛囊干细胞是皮肤组织中重要的干细胞储存库，易于定位，且对其细胞调控的进一步明确将使其在转基因中发挥重要作用。
4 展望
目前，干细胞的研究在生命科学领域内具有重要意义。对于干细胞增殖分化调控的研究将使人类更好地驾驶自身，期间将还有很长的路程，而所可能引发的伦理道德问题也将引起我们今后探讨。
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