徐　雋　智發(fā)朝

·綜述·

炎癥性腸病治療新進展
——干細胞治療

徐雋智發(fā)朝

【提要】干細胞治療是一種新興的炎癥性腸病的治療手段，其通過免疫調(diào)節(jié)和免疫重建等機制緩解黏膜炎癥。目前用于治療炎癥性腸病的干細胞主要有造血干細胞和間充質(zhì)干細胞，主要方法有干細胞移植（自體或異體）及局部注射。臨床研究證實干細胞移植對難治性炎癥性腸病有一定效果，并能夠使部分患者長期維持緩解。但干細胞療法仍處于研究階段，其安全性和長期有效性等仍有待進一步評估。

炎癥性腸?。辉煅杉毎?；間充質(zhì)干細胞

一、干細胞治療炎癥性腸病概述

炎癥性腸?。↖nflammatory bowel disease，IBD）是一類免疫介導的以消化道炎癥為主要表現(xiàn)的系統(tǒng)性疾病，主要包括潰瘍性結腸炎（ulcerative colitis，UC）和克羅恩?。–rohn′s disease，CD），其治療主要以緩解臨床癥狀和控制炎癥發(fā)展為主，包括藥物治療和必要時的手術治療。治療IBD的藥物主要包括氨基水楊酸制劑、類固醇激素、免疫調(diào)節(jié)劑（硫唑嘌呤、6-巰嘌呤、甲氨蝶呤）以及生物制劑（單克隆抗體）等，但以上治療手段均無法達到根治，且有部分患者對上述療法均無反應。

干細胞是一類具有不對稱分裂能力的細胞，主要分為胚胎干細胞（embryonic stem cells，ESCs），多能成體干細胞及誘導多能干細胞（induced pluripotnent stem cells，iPSCs）。近十幾年來，不斷有干細胞移植或局部注射治療難治性IBD（絕大多數(shù)為CD）及其并發(fā)癥的案例被報道，且有相當一部分患者病情得到緩解，因此，干細胞成為IBD治療的又一重要方向。

干細胞治療IBD及其并發(fā)癥的主要手段有干細胞移植及干細胞局部注射。干細胞移植是研究最多的治療方式，包括自體干細胞移植和同種異體干細胞移植。目前用于治療IBD的干細胞為成體干細胞，主要有造血干細胞（hematopoietic stem cells，HSCs）和間充質(zhì)干細胞（mesenchymal stem cells，MSCs）兩種類型，其主要機制是利用干細胞自我更新、免疫調(diào)節(jié)及營養(yǎng)等特性，實現(xiàn)“腸道免疫的重建”［1］，從根本上避免免疫介導的腸道炎癥的發(fā)生，改變患者的遺傳易感性。胚胎干細胞在再生醫(yī)學領域有重要地位，但其對IBD的治療仍處在基礎研究層面。

干細胞移植主要包括如下步驟。第一步是干細胞采集。自體造血干細胞移植時，需對患者行外周血造血干細胞動員后進行采集；同種異體造血干細胞移植時，則需進行人白細胞抗原（HLA）匹配。第二步是干細胞篩選和體外擴增，即通過一定方式對所采集的細胞進行純化，去除其它類型細胞（主要是淋巴細胞），并采用體外培養(yǎng)擴增干細胞。第三步是患者的預處理，即用化療等方式清除患者體內(nèi)的免疫細胞，為移植做準備。最后一步是干細胞輸注，即將體外培養(yǎng)和篩選的干細胞輸入到患者體內(nèi)。圖1展示了干細胞移植的具體步驟。

圖1　干細胞移植治療IBD步驟

二、造血干細胞治療IBD

1.造血干細胞特點及作用機制

造血干細胞是一類具有自我更新和向成熟血細胞分化能力的細胞，主要用于血液系統(tǒng)惡性腫瘤的治療。在IBD治療中，HSCs可定植于腸黏膜受損處，并分化為腸上皮，修復損傷；也具有免疫調(diào)節(jié)作用，分裂產(chǎn)生免疫原性低的細胞，減輕腸道的炎癥反應［2］。

造血干細胞移植（hematopoietic stem cell transplantation，HSCT）治療免疫介導性疾?。↖mmune-mediated disease，IMID）的機制尚無明確結論，多認為與HSC的免疫調(diào)節(jié)功能有關，即通過干細胞移植，使免疫原性低的細胞代替了患者體內(nèi)反應性淋巴細胞，從而避免腸道異常免疫反應導致的黏膜損傷。Clerici M等［3］比較了難治性克羅恩病患者行造血干細胞移植前后血液中免疫細胞及細胞因子水平的變化，并與正常人進行比較，發(fā)現(xiàn)克羅恩病患者的調(diào)節(jié)T細胞（Treg）、表達TLR4的細胞、腫瘤壞死因子α（TNF-α）、白介素10（IL-10）在移植前均高于正常人，且以上細胞及細胞因子在移植后均出現(xiàn)明顯下降，提示造血干細胞具有免疫調(diào)節(jié)作用，能夠降低患者炎癥反應。Alexander等［4］則認為HSCs的免疫調(diào)節(jié)功能與患者胸腺的改變有關，即在HSCT后受者胸腺功能被再次激活，并產(chǎn)生原始的免疫耐受性高的T淋巴細胞，從而減輕免疫介導的機體損傷。

自體HSCT和同種異體HSCT的機制既有相似之處也有不同之處。自體HSCT是通過化療（淋巴消融）清除患者體內(nèi)的反應性T淋巴細胞，取代以免疫耐受性更高的淋巴細胞，以重建免疫系統(tǒng)，由于移植物為自體細胞，且多采取非清髓性處理，故無法在基因?qū)用娓淖兓颊叩倪z傳易感性，在一定誘因作用下，IBD仍可復發(fā)。同種異體HSCT是用供者的免疫細胞完全替代受者的免疫細胞，完成免疫系統(tǒng)的替換，從遺傳水平改變患者對IBD的易感性，但由于其致死率高，目前較少用于非惡性疾病的治療。

2.造血干細胞移植治療IBD

造血干細胞是干細胞治療IBD最先采用的細胞，該治療手段的出現(xiàn)源于對同時患有IBD及惡性血液系統(tǒng)腫瘤患者行HSCT后，IBD出現(xiàn)臨床緩解或內(nèi)鏡下緩解的個案報道［5-6］，也有報道霍奇金淋巴瘤患者接受造血干細胞移植后出現(xiàn)“獲得性”克羅恩病的案例［7］，以上研究均提示HSCT可能是治療IBD的新靶點。此外，HSCT在治療其它免疫介導的疾病已取得一定成果，這也增加了研究人員對HSCT治療IBD的信心，已有組織提出對某些嚴重且其它治療方法無效的免疫介導的疾病采取造血干細胞移植治療，其中就包括了難治性克羅恩病［8］。

此后，有學者對難治性IBD患者采取了造血干細胞移植（自體或同種異體），并對其有效性和安全性做出評估。表1為近年來有關造血干細胞治療IBD的臨床試驗。綜合回顧以下臨床試驗，可以看出造血干細胞移植的確能夠使某些難治性IBD患者的病情得以緩解，生活質(zhì)量顯著提高，避免激素的大劑量使用，有一定應用前景。但也能看出，HSCT治療IBD仍處在研究階段，存在一定缺陷：第一，各研究結論缺乏說服力，需進行樣本量更大、隨訪時間更長的臨床試驗以得出更為可靠的結論；第二，從現(xiàn)有數(shù)據(jù)能看出HSCT治療IBD仍存在一定的復發(fā)率；第三，HSCT尤其是同種異體HSCT的風險大，已有死亡案例的報道；第四，HSCT治療UC的研究數(shù)據(jù)極少，僅Ditschkowski M［10］及Yu LZ［17］對此進行了報道，雖然上述UC患者均通過行HSCT使病情獲得緩解，但由于例數(shù)過少（5例），難以證實HSCT對UC的有效性。

表1　造血干細胞移植治療IBD的臨床試驗

需要說明的是，雖然同種異體HSCT治療IBD前景堪憂，但仍有一類人群適合采用此療法：即IL-10基因缺陷的低齡IBD患者。Kotlarz D等［18］對66名發(fā)病年齡＜5歲的IBD進行IL-10、IL-10R1及IL-10R2的基因檢測，發(fā)現(xiàn)共16名患者存在上述基因缺陷，其中5名患者進行了同種異體HSCT，并在此后2年的隨訪時間內(nèi)未出現(xiàn)復發(fā)。因此，對于發(fā)病年齡較早的IBD患者，可進行IL-10基因檢測，若存在此類基因缺陷，則適合采用同種異體HSCT。

3.造血干細胞移植的安全性

安全性問題是關乎HSCT治療IBD發(fā)展前景的重要問題。干細胞的免疫原性、細胞培養(yǎng)安全性、異位組織形成的可能、細胞的體外擴增時發(fā)生轉(zhuǎn)化都是能夠影響移植成功率及安全性的重要環(huán)節(jié)。Snowden等［19］回顧了1997～2009年數(shù)據(jù)庫所納入的造血干細胞移植治療免疫介導的疾病的臨床試驗，發(fā)現(xiàn)自體HSCT的一年和五年生存率分別為85%及78%，同種異體HSCT的一年和五年生存率分別為87%和65%，感染是造成患者死亡的最主要原因。通過以上數(shù)據(jù)可看出造血干細胞移植治療免疫介導疾病的安全性仍是一項亟待解決的問題，但對于HSCT治療IBD的安全性問題報道較少。

三、間充質(zhì)干細胞

1.間充質(zhì)干細胞的特點及作用機制

間充質(zhì)干細胞又稱成人干細胞，是一種來源于外胚層及中胚層的多能成體干細胞，主要位于結締組織和器官間質(zhì)中。此類細胞大多表達CD105、CD73及CD90，并可在體外可分化為成骨細胞、軟骨母細胞和脂肪細胞［20］。

與造血干細胞類似，間充質(zhì)干細胞也具有增殖分化、免疫調(diào)節(jié)及營養(yǎng)的作用，并在再生醫(yī)學領域占據(jù)重要地位。目前已有報道采用間充質(zhì)干細胞治療急性激素抵抗的移植物抗宿主病、兒童成骨不全癥、強直性脊柱炎、椎間盤突出癥及一些神經(jīng)系統(tǒng)疾病等［21］。

間充質(zhì)干細胞主要通過釋放多種可溶性因子（細胞因子、趨化因子、生長因子等），誘導淋巴細胞的細胞周期停滯及細胞凋亡，以實現(xiàn)免疫調(diào)節(jié)和炎癥控制，進而實現(xiàn)組織再生［22］。相關研究發(fā)現(xiàn)，骨髓間充質(zhì)干細胞（BMMSCs）及脂肪間充質(zhì)干細胞（ASCs）能夠增強免疫抑制分子的活性，如肝細胞生長因子（HGF）、轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）、前列腺素E2（PGE-2）、吲哚胺2，3-雙加氧酶（IDO）、IL-6、IL-10、一氧化氮、血紅素加氧酶-1、HLA-G5等［23］。值得注意的是，MSC的免疫調(diào)節(jié)作用在炎癥環(huán)境中更為突出，體現(xiàn)在某些促炎因子（TNF-α、IFN-γ等）的存在是干細胞發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用的前提［24］。

2.間充質(zhì)干細胞治療IBD

作為多能干細胞的一員，間充質(zhì)干細胞對IBD的療效也被許多學者所研究。多個動物實驗已證實MSC能夠緩解藥物所致結腸炎，表現(xiàn)在臨床癥狀緩解、黏膜炎癥及炎癥因子水平降低［25-27］。

表2　間充質(zhì)干細胞治療IBD的臨床試驗

MSC治療IBD的相關臨床試驗也取得了一定進展。目前用于治療IBD的間充質(zhì)干細胞主要有骨髓間充質(zhì)干細胞（BMMSCs）和脂肪間充質(zhì)干細胞（ASCs）兩種類型。骨髓間充質(zhì)干細胞是研究最多的MSCs，但由于骨髓間充質(zhì)干細胞的含量較少，提取有一定難度，且隨著年齡增長，骨髓間充質(zhì)干細胞數(shù)目逐漸減少，其臨床應用存在一定局限性。此后，隨著脂肪間充質(zhì)干細胞的出現(xiàn)，克服了BMMSC的缺陷，具有良好的應用前景。MSC治療IBD主要有兩種手段：干細胞移植治療腸腔IBD（luminal IBD）以及干細胞局部注射治療IBD（主要是CD）所致瘺管（fistula IBD）。表2為MSC治療IBD的主要臨床試驗。

MSC治療腸腔IBD的報道較少，Liang J等［35］回顧分析了7例難治性IBD（UC 3例、CD 4例）患者經(jīng)同種異體BMMSCs移植后癥狀減輕，炎癥活動度降低。對于IBD所致瘺管的治療，García-Olmo D團隊提供了一系列的研究報道。García-Olmo D等在2003年報道了1例ASCs成功治療克羅恩病引起的直腸陰道瘺的案例［36］，認為干細胞治療有可能應用與此類情況。此后，該團隊于2009年報道了一項Ⅱ期臨床試驗，通過比較局部注射ASCs聯(lián)合纖維膠與單獨使用纖維膠治療復雜性瘺管，發(fā)現(xiàn)ASCs聯(lián)合纖維膠組的瘺管閉合率明顯高于單獨使用纖維膠組［30］，但經(jīng)過長達3年隨訪發(fā)現(xiàn)在聯(lián)合治療組中僅有少部分人（7/24）沒有復發(fā)［37］，因此ASCs的長期效果仍不確切。基于以上研究，該團隊于2012年報道了一項ASCs治療肛周瘺管的Ⅲ期臨床試驗［38］，比較ASCs、ASCs聯(lián)合纖維膠以及纖維膠3種方法的療效，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過24～26周時3組的瘺管閉合率分別為39.1%，43.3%，37.3%（P =0.79），而1年后三組的瘺管閉合率為57.1%，52.4%，37.3%（P=0.13），3種治療手段均未出現(xiàn)嚴重的副反應。

3.MSC治療IBD的安全性問題

MSC治療IBD的安全性問題目前存在著兩種截然相反的研究結果，至今仍無確切結論。基于MSC的增殖及多向分化潛能，有學者提出此類療法能夠增加腫瘤發(fā)生風險。并有相關動物實驗將ASCs與腫瘤細胞同時輸注到小鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)與對照組（輸入腫瘤細胞）相比，該組小鼠的腫瘤出現(xiàn)時間更早，體積更大［39］。但也有研究發(fā)現(xiàn)MSC能夠抑制腫瘤發(fā)生。Nasuno M等［40］發(fā)現(xiàn)MSC通過誘導細胞凋亡及控制細胞分裂等機制實現(xiàn)抑瘤作用。Chen Z［41］等發(fā)現(xiàn)BMMSCs能夠降低結腸炎導致的腫瘤形成風險，MSC能夠在大體水平減輕炎癥，降低促炎因子（TNF-α、IL-1β、IL-6）的表達，下調(diào)STAT3磷酸化表達，減少腫瘤數(shù)目，降低瘤負荷。除致癌性外，MSC的其它不良反應也得到系統(tǒng)性的評估。Lalu MM等［4 2］對2011年前系統(tǒng)性使用間充質(zhì)干細胞（動脈、靜脈注射）的前瞻性臨床試驗進行系統(tǒng)回顧，發(fā)現(xiàn)除一過性發(fā)熱外，MSC的使用并未出現(xiàn)明顯副作用，是一種相對安全的治療手段。

四、總結及展望

總體來說，干細胞治療IBD有較好的應用前景。目前已有一定數(shù)目的臨床試驗證實造血干細胞和間充質(zhì)干細胞對難治性克羅恩病有較好療效，使部分患者達到治愈。然而，現(xiàn)有治療手段均有待改進：造血干細胞移植需對病人進行嚴格篩選，且需在技術條件成熟、有能力處理原發(fā)病及移植并發(fā)癥的機構進行；間充質(zhì)干細胞移植的成功與否取則決于多種因素［43］，如MSC類型、自身特點、移植策略（途徑、時間間隔、劑量、細胞因子及趨化因子的預處理）等，以上條件的選擇和優(yōu)化均有待進一步研究。因此，IBD的干細胞療法仍處于起步階段，某些研究結果相互矛盾，缺乏定論，因而有許多需要進行深入研究的問題，主要包括移植的安全性、長期有效性及對潰瘍性結腸炎的治療效果等。

胚胎干細胞（ESCs）同樣具有免疫調(diào)節(jié)和緩解炎癥等特性，且較成體干細胞而言生長速度更快、分化能力更強，有可能成為繼成體干細胞后又一種用于治療IBD的干細胞［44］。對于ESCs治療IBD仍缺乏相關文獻報道，只有Srivastava AS等［45］報道了經(jīng)誘導后的分化前胚胎干細胞（pre-differentiated ESCs）能夠定植于小腸、結腸、肝臟，并通過修復受損上皮和重建免疫體統(tǒng)等機制緩解炎癥。目前ESCs應用最大的挑戰(zhàn)是控制分化，即通特定的外部環(huán)境誘導細胞沿著所需的路徑生長分化，此外關于該細胞的安全性、分離純化技術以及免疫排斥等問題［46］仍需進一步研究。

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2015-03-27）

（本文編輯：王新穎）

10.3969/j.issn.1672-2159.2015.04.055

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