趙紅月，張麗蕊，陳乃耀

(華北理工大學(xué)附屬醫(yī)院，河北唐山 063000)

間充質(zhì)干細胞移植后免疫調(diào)節(jié)作用的研究進展

趙紅月，張麗蕊，陳乃耀

(華北理工大學(xué)附屬醫(yī)院，河北唐山 063000)

在移植治療過程中，間充質(zhì)干細胞(MSCs)除了具有分化為相應(yīng)組織細胞的功能外，在急性肺損傷、炎癥性腸病、急性心肌梗死、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、骨修復(fù)中還具有強大的免疫調(diào)節(jié)作用。

間充質(zhì)干細胞；細胞移植；免疫調(diào)節(jié)；肺損傷；炎癥性腸病；急性心肌梗死；系統(tǒng)性紅斑狼瘡；骨修復(fù)

間充質(zhì)干細胞(MSCs)能夠自我更新并分化為成骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞和神經(jīng)細胞等多種細胞[1]。MSCs來源豐富，研究較多的有骨髓間充質(zhì)干細胞(BMSCs)、臍血間充質(zhì)干細胞和脂肪來源的間充質(zhì)干細胞等。MSCs表面表達MHCⅠ類分子,但不表達MHCⅡ、Fas配體和共刺激分子(如B7-1、B7-2、CIMOL等),因此不被T細胞識別,能夠逃避免疫監(jiān)視[2]。MSCs理論上允許同種異體移植，而不需要HLA匹配或免疫抑制。干細胞的這些特性使它們在許多種疾病的治療中備受矚目。在移植治療過程中，MSCs除了具有分化為相應(yīng)組織細胞的功能外，在各器官組織疾病中還具有強大的免疫調(diào)節(jié)作用，如抑制受體內(nèi)T細胞增殖，改變T細胞亞群比例和B細胞功能，抑制樹突狀細胞分化和NK細胞增殖，減少炎性細胞因子數(shù)量，增加抗炎細胞因子數(shù)量，調(diào)整免疫異常和紊亂，改善受損區(qū)周圍炎性環(huán)境等?，F(xiàn)將MSCs移植后在急性肺損傷(ALI)、炎癥性腸病(IBD)、急性心肌梗死(AMI)、系統(tǒng)性紅斑狼瘡(SLE)、骨修復(fù)中的免疫調(diào)節(jié)作用研究進展綜述如下。

1 MSCs移植對ALI的免疫調(diào)節(jié)作用

ALI是指心源性以外的各種肺內(nèi)、肺外致病因素所引起的急性、進行性缺氧性呼吸衰竭，最終嚴重階段稱為急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)[3]。ALI病理特征為肺微血管通透性增高，肺泡毛細血管內(nèi)皮細胞和肺泡上皮細胞彌漫性損傷，造成廣泛的肺間質(zhì)和肺泡水腫，臨床上表現(xiàn)為頑固性低氧血癥和呼吸窘迫[4]。創(chuàng)傷、肺部感染、淹溺、吸入毒氣、放射性肺損傷、燒傷、休克等各種誘因?qū)е碌腁LI的發(fā)病核心機制都是無序的炎性反應(yīng)。最近幾年的研究[5]顯示，在嚙齒類動物實驗中，MSCs移植對內(nèi)毒素誘導(dǎo)的ALI有治療作用。崔蕾等[6]發(fā)現(xiàn)，ALI的大鼠在臍帶間充質(zhì)干細胞移植治療后，血漿中促炎因子TNF-α、IL-6降低，抗炎因子IL-10升高，兩種因子最終達到平衡。在大鼠放射性ALI中，脂肪來源的MSCs具有抗炎作用，這主要是通過減少血清中促炎細胞因子IL-1、IL-6和TNF-α的濃度,增加抗炎細胞因子IL-10的濃度而實現(xiàn)的[7]。大量ALI模型已證明，MSCs移植在受者組織中具有免疫調(diào)節(jié)作用，其主要是通過旁分泌細胞因子而實現(xiàn)[8]。近年來，在肺損傷疾病的研究中發(fā)現(xiàn)，干細胞的一個亞群產(chǎn)生IL-1受體拮抗劑，它能抑制細胞因子對T淋巴細胞增殖的刺激作用，抑制巨噬細胞產(chǎn)生TNF-α。此外，腫瘤壞死因子誘導(dǎo)蛋白6(TSG-6)也是MSCs旁分泌的一種有潛能的抗炎因子。在脂多糖誘發(fā)的小鼠ALI模型中，MSCs上調(diào)TSG-6的表達水平，從而減少了炎性因子和炎性細胞的數(shù)量[9]。對ALI大鼠靜脈注射TSG-6后，肺泡內(nèi)炎性因子的濃度降低，改善了生存率[10]。Gore等[11]在小鼠肺損傷模型中還發(fā)現(xiàn)，肺損傷的愈合除了與MSCs促進炎性細胞數(shù)量的減少有關(guān)外，還與促進調(diào)節(jié)性T細胞數(shù)目的增加相關(guān)聯(lián)。

2 MSCs移植對IBD的免疫調(diào)節(jié)作用

IBD是一種病因未明的慢性非特異性腸道炎癥性疾病，包括潰瘍性結(jié)腸炎(UC)和克羅恩病(CD)。IBD主要發(fā)病機制為腸道黏膜免疫系統(tǒng)異常所引發(fā)的免疫炎性反應(yīng)，反應(yīng)過程中有多種細胞及細胞因子如淋巴細胞、腸上皮細胞、內(nèi)皮細胞、IFN-γ、IL-17、IL-4等參與，輔助性T細胞如Th1、Th2、Th17等及其炎癥介質(zhì)表達失衡是腸道長期炎癥狀態(tài)的重要原因[12]。目前，IBD的藥物治療效果并不令人滿意，應(yīng)用MSCs治療IBD的研究受到越來越多研究者的青睞[13～15]，并且已經(jīng)取得了較好效果。Kashyap等[16]研究發(fā)現(xiàn)，1例患非霍奇金淋巴瘤合并CD的患者，經(jīng)自體干細胞移植后臨床癥狀得到緩解，并且存活期延長了7年。此外，在靜脈注射BMSCs的實驗小鼠體內(nèi)，BMSCs可歸巢到腸道組織，促進腸道細胞再生，改善炎性癥狀，增加生存率[17,18]。MSCs對IBD主要發(fā)揮兩方面的治療作用。其一，通過局部注射或靜脈注射的方式將MSCs移植到IBD患者體內(nèi)，MSCs遷移歸巢到損傷部位，定植并分化為腸上皮細胞來修復(fù)受損腸道組織[19,20]。其二，定植在損傷部位未分化的MSCs旁分泌一些細胞因子來改善腸黏膜炎性環(huán)境并抑制異常免疫反應(yīng)[21]。MSCs能夠分泌抗炎細胞因子如前列腺素E2、IL-10、吲哚胺2,3-雙加氧酶來改善腸黏膜炎性環(huán)境。還有一些細胞因子能夠?qū)γ庖呒毎鹫{(diào)節(jié)作用進而改善IBD病程中的免疫異常和紊亂[22]，從而達到治療IBD的目的。

3 MSCs移植對AMI的免疫調(diào)節(jié)作用

AMI往往與強烈的免疫炎性反應(yīng)相伴隨。過度激活的免疫炎性反應(yīng)將導(dǎo)致心肌進一步損傷，促使心室重塑的發(fā)生和發(fā)展。MSCs移植為心血管疾病的治療提供了一種全新的方法。首先，MSCs能向心肌細胞分化，修復(fù)受損心肌組織。Kawada等[23]實驗研究發(fā)現(xiàn)，在AMI大鼠體內(nèi)注入綠色熒光蛋白標記的MSCs，8周后在心臟組織可檢測出大量熒光標記的細胞，因此證實MSCs可歸巢到心肌受損組織，并分化為心肌細胞。其次，MSCs能夠調(diào)節(jié)受損心肌微環(huán)境的免疫炎性反應(yīng)。AMI后激活的NF-κB可促使炎性細胞因子(如TNF-α、IL-4和IL-6等)過度表達，而過度表達的炎性細胞因子又可以激活NF-κB，如此循環(huán)產(chǎn)生放大作用[24]。MSCs移植能抑制NF-κB的激活，使AMI后免疫炎性反應(yīng)受到強烈抑制，進而使心肌梗死后心室重塑的發(fā)生得到延緩[25]。此外，BMSCs通過旁分泌VEGF等多種促血管新生的細胞因子，刺激受損區(qū)局部血管的增生，減少缺血區(qū)凋亡的心肌細胞數(shù)量[26]。BMSCs還能夠分泌IL-10和肝細胞生長因子等細胞因子來調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)。Dayan等[27]在MSCs移植治療AMI小鼠模型的研究中發(fā)現(xiàn)，MSCs通過旁分泌IL-10來影響單核細胞/巨噬細胞活化，最終使梗死部位由促炎細胞浸潤轉(zhuǎn)換為抗炎細胞浸潤。

4 MSCs移植對SLE的免疫調(diào)節(jié)作用

SLE是一種病因尚未完全清楚的累及多臟器的自身免疫性疾病。其主要病理機制為T、B細胞異?；罨瘜?dǎo)致自身抗體的產(chǎn)生和免疫復(fù)合物的沉積，從而導(dǎo)致全身多個靶器官的破壞[28]。近年來，MSCs治療SLE的研究已取得一定成效。MSCs能夠抑制T細胞的活化增殖,使T細胞亞群比例發(fā)生改變[29]，上調(diào)Tregs細胞數(shù)量，從而抑制T細胞分泌炎性細胞因子，最終誘導(dǎo)SLE體內(nèi)免疫耐受及抑制免疫反應(yīng)的發(fā)生[30]。MSCs移植還能抑制SLE患者體內(nèi)B細胞的增殖趨化功能及分泌致病性免疫球蛋白如IgM、IgG、IgA等[31]，減少SLE體內(nèi)抗體及免疫復(fù)合物的沉積，維持凝血-抗凝系統(tǒng)平衡，改善機體的血栓易發(fā)狀態(tài)，阻止SLE的血栓形成[32]。SLE患者在接受MSCs移植治療后，血清中IL-17水平顯著降低，其疾病的活動性得到了控制。臍帶間充質(zhì)干細胞移植治療狼瘡鼠的實驗中顯示，MSCs對小鼠的狼瘡腎炎有治療作用[33]。

5 MSCs移植對骨修復(fù)的免疫調(diào)節(jié)作用

創(chuàng)傷、感染、腫瘤切除及骨骼疾病術(shù)后等所致的骨缺損、骨不連一直是骨科治療的難點，自體骨移植是其傳統(tǒng)治療方法，具有修復(fù)力強和無免疫排斥反應(yīng)的優(yōu)勢，但取骨部位和取骨數(shù)量受到極大限制。MSCs作為種子細胞被廣泛應(yīng)用到組織工程中，有望成為骨組織修復(fù)中最理想的材料。骨組織修復(fù)與重建過程中，MSCs除了能分化為成骨細胞外，還起到免疫調(diào)節(jié)作用。未成骨分化的MSCs和已成骨分化的MSCs均能表達可溶性因子HLA-G，它能抑制T細胞增殖，從而減少炎性因子的分泌，還能促進MSCs的免疫抑制作用。MSCs還能增加調(diào)節(jié)性T細胞的比例，誘導(dǎo)激活T淋巴細胞凋亡[34]。T淋巴細胞數(shù)量減少導(dǎo)致IFN-γ、TNF-α和IL-2等炎性細胞因子數(shù)量減少，從而維護了骨修復(fù)的微環(huán)境，反過來也減少MSCs的凋亡數(shù)量，進一步促進骨修復(fù)。此外，在被移植到骨缺損區(qū)的MSCs中，已經(jīng)進行成骨分化的MSCs還可以旁分泌血管內(nèi)皮生長因子A，它能降低由巨噬細胞和中性粒細胞產(chǎn)生的促炎細胞因子的表達，明顯減少炎性細胞因子的數(shù)量，促進骨組織的再生。

綜上所述，MSCs移植后在不同疾病中的免疫調(diào)節(jié)作用有許多共同點：MSCs能歸巢到疾病組織，通過旁分泌作用分泌許多細胞因子，其中一些細胞因子能促進幼稚T淋巴細胞向Th2和Tregs分化，抑制向Th1和Th17的分化，從而減少炎性細胞因子的產(chǎn)生數(shù)量，為MSCs分化和修復(fù)創(chuàng)造了良好的微環(huán)境；一些細胞因子如TGF-α、吲哚氨2,3-過氧化酶、TSG-6和IL-1受體拮抗劑直接抑制T細胞活化和B細胞功能，抑制樹突狀細胞分化和NK細胞增殖，減少炎性細胞因子如IFN-γ、TNF-α、IL-2和IL-17等的分泌，增加抗炎性細胞因子如IL-10、IL-4、TGF-β等的分泌；通過調(diào)節(jié)免疫異常和紊亂，改善炎性環(huán)境。MSCs的這些作用也為其自身生存創(chuàng)造良好條件，減少MSCs自身凋亡數(shù)量，從而有利于分化為相應(yīng)的組織細胞，達到修復(fù)缺損的目的。由于不同器官組織為MSCs提供的微環(huán)境不可能完全相同，所以促使MSCs旁分泌的細胞因子種類和數(shù)量也存在差異。因此，MSCs移植后在疾病治療過程中所發(fā)揮的作用和機制還有待進一步的研究。

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陳乃耀(E-mail： nychenncmc@163.com )

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.02.035

R318.06

A

1002-266X(2017)02-0101-04