骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植對(duì)炎癥性腸病腸道屏障功能修復(fù)的研究進(jìn)展

魏 慧 (南方醫(yī)科大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，廣東 廣州 510515)

李 欣 (中國(guó)人民解放軍海軍總醫(yī)院消化內(nèi)科，北京 100048)

doi:10.3969/j.issn.1673-1409.2011.07.099

骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植對(duì)炎癥性腸病腸道屏障功能修復(fù)的研究進(jìn)展

魏 慧 (南方醫(yī)科大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，廣東 廣州 510515)

李 欣 (中國(guó)人民解放軍海軍總醫(yī)院消化內(nèi)科，北京 100048)

介紹了間質(zhì)細(xì)胞與腸壁修復(fù)，綜述了骨髓造血干細(xì)胞移植(HSCT)治療炎癥性腸病(IBD)的可能機(jī)制，調(diào)節(jié)腸道免疫，建立起新的免疫系統(tǒng)，分析了患者及其方案選擇。但目前HSCT治療IBD尚處于實(shí)驗(yàn)性治療階段，臨床病例不多，仍存在諸多問(wèn)題有待于進(jìn)一步研究解決并加以完善。

造血干細(xì)胞移植(HSCT)；炎癥性腸病(IBD)； 腸道免疫系統(tǒng)；腸道間質(zhì)細(xì)胞

炎癥性腸病(IBD)是一組反復(fù)發(fā)作的慢性非特異性腸道炎癥疾病，近10年來(lái)相關(guān)臨床報(bào)道及系統(tǒng)分析研究表明IBD病例數(shù)量上升約3.1倍[1]。炎癥性腸病的發(fā)病機(jī)制尚不清楚，其中黏膜耐受是目前較為關(guān)注的研究方向。黏膜耐受狀態(tài)的發(fā)生則可能與腸道微生物、腸腔內(nèi)抗原、腸上皮屏障、淋巴細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞有關(guān)[2]，這些細(xì)胞在炎癥的形成、延長(zhǎng)、復(fù)原、修復(fù)中起了重要的作用。

1 間質(zhì)細(xì)胞與腸壁修復(fù)

1.1腸道間質(zhì)細(xì)胞

在IBD的腸道上皮細(xì)胞由于CEA家族及CD1d的表達(dá)缺失，使得調(diào)節(jié)亞群擴(kuò)增失敗，CD4+T細(xì)胞增殖[3-4]；Perera等認(rèn)為潰瘍性結(jié)腸炎(UC)腸道上皮不能表達(dá)MHCⅠ類(lèi)分子，而克羅恩病(CD)腸道上皮表達(dá)HLA-E、MICA和MICB，但并不包括CD1d[5]。另一方面，內(nèi)皮細(xì)胞通過(guò)對(duì)白細(xì)胞遷移的嚴(yán)密調(diào)控來(lái)維持黏膜免疫的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，其對(duì)白細(xì)胞的高黏附性與NO合酶有關(guān)；而間質(zhì)細(xì)胞在維持黏膜內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定和微環(huán)境建立中的作用遠(yuǎn)比先前估計(jì)的重要。急性損傷后，腸道的修復(fù)機(jī)制通過(guò)調(diào)節(jié)膠原蛋白轉(zhuǎn)錄翻譯、促進(jìn)活化的纖維化型間質(zhì)蛋白細(xì)胞凋亡作用來(lái)完成。在CD和UC中，細(xì)胞外基質(zhì)的沉淀和降解處于不平衡的狀態(tài)，一方面慢性炎癥刺激腸道內(nèi)間質(zhì)細(xì)胞活化使得大量細(xì)胞外基質(zhì)產(chǎn)生并沉淀[6]；另一方面，CD狹窄腸道內(nèi)肌成纖維細(xì)胞的TMP-1活性增高，使得MMPs活性下降，從而抑制了細(xì)胞外基質(zhì)的降解，導(dǎo)致纖維化反應(yīng)過(guò)強(qiáng)，疤痕形成[7]。

1.2腸上皮下纖維母細(xì)胞(ISEMFs)

近來(lái)發(fā)現(xiàn)由骨髓干細(xì)胞分化而來(lái)的間質(zhì)細(xì)胞在修復(fù)及纖維化過(guò)程中有著突出的作用。ISEMFs位于大部分腸黏膜上皮與固有層組織之間，具有調(diào)節(jié)上皮細(xì)胞功能、參與病理形成免疫應(yīng)答[8]、誘導(dǎo)耐受等重要功能[9]，并通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)代謝、控制生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子的釋放來(lái)調(diào)控黏膜修復(fù)過(guò)程。生理情況下，ISEMFs數(shù)量增加有利于損傷恢復(fù)、抗感染。而在病理狀態(tài)時(shí)，ISEMFs持續(xù)增生，導(dǎo)致間質(zhì)細(xì)胞過(guò)多、病變纖維化、瘢痕形成，甚至腔道狹窄。在UC中，ISEMFs常位于潰瘍的邊緣；而CD中，其擁有更高的增殖及分泌生長(zhǎng)因子的能力[10]。

1.3骨髓干細(xì)胞與腸道間質(zhì)細(xì)胞

骨髓干細(xì)胞包括間充質(zhì)細(xì)胞(MSCs)、造血干細(xì)胞(HSCs)和內(nèi)皮祖細(xì)胞。在骨髓移植后，受體內(nèi)的供體骨髓細(xì)胞除了分化為造血細(xì)胞，還可以分化為其他組織細(xì)胞[11]。這些細(xì)胞具有遷移能力且廣泛分布于體內(nèi)，并普遍存在于干細(xì)胞中[12-13]。Caplan等[14]對(duì)MSCs的旁分泌研究表明其具有參與組織愈合和長(zhǎng)期修復(fù)的作用,其指MSCs亦在骨髓移植受體中長(zhǎng)期具有免疫調(diào)節(jié)作用[15]；Lennon等[16]認(rèn)為MSCs可在體外擴(kuò)增的骨髓中發(fā)現(xiàn)，但由于缺乏特征性標(biāo)志而無(wú)法自新鮮標(biāo)本中分離出。Brittan等[17]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示：骨髓干細(xì)胞在腸損傷部位能分化為肌成纖維樣細(xì)胞和上皮細(xì)胞，骨髓干細(xì)胞移植誘導(dǎo)腸上皮細(xì)胞再生，骨髓干細(xì)胞移植治療腸道疾病具有重要意義。從骨髓干細(xì)胞到多能性前體細(xì)胞、纖維母細(xì)胞、肌纖維母細(xì)胞，它們參與了損傷組織器官的重建和修復(fù)，提示腸外細(xì)胞能夠參與腸道組織的修復(fù)更新。

2 骨髓干細(xì)胞移植與IBD治療

長(zhǎng)期以來(lái)，基于病變的強(qiáng)度、部位、內(nèi)鏡下嚴(yán)重程度、臨床表現(xiàn)、并發(fā)癥，IBD治療包括抗炎(5-氨基水楊酸、皮質(zhì)激素)、免疫抑制(AZA、硫嘌呤、環(huán)孢素)、生物治療(抗TNF-α的英夫利昔、抗CD3的Vizilizumab)等。這些治療旨在控制活動(dòng)性炎癥和調(diào)節(jié)免疫紊亂，對(duì)于危重病例的療效有限，并無(wú)法縮短IBD的自然病程；另一方面，這些治療措施或多或少存在著不良反應(yīng)。而無(wú)效的IBD患者通常面臨著侵入性手術(shù)治療的抉擇，但手術(shù)并不能解決根本問(wèn)題。迄今為止，IBD還沒(méi)有治愈的手段，但干細(xì)胞治療為患者帶來(lái)了希望。

2.1IBD中的骨髓干細(xì)胞移植

IBD所造成的腸道黏膜損傷，最佳干細(xì)胞來(lái)源為腸道上皮干細(xì)胞，但由于腸道上皮干細(xì)胞來(lái)源數(shù)量有限、在體外不能長(zhǎng)期培養(yǎng)擴(kuò)增，所以目前多進(jìn)行造血干細(xì)胞移植(包括骨髓移植、外周血造血干細(xì)胞、臍帶血干細(xì)胞移植)或自體脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞移植。在報(bào)道的病例中，多為合并造血系統(tǒng)惡性腫瘤(包括非霍奇金淋巴瘤、霍奇金淋巴瘤、髓系白血病)的IBD患者、在接受造血干細(xì)胞移植后的7～15年里未曾使用免疫抑制劑的情況下，患者的CD或UC達(dá)到了臨床、實(shí)驗(yàn)室緩解，未有復(fù)發(fā)。在造血干細(xì)胞移植的Ⅰ期臨床試驗(yàn)中，12例難治性CD患者中有11例患者經(jīng)CDAI評(píng)估達(dá)顯著緩解；近期的Ⅰ-Ⅱ期研究發(fā)現(xiàn)難治性CD患者自體造血干細(xì)胞移植后有3/4患者經(jīng)臨床和內(nèi)鏡評(píng)估達(dá)到了緩解[18]。

2.2骨髓干細(xì)胞移植治療的可能機(jī)制

自身免疫病(AID)是一種免疫應(yīng)答紊亂和改變使免疫系統(tǒng)對(duì)自身抗原產(chǎn)生攻擊所致的疾病。病理?yè)p傷是有自身免疫應(yīng)答的產(chǎn)物包括自身抗體和(或)自身殖民淋巴細(xì)胞引起的，可分為器官特異性和全身性[19]。IBD是臨床常見(jiàn)的AID。目前IBD的發(fā)病機(jī)制可以概括為：環(huán)境因素作用于遺傳易感者，在腸道菌群叢等的參與下，啟動(dòng)了腸道免疫及非免疫系統(tǒng)，最終導(dǎo)致免疫反應(yīng)和炎癥過(guò)程。遺傳是本病的基礎(chǔ)，免疫和炎癥損傷是致病的關(guān)鍵，環(huán)境、精神等因素可能是發(fā)病的誘因[20]。人類(lèi)基因組的測(cè)序和鑒定將加速I(mǎi)BD易感基因的尋找，進(jìn)而推動(dòng)IBD的治療。目前認(rèn)為：IBD是多基因病，易感點(diǎn)位于第3、7、12、16號(hào)染色體上[21]。其蛋白表達(dá)可能在造血干細(xì)胞內(nèi)，通過(guò)干細(xì)胞移植，抑制不正常的免疫反應(yīng)而達(dá)到治療目的，這是克羅恩病患者應(yīng)用造血干細(xì)胞移植(hematopoietic stem cell transplantation，HSCT)治療的理論基礎(chǔ)[22]。

腸道黏膜免疫系統(tǒng)在IBD腸道炎癥發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)歸過(guò)程中始終發(fā)揮重要作用，受累腸段產(chǎn)生過(guò)量抗體[23]?？乖念?lèi)型和遺傳背景等影響到免疫應(yīng)答T細(xì)胞的分類(lèi)：Th1為主的免疫應(yīng)答發(fā)展為克羅恩病，干擾素γ和腫瘤壞死因子α的釋放增加，從而進(jìn)一步促進(jìn)局勢(shì)細(xì)胞的激活和延遲性變態(tài)反應(yīng)的發(fā)展；Th2為主的免疫應(yīng)答發(fā)展為潰瘍性結(jié)腸炎，白細(xì)胞介素5等釋放增加，從而促進(jìn)體液免疫過(guò)程[24]。通過(guò)免疫系統(tǒng)重新組裝，抑制不正常的免疫反應(yīng)；同時(shí)，在干細(xì)胞動(dòng)員和預(yù)處理時(shí)應(yīng)用了超過(guò)常規(guī)劑量的免疫抑制劑也具有一定的治療作用[25]。

骨髓干細(xì)胞移植增強(qiáng)了腸道上皮修復(fù)能力。骨髓干細(xì)胞移植可能調(diào)節(jié)腸道免疫，目前認(rèn)為間充質(zhì)干細(xì)胞移植可分化為具有功能的間質(zhì)和非間質(zhì)細(xì)胞來(lái)修復(fù)受損組織；其次它具有免疫抑制能力，可抑制T、B淋巴細(xì)胞的活化、降低樹(shù)突狀細(xì)胞抗原呈遞作用和它們的功能[26]。而造血干細(xì)胞移植可使免疫系統(tǒng)回到幼稚狀態(tài)。盡管自體造血干細(xì)胞移植并不能消除遺傳缺陷，但可能由于缺失觸發(fā)物而達(dá)到長(zhǎng)期緩解，其優(yōu)點(diǎn)是不存在干細(xì)胞來(lái)源和移植排斥反應(yīng)的問(wèn)題[27]；而異體造血干細(xì)胞移植后，可建立起新的免疫系統(tǒng)，但風(fēng)險(xiǎn)在于移植物排斥增加了移植排斥反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)，存在HLA相合供體干細(xì)胞來(lái)源缺乏、移植后免疫抑制劑使用等問(wèn)題[28]。

2.3Prochymal

Prochymal是一種同種異體骨髓間質(zhì)干細(xì)胞制劑，用于治療急性移植物抗宿主排斥反應(yīng)(GVHD)和CD。干細(xì)胞可以遷移到炎癥組織受損部位，加速?gòu)?fù)原，且不激活同種異體T細(xì)胞[29]。其逃避同種異體反應(yīng)識(shí)別能力可能與協(xié)同刺激分子表達(dá)缺失有關(guān)。另外，間充質(zhì)干細(xì)胞移植中的T細(xì)胞對(duì)受體不產(chǎn)生免疫應(yīng)答。其Ⅱ期臨床試驗(yàn)給激素、英夫利昔、免疫抑制劑失敗的中重度CD患者(CDAⅠgt;220)輸注了2次Prochymal后，發(fā)現(xiàn)CDAⅠ均有顯著下降，且1/3的患者達(dá)到了臨床緩解[30]。

3 患者及其方案選擇

3.1患者的選擇

克羅恩病多為慢性漸進(jìn)性，絕大多數(shù)患者經(jīng)相應(yīng)治療后，可獲得某種程度的康復(fù)。發(fā)病15年后約半數(shù)尚能生存。IBD的病死率是很低的，對(duì)于生存時(shí)間的降低也是有爭(zhēng)議的，而進(jìn)行HSCT有一定的風(fēng)險(xiǎn)，目前臨床資料較少，尚不能充分說(shuō)明HSCT能為病人帶來(lái)普遍明顯的效果。就目前情況來(lái)說(shuō)，應(yīng)限于現(xiàn)有治療方法失敗的病情較重的患者[31]。

3.2方案選擇

與骨髓移植(bone marrow transplantation，BMT)相比，造血干細(xì)胞移植(hematopoietic stem cell transplantation，HSCT)具有避免了全身麻醉采集骨髓的痛苦，移植后重建造血功能早而迅速，感染、出血癥狀輕，對(duì)癥治療少，住院時(shí)間短，簡(jiǎn)便、安全等優(yōu)點(diǎn)，因而近年來(lái)得以迅速發(fā)展。但是有報(bào)道稱作為造血干細(xì)胞動(dòng)員劑的造血生長(zhǎng)因子，與AID的短暫發(fā)作有關(guān)，尚需慎用[32]。純化的CD34+細(xì)胞移植即是造血干/祖細(xì)胞移植。采用體外富集技術(shù)，可有效祛除T細(xì)胞。CD34+細(xì)胞移植可迅速誘導(dǎo)穩(wěn)定造血重建并且顯著降低移植物抗宿主病的發(fā)生率和嚴(yán)重程度。但一組實(shí)驗(yàn)報(bào)道稱并未有效防止疾病的早期復(fù)發(fā)[33]。一般來(lái)說(shuō)，異基因移植是治療有HSC缺陷的AID的有效方法，而環(huán)境刺激等引起的AID，可通過(guò)自體HSCT治療達(dá)到滿意療效[34]。應(yīng)用于IBD，目前病例較少，方案的選擇尚需要進(jìn)一步的探索和臨床實(shí)踐。根據(jù)發(fā)病機(jī)制對(duì)IBD患者進(jìn)行細(xì)分，對(duì)不同亞群患者實(shí)行不同的移植方案可能會(huì)進(jìn)一步提高療效。另外，在外周血干細(xì)胞動(dòng)員、預(yù)處理方案的選擇、免疫抑制劑的應(yīng)用等方面尚需要進(jìn)一步的探索和完善。

HSCT從遺傳和免疫兩個(gè)方面對(duì)IBD有治療作用，對(duì)IBD的治療提供了新的選擇。應(yīng)用HSCT治療IBD是很有前景的選擇,但至今臨床病例不多，尚屬實(shí)驗(yàn)性治療，仍存在諸多問(wèn)題有待于進(jìn)一步研究解決并加以完善，為了全面評(píng)價(jià)HSCT治療IBD的作用，還有待于對(duì)更多患者進(jìn)行治療研究和長(zhǎng)期隨訪[35]。

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[編輯] 一 凡

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1673-1409(2011)07-0225-04

2011-06-22

魏慧，女，主要從事臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)與研究工作;通訊作者：李欣，E-mail：13717880290@163.com。