骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞治療肝細(xì)胞癌的研究進(jìn)展

穆雪峰 高普均

(吉林大學(xué)第一醫(yī)院肝膽胰內(nèi)科，吉林 長春 130021)

骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞治療肝細(xì)胞癌的研究進(jìn)展

穆雪峰 高普均

(吉林大學(xué)第一醫(yī)院肝膽胰內(nèi)科，吉林 長春 130021)

骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞；肝細(xì)胞再生；肝細(xì)胞癌

骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BMSCs)具有強(qiáng)大的增殖分化潛能，可產(chǎn)生許多不同類型的基質(zhì)細(xì)胞，后分化成不同功能的肝細(xì)胞，分泌一系列生長因子和細(xì)胞因子，能夠抑制肝細(xì)胞炎性反應(yīng)，減少肝細(xì)胞凋亡，甚至達(dá)到逆轉(zhuǎn)肝纖維化，增強(qiáng)肝細(xì)胞功能的效果。此外，一些研究還表明BMSCs與腫瘤的轉(zhuǎn)化、血管生成、細(xì)胞遷移、多種腫瘤增殖及侵襲等相關(guān)〔1〕。本文綜述了目前BMSCs的研究情況，探討B(tài)MSCs用于治療HCC的機(jī)制；并對BMSCs用于治療HCC的利弊與前景作出具體分析，為利用BMSCs治療HCC提供新的思路。

1 BMSCs參與肝細(xì)胞再生過程

已有研究人員利用動物模型研究BMSCs在肝細(xì)胞再生過程中的作用。如：Kuo等〔2〕研究發(fā)現(xiàn)給予通過口飼四氯化碳誘發(fā)爆發(fā)性肝衰竭的小鼠移植BMSCs后，小鼠的肝臟出現(xiàn)可再生，逆轉(zhuǎn)了肝衰竭。Banas等〔3〕使用相同的動物模型觀察到移植BMSC后，模型體內(nèi)檢測到了高濃度的肝細(xì)胞生長刺激因子，包括IL-8、粒細(xì)胞集落刺激因子(rhG-CSF)、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)、單核細(xì)胞趨化蛋白-1、神經(jīng)生長因子和肝細(xì)胞生長因子等，能刺激肝細(xì)胞再生。Qihao等〔4〕將BMSCs與成熟肝細(xì)胞共同培養(yǎng)，成功誘導(dǎo)BMSCs分化為肝細(xì)胞樣細(xì)胞。上述研究表明：(1)在肝損傷后，BMSCs具有分化成肝細(xì)胞樣細(xì)胞的潛在能力；(2)BMSCs可以分泌一些肝細(xì)胞生長刺激因子，從而促進(jìn)肝細(xì)胞增殖。BMSCs可通過以上兩種途徑均促進(jìn)肝細(xì)胞再生。

2 BMSCs的抗肝纖維化作用

HCC通常由肝纖維化逐步發(fā)展而來，肝纖維化由位于Disse間隙的Ito細(xì)胞啟動。這些細(xì)胞能夠表達(dá)促肝纖維化因子(TGF)-β1〔5〕。有研究表明，TGF-β1在HCC組織及腫瘤周圍基質(zhì)中表達(dá)明顯增強(qiáng)，并在肝纖維化及HCC發(fā)展過程中起著關(guān)鍵作用〔6〕。已有動物實(shí)驗(yàn)證明，BMSCs可減少TGF-β1表達(dá)，從而抑制肝纖維化發(fā)展〔7〕。Abdel等〔8〕研究表明，肝纖維化小鼠模型體內(nèi)移植BMSCs后，小鼠肝功能發(fā)生顯著改善，并延緩了肝纖維化進(jìn)展。Zhao等〔9〕證實(shí)，四氯化碳誘發(fā)的肝硬化小鼠移植BMSCs后，存活率顯著升高。在小鼠體內(nèi)移植BMSCs后，再注射四氯化碳，肝硬化進(jìn)展速率明顯減慢〔10〕。臨床應(yīng)用顯示，經(jīng)BMSCs分化成的部分功能性肝臟細(xì)胞可貯積糖原與低密度脂蛋白，以降低肝纖維化進(jìn)程〔11〕。上述研究表明，BMSCs可通過抑制促肝纖維化因子的表達(dá)而表現(xiàn)出顯著的抗肝纖維化作用。

3 BMSCs對HCC細(xì)胞的作用

目前關(guān)于BMSCs治療HCC的報(bào)道甚少。有研究者將人HCC細(xì)胞(HepG2細(xì)胞)和BMSCs同時(shí)注入重癥聯(lián)合免疫缺陷(SCID)小鼠體內(nèi)后，20%的小鼠沒有形成腫瘤；而只注射HepG2的小鼠體內(nèi)出現(xiàn)了腫瘤細(xì)胞生長的現(xiàn)象，免疫印跡分析顯示BMSCs可抑制HepG2細(xì)胞株β-catenin、Bcl-2、c-Myc、PCNA等信號通路傳導(dǎo)，從而阻止腫瘤細(xì)胞生長及增殖〔12〕。Abdelaziz等〔13〕同時(shí)培養(yǎng)HepG2細(xì)胞和BMSCs，并采用流式細(xì)胞儀檢測HCC細(xì)胞凋亡時(shí)發(fā)現(xiàn)，BMSCs可以增加HCC細(xì)胞的凋亡率。BMSCs無論是能夠抑制腫瘤細(xì)胞的生長和增殖還是能夠促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的凋亡，都表明其可用于治療HCC。

早期HCC行手術(shù)切除后一般患者預(yù)后良好，肝切除術(shù)是治療進(jìn)展期HCC的主要手段。但是由于HCC早期較難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)患者出現(xiàn)癥狀時(shí)，往往已處于中晚期。有些肝臟腫瘤體積巨大，須大量切除肝組織，手術(shù)會對患者肝功能產(chǎn)生重大影響，并最終可能導(dǎo)致其肝衰竭，此類患者往往選擇肝移植作為治療手段，但存在很多弊端〔14〕。分子靶向治療HCC具有一定潛力，但費(fèi)用昂貴。只有30%的HCC患者可以承受起肝切除術(shù)或肝移植的費(fèi)用。因此，利用BMSCs治療HCC對將來的臨床應(yīng)用更具有前瞻意義。

4 BMSCs用于治療HCC的風(fēng)險(xiǎn)

4.1 BMSCs與癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移 腫瘤轉(zhuǎn)移是一個(gè)復(fù)雜的過程。多項(xiàng)研究表明BMSCs可通過細(xì)胞-細(xì)胞的相互作用、分泌細(xì)胞因子、生長因子、細(xì)胞外間質(zhì)組織等來加劇腫瘤發(fā)病和腫瘤轉(zhuǎn)移〔15〕。Karnoub等〔16〕觀察到將BMSCs與轉(zhuǎn)移性較弱的人乳腺癌細(xì)胞結(jié)合，并移植入皮下位點(diǎn)，可使癌癥的轉(zhuǎn)移潛能顯著增加，并可形成腫瘤異種移植物。這可能是由于BMSCs能分泌T細(xì)胞表達(dá)和分泌因子(CCL5)，以旁分泌的方式作用于癌細(xì)胞，使其得以運(yùn)動、侵襲、轉(zhuǎn)移。還有實(shí)驗(yàn)研究表明，將BMSCs長時(shí)間暴露于人乳腺癌細(xì)胞株(MDA-MB231)，由此誘導(dǎo)的細(xì)胞表型為癌相關(guān)成纖維細(xì)胞，將這些經(jīng)過處理的BMSCs與MDA-MB231細(xì)胞注射入裸鼠體內(nèi)，可導(dǎo)致腫瘤的迅速生長〔17〕。骨髓基質(zhì)干細(xì)胞能夠通過分泌大量的CXCL12和CXCL13，吸引體內(nèi)循環(huán)的癌細(xì)胞，包括乳腺癌細(xì)胞、白血病細(xì)胞、骨髓瘤細(xì)胞，并產(chǎn)生可溶性因子，如前列腺素E2(PGE2)和galactin結(jié)合蛋白，加速腫瘤的生長〔18〕。Gao等〔19〕發(fā)現(xiàn)，BMSCs可分泌基質(zhì)細(xì)胞衍生因子(SDF-1)，將其暴露于高度侵襲性MDA-MB231乳腺癌細(xì)胞或其培養(yǎng)基中，可激活自分泌信號JAK2/STAT3和ERK1/2信號，從而促進(jìn)黏著斑激酶(FAK)的激活和細(xì)胞遷移。與其相反的研究結(jié)果報(bào)告亦出現(xiàn)，Li等〔20〕研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)在體外培養(yǎng)MHCC97-H細(xì)胞時(shí)，BMSCs可下調(diào)TGF-β1和基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)的表達(dá)，從而抑制HCC的侵襲和轉(zhuǎn)移。進(jìn)行BMSCs移植治療的小鼠雖表現(xiàn)出較大腫瘤的生長，但在肺轉(zhuǎn)移的腫瘤細(xì)胞已顯著減少。

4.2 BMSCs的潛在致癌性 盡管BMSCs基因治療HCC顯示出廣闊的前景，但其致瘤性仍需要進(jìn)一步探究。關(guān)于BMSCs致癌性存在以下兩種假設(shè)。(1)BMSCs通過促進(jìn)腫瘤血管生成并分泌促血管生成因子，分化成內(nèi)皮樣細(xì)胞或周圍樣細(xì)胞。先前已經(jīng)證實(shí)，將其與腫瘤細(xì)胞共同植入小鼠體內(nèi)時(shí)發(fā)現(xiàn)，BMSCs能夠分泌特異性促血管生成因子，包括血管內(nèi)皮生長因子、血小板衍生生長因子、成纖維細(xì)胞生長因子和CXCL12，從而促進(jìn)腫瘤血管的生成。(2)BMSCs缺乏免疫原性，并且可以誘導(dǎo)免疫抑制。一般情況下，BMSCs不參與T細(xì)胞、B細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)。然而，在腫瘤微環(huán)境中，BMSCs產(chǎn)生的免疫抑制因子，如PGE2、硝酸氧化物、吲哚胺2，3-雙加氧酶、可溶性人類白細(xì)胞抗原(HLA-G5)等，可抑制免疫細(xì)胞增殖，并阻斷抗原呈遞過程，從而使腫瘤細(xì)胞發(fā)生免疫逃逸〔21〕。

綜上所述，BMSCs具有強(qiáng)大的分化能力，在組織工程、再生醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用；BMSCs在治療HCC方面存有巨大潛力。但值得注意的是，BMSCs植入人體內(nèi)無明確標(biāo)記物，其分化成的特定的組織細(xì)胞能否正常工作尚不明確，此外，BMSCs發(fā)揮抗癌作用還需要進(jìn)一步通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行安全性評估。隨著關(guān)于BMSCs研究的逐漸深入，希望肝癌患者能從中受益。

1 De Boeck A，Pauwels P，Hensen K，etal.Bone marrow-derived mesenchymal stem cells promote colorectal cancer progression through paracrine neuregulin 1/HER3 signalling〔J〕.Gut，2013；62(4)：550-60.

2 Kuo TK，Hung SP，Chuang CH，etal.Stem cell therapy for liver disease：parameters governing the success of using bone marrow mesenchymal stem cells〔J〕.Gastroenterology，2008；134(7)：2111-21.

3 Banas A，Teratani T，Yamamoto Y，etal.IFATS collection：in vivo therapeutic potential of human adipose tissue mesenchymal stem cells after transplantation into mice with liver injury〔J〕.Stem Cells，2008；26：2705-12.

4 Qihao Z，Xigu C，Guanghui C，etal.Spheroid formation and differentiation into hepatocyte-like cells of rat mesenchymal stem cell induced by co-culture with liver cells〔J〕.DNA Cell Biol，2007；26(7)：497-503.

5 Shek FW，Benyon RC.How can transforming growth factor beta be targeted usefully to combat liver fibrosis〔J〕?Eur J Gastroenterol Hepatol，2004；16(2)：123-6.

6 Nitta T，Kim JS，Mohuczy D，etal.Murine cirrhosis induces hepatocyte epithelial mesenchymal transition and alterations in survival signaling pathways〔J〕.Hepatology，2008；48(3)：909-19.

7 Ponte AL，Marais E，Gallay N，etal.The in vitro migration capacity of human bone marrow mesenchymal stem cells：comparison of chemokine and growth factor chemotactic activities〔J〕.Stem Cells，2007；25(7)：1737-45.

8 Abdel Aziz MT，Atta HM，Mahfouz S，etal.Therapeutic potential of bone marrow-derived mesenchymal stem cells on experimental liver fibrosis〔J〕.Clin Biochem，2007；40(12)：893-9.

9 Zhao DC，Lei JX，Chen R，etal.Bone marrow-derived mesenchymal stem cells protect oagainst experimental liver fibrosis in rats〔J〕.World J Gastroenterol，2005；11(22)：3431-40.

10 Oyagi S，Hirose M，Kojima M，etal.Therapeutic effect of transplanting HGF-treated bone marrow mesenchymal cells into CCl4-injured rats〔J〕.J Hepatol，2006；44(4)：742-8.

11 趙江寧，陳運(yùn)賢.間充質(zhì)干細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)機(jī)制及其在器官移植中的臨床應(yīng)用〔J〕.器官移植，2011;2(2)：116-20.

12 Qiao L，Xu Z，Zhao T，etal.Suppression of tumorigenesis by human mesenchymal stem cells in a hepatoma model〔J〕.Cell Res，2008;18(4)：500-7.

13 Abdelaziz MT，El Asmar MF，Atta HM，etal.Efficacy of mesenchymal stem cells in suppression of hepatocarcinorigenesis in rats：possible role of Wnt signaling〔J〕.J Exp Clin Cancer Res，2011;30(1)：49.

14 Grant RC，Sandhu L，Dixon PR，etal.Living vs.deceased donor liver transplantation for hepatocellular carcinoma：a systematic review and meta-analysis〔J〕.Clin Transplant，2013;27(1)：140-7.

15 Bergfeld SA，DeClerck YA.Bone marrow-derived mesenchymal stem cells and the tumor microenvironment〔J〕.Cancer Metastasis Rev,2010；29(2)：249-61.

16 Karnoub AE，Dash AB，Vo AP，etal.Mesenchymal stem cells within tumour stroma promote breast cancer metastasis〔J〕.Nature，2007;449(7162)：557-63.

17 Mishra PJ，Mishra PJ，Humeniuk R，etal.Carcinoma-associated fibroblast-like differentiation of human mesenchymal stem cells〔J〕.Cancer Res，2008;68(11)：4331-9.

18 Molloy AP，Martin FT，Dwyer RM，etal.Mesenchymal stem cell secretion of chemokines during differentiation into osteoblasts，and their potential role in mediating interactions with breast cancer cells〔J〕.Int J Cancer，2009;124(2)：326-32.

19 Gao H，Priebe W，Glod J，etal.Activation of signal transducers and activators of transcription 3 and focal adhesion kinase by stromal cell-derived factor 1 is required for migration of human mesenchymal stem cells in response to tumor cell-conditioned medium〔J〕.Stem Cells，2009;27(4)：857-65.

20 Li GC，Ye QH，Xue YH，etal.Human mesenchymal stem cells inhibit metastasis of a hepatocellular carcinoma model using the MHCC97-H cell line〔J〕.Cancer Sci，2010;101(12)：2546-53.

21 Galiè M，Konstantinidou G，Peroni D，etal.Mesenchymal stem cells share molecular signature with mesenchymal tumor cells and favor early tumor growth in syngeneic mice〔J〕.Oncogene，2008;27(18)：2542-51.

〔2014-11-21修回〕

(編輯 袁左鳴)

高普均(1962-)，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事老年消化及系統(tǒng)疾病研究。

穆雪峰(1986-)，女，碩士，主要從事消化系統(tǒng)免疫相關(guān)研究。

R735.7

A

1005-9202(2015)12-3472-02；

10.3969/j.issn.1005-9202.2015.12.137