炎癥性腸病干細(xì)胞治療的研究進(jìn)展

練麗玲 孟立娜?

炎癥性腸病干細(xì)胞治療的研究進(jìn)展

練麗玲 孟立娜?

胃腸道發(fā)揮黏膜屏障，免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)，營養(yǎng)吸收，激素分泌等功能有賴于腸上皮細(xì)胞。然炎癥性腸?。↖BD）引起的腸道組織損傷，使上述這些功能丟失或障礙。且迄今還未有徹底治愈IBD的方法，這促使廣大學(xué)者尋求一種新的治療方法，干細(xì)胞移植給IBD的臨床治療帶來全新的思路，其可修復(fù)受損腸道黏膜及恢復(fù)腸道黏膜正常功能，更有調(diào)節(jié)或重建患者免疫系統(tǒng)，擁有其他治療方法無法替代的作用。

1 炎癥性腸病干細(xì)胞移植方式

干細(xì)胞是具有自我復(fù)制和多向分化潛能的原始的未分化細(xì)胞［1］。干細(xì)胞移植是指將自體或異體干細(xì)胞移植給受者，以達(dá)到對受者治療的目的。干細(xì)胞按來源可分為：胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。成體干細(xì)胞有間充質(zhì)干細(xì)胞、造血干細(xì)胞和各種組織器官中特異的干細(xì)胞等。胚胎干細(xì)胞移植因潛在的不良反應(yīng)和涉及倫理學(xué)問題，其研究受到一定程度的限制［2］。

1.1 造血干細(xì)胞移植（hemopoietic stem cell transplantation，HSCT） 干細(xì)胞移植治療IBD的思路最早來源于血液病合并惡性腫瘤的患者［3］，通過大劑量放、化療或其他免疫抑制劑的預(yù)處理方法清除受者異常的造血和免疫系統(tǒng)，阻斷其發(fā)病機(jī)制，然后將供者的造血干細(xì)胞移植入受者體內(nèi)，以替代原有的病理性造血干細(xì)胞，最終達(dá)到治療目的。Kashyap［4］等對1例合并非霍奇金淋巴瘤的克羅恩?。–D）患者，經(jīng)過自體HSCT，獲得長達(dá)7年的長期臨床緩解。

在干細(xì)胞治療中，HSCT 的應(yīng)用較早且較為普遍，現(xiàn)已廣泛用于各種惡性腫瘤的治療，在治療自身免疫性疾病方面也得到進(jìn)一步的進(jìn)展。IBD患者腸道內(nèi)免疫耐受發(fā)生障礙，因此是一種自身免疫性疾病，HSCT理論上可在IBD患者腸道內(nèi)重建新的免疫系統(tǒng)，避免自身免疫的損傷［5-6］。

HSCT用于治療IBD的可能機(jī)制包括：（1）直接參與受損腸黏膜細(xì)胞修復(fù)。實(shí)驗(yàn)證明，骨髓干細(xì)胞移植入IBD模型小鼠體內(nèi)，可部分恢復(fù)受損腸黏膜微循環(huán)，從而修復(fù)腸上皮發(fā)揮再生能力［7］。（2）基因治療：IBD易感基因NOD2/CARD15基因可能在造血干細(xì)胞中表達(dá)，因此，通過異體HSCT可消除基因?qū)W缺陷，重建免疫系統(tǒng)。（3）調(diào)節(jié)T淋巴細(xì)胞功能：Th細(xì)胞異常應(yīng)答可介導(dǎo)IBD的產(chǎn)生，Th2為主的免疫應(yīng)答則發(fā)展為潰瘍性結(jié)腸炎（UC），釋放白細(xì)胞介素（IL）-4、IL-5等細(xì)胞因子，增強(qiáng)體液免疫應(yīng)答。Th1、Th17為主的免疫應(yīng)答可發(fā)展為CD，釋放IL-2、干擾素-γ、腫瘤壞死因子，引起炎癥反應(yīng)及遲發(fā)型超敏反應(yīng)。除細(xì)胞因子釋放外，還有基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMPs）參與這一過程。在正常情況下，T淋巴細(xì)胞激活腸道成纖維細(xì)胞合成MMPs，以降解細(xì)胞外基質(zhì)［8］。研究發(fā)現(xiàn)IBD患者腸黏膜中MMPs過度表達(dá)，而金屬蛋白酶抑制劑（TIMP）的表達(dá)無明顯變化，故MMP和TIMP的比值增加可能是基質(zhì)降解導(dǎo)致的，可推斷其在腸道黏膜損害中起關(guān)鍵作用。Burt等［9］對于HSCT應(yīng)用于IBD治療作了較為全面的報(bào)道，24例同時(shí)使用生物治療及常規(guī)治療方法療效不理想的CD患者，接受自體HSCT后，獲得1、3、5 年緩解的比例分別為91%、57% 和19%。

HSCT后不僅可直接參與IBD患者受損腸黏膜的修復(fù)，還可促進(jìn)腸道內(nèi)的免疫反應(yīng)恢復(fù)，甚至調(diào)節(jié)T淋巴細(xì)胞的功能使腸道正常表達(dá)MMPs。由此可推斷，HSCT是針對IBD的發(fā)病機(jī)制所進(jìn)行的治療，當(dāng)IBD患者接受HSCT治療后全身免疫系統(tǒng)得以恢復(fù)，異常的T淋巴細(xì)胞會消失，免疫系統(tǒng)重建，恢復(fù)全身正常的免疫應(yīng)答，從而有可能治愈IBD。

1.2 間充質(zhì)干細(xì)胞移植（mesenchymal stem cell transplantation，MSCT） MSCs最 初 是 20世 紀(jì) 70年 代 由Friedenstein等［10］發(fā)現(xiàn)。其具有較強(qiáng)的自我復(fù)制和多向分化的潛能，在適當(dāng)?shù)臈l件誘導(dǎo)下能夠向肝臟細(xì)胞、成骨細(xì)胞和心肌細(xì)胞表皮細(xì)胞等分化［11］。MSC用于治療IBD的可能機(jī)制包括：（1）在受損血管方面，干細(xì)胞可促進(jìn)UC患者結(jié)腸黏膜血管的再生，從而改善受損腸道黏膜的血供。（2）在免疫方面，干細(xì)胞移植可減少過度活化和增殖的效應(yīng)細(xì)胞和炎性細(xì)胞因子，增加抗炎因子的產(chǎn)生，調(diào)整失衡的免疫系統(tǒng)。

研究發(fā)現(xiàn)，MSCs具有免疫調(diào)節(jié)作用［12］，可產(chǎn)生參與免疫調(diào)節(jié)因子，如IL-6、PGE2等，這些因子通過控制自身反應(yīng)性T細(xì)胞并抑制在炎癥部位的T細(xì)胞來調(diào)節(jié)自身免疫，以維持免疫動(dòng)態(tài)平衡。也可通過減少促炎細(xì)胞因子的釋放，并同各種免疫細(xì)胞的相互作用而誘導(dǎo)外周免疫耐受，達(dá)到下調(diào)炎癥反應(yīng)、促進(jìn)組織修復(fù)，此治療作用在IBD中被廣泛應(yīng)用［10］。

在IBD中，干細(xì)胞可通過應(yīng)答受損組織釋放的細(xì)胞因子和其他因子，從而準(zhǔn)確定植于受損部位，進(jìn)而分化為腸上皮細(xì)胞和淋巴細(xì)胞，以修復(fù)損傷組織和免疫應(yīng)答。Wei等［13］探索結(jié)果顯示干細(xì)胞移植可在IBD模型大鼠的腸道受損部位定值，這為干細(xì)胞的定植提供依據(jù)。劉靜等［14］亦報(bào)道采用臍帶血MSC治療1例頑固性IBD患者并得到較好的效果。

最近研究表明，IBD愈合不良與受損腸道內(nèi)皮屏障缺陷和微血管功能障礙導(dǎo)致組織持續(xù)低灌注、缺血和缺氧密切相關(guān)。損傷的腸道組織需要肉芽組織來修復(fù)，包括血管生成、成纖維細(xì)胞和結(jié)締組織基質(zhì)，從而重建腸道黏膜微血管，提供營養(yǎng)和氧氣［15］。血管生成是IBD治療中的重要目的，是潰瘍或傷口愈合的關(guān)鍵，是肉芽組織關(guān)鍵部分，而肉芽組織是取代不能再生的細(xì)胞的唯一選擇。MSCs具有多向分化的潛能［16-17］，并可向特定的靶器官遷徙、定植，能分化成平滑肌細(xì)胞、軟骨細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞等［17-18］。另有研究表明，MSC移植到心肌梗死模型中，可以分化為心肌血管內(nèi)皮細(xì)胞，使心肌中的毛細(xì)血管密度增加［19-20］，MSCs也具有分化成內(nèi)皮細(xì)胞從而修復(fù)損傷腸道黏膜的潛能。干細(xì)胞移植定向誘導(dǎo)干細(xì)胞使其分化為特定的細(xì)胞以替代功能障礙的細(xì)胞或組織，這可能是治療腸道疾病的根本辦法［21］。Khalil等［7］研究顯示，MSCs治療DSS誘導(dǎo)的小鼠IBD模型取得顯著療效，并證明MSC可歸巢至中、重度結(jié)腸炎的結(jié)腸損傷部位，促進(jìn)腸黏膜修復(fù)。移植細(xì)胞主要定位于受損腸道的黏膜下層，可促進(jìn)分化成上皮細(xì)胞促進(jìn)黏膜修復(fù)和血管生成。且最為關(guān)鍵的是MSCs骨髓易于分離、純化和體外擴(kuò)增［22］，提取安全方便，移植后并發(fā)癥少，較少引起免疫反應(yīng)，不涉及道德倫理問題［23］，因此，其是良好的同種異體器官，并具有修復(fù)組織功能。MSCs的這些優(yōu)點(diǎn)，使其成為IBD干細(xì)胞治療中較好的選擇。

1.3 腸道干細(xì)胞移植（intestinal stem cell transplantation，ISCT） 胃腸道是人體內(nèi)交替頻率最高的器官，腸道上皮組織是自我更新最活躍的組織之一，腸道上皮細(xì)胞約更新1次/3～5d［24］，這個(gè)過程主要有賴于ISCs的不斷分裂和增殖。其位于腸道隱窩內(nèi)，越靠近腸隱窩基底其增殖能力越強(qiáng)。并具有分裂增殖與持續(xù)更新能力，能修復(fù)腸道受損黏膜并恢復(fù)正常功能，同時(shí)具有自我更新能力、不對稱分裂和多潛能性，即增殖分化為多種類型細(xì)胞包括吸收細(xì)胞、腸分泌細(xì)胞、杯狀細(xì)胞和潘氏細(xì)胞［25］。ISCs首先分化為短暫擴(kuò)充細(xì)胞，是一類有限循環(huán)分裂的子代細(xì)胞。短暫擴(kuò)充細(xì)胞位于隱窩底部，隨后逐漸向上遷移，經(jīng)歷約6輪的細(xì)胞分裂，最終分化為終末細(xì)胞［25］。Amcheslavsky等［26］通過葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)果蠅腸黏膜損傷后發(fā)現(xiàn)，損傷的腸道可以分泌信號蛋白而加速腸道干細(xì)胞的分裂增殖，以促進(jìn)損傷黏膜的修復(fù)。

近年研究報(bào)道，ISC長期維持自身穩(wěn)定、成克隆能力等［27］特性使其在理論上成為腸道疾病基因治療的首選靶細(xì)胞，采用干細(xì)胞移植治療IBD造成的腸道黏膜損傷中，最佳干細(xì)胞來源為ISCs，且Gracz AD報(bào)道［28］，美國北卡羅來納大學(xué)教堂山分校的研究人員首次從人腸道組織中分離出成體干細(xì)胞。如能夠在體外增殖這些細(xì)胞，從而潛在提供了一種細(xì)胞來源，或能夠?qū)@些細(xì)胞基因修飾治療先天性遺傳病或IBD。這些在未來是將要研究的問題。

1.4 臍帶血干細(xì)胞移植（cord blood stem cell transplantation，CBSCT） 上述三種干細(xì)胞移植，屬于異基因骨髓移植，需要清髓、配型和長期使用免疫抑制劑，風(fēng)險(xiǎn)大，費(fèi)用貴。而CBSC，因其表面抗原性較弱，非清髓治療時(shí)不需配型，避免清髓治療的風(fēng)險(xiǎn)，另一優(yōu)點(diǎn)是CBSC數(shù)量多（總數(shù)＞1×108個(gè)），再生能力較骨髓干細(xì)胞強(qiáng)。江學(xué)良［29］曾探索非清髓臍帶血干細(xì)胞治療激素抵抗型潰瘍性結(jié)腸炎，其避免清髓所增加的感染、出血等風(fēng)險(xiǎn)，且干細(xì)胞的增殖和分化自行在結(jié)腸組織微環(huán)境中完成，不必進(jìn)行結(jié)腸黏膜干細(xì)胞的分離和擴(kuò)增，同時(shí)臨床初步觀察表明有一定的療效。

2 展望

隨著干細(xì)胞移植技術(shù)的迅速發(fā)展，骨髓細(xì)胞誘導(dǎo)成多能干細(xì)胞、腸道干細(xì)胞成功分離的相繼報(bào)道，給干細(xì)胞移植治療IBD的研究和應(yīng)用打開新的前景和依據(jù)。但干細(xì)胞移植在基礎(chǔ)和臨床研究方向上仍存在有待解決的問題，如供體的選擇；合理的預(yù)處理方案；治療最佳時(shí)機(jī)的選擇；選擇何種類型的干細(xì)胞；移植適應(yīng)證的選擇；治療后療效能持續(xù)多久等問題；如何進(jìn)一步提高移植成功率等均是未來研究的方向?？傊?，干細(xì)胞移植治療IBD等頑固性疾病，應(yīng)用前景將越來越廣闊。

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310053 浙江中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院（練麗玲）310006 浙江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第一醫(yī)院（孟立娜）

*通信作者