BMSCs對肝癌肝切除后肝細胞再生的作用

符真，張劍權(quán)，李志，周帥

(中南大學湘雅醫(yī)學院附屬?？卺t(yī)院暨?？谑腥嗣襻t(yī)院肝膽外科，海南?？?70208)

BMSCs對肝癌肝切除后肝細胞再生的作用

符真，張劍權(quán)，李志，周帥

(中南大學湘雅醫(yī)學院附屬?？卺t(yī)院暨?？谑腥嗣襻t(yī)院肝膽外科，海南?？?70208)

肝細胞肝癌(簡稱“肝癌”)是肝臟最常見的惡性腫瘤，是全球第五大惡性腫瘤。目前，肝癌首選手術(shù)治療，而對于終末期肝癌患者，介入和肝移植也是有效的選擇。然而，肝部分切除術(shù)和介入治療常常因患者肝功能受損而受限，而肝移植也因其高昂的成本和供體的缺乏亦很難進行。幸運的是，對骨髓基質(zhì)細胞(BMSCs)的研究為肝癌治療領(lǐng)域帶來新的曙光。BMSCs是具有很強增殖和分化潛能的一種干細胞，它用于建立基于干細胞的肝病治療有著廣闊的前景。BMSCs可以分化為功能性肝(樣)細胞，還可以產(chǎn)生一系列的生長因子和細胞因子，從而抑制炎癥反應、減少肝細胞凋亡、逆轉(zhuǎn)肝纖維化以及提高肝細胞活性。本文就BMSCs對肝癌肝切除后肝細胞再生的作用作一綜述。

骨髓基質(zhì)細胞；肝癌；肝細胞；再生

肝細胞肝癌(hepatocellular carcinoma，HCC)常簡稱肝癌，是全世界第五大常見癌癥，是男性癌癥相關(guān)死亡的第二大原因，而對于女性來說，它也是最常見的癌癥和癌癥相關(guān)死亡的第六大原因[1]。約90%的肝癌患者有不同程度的肝硬化，肝癌的高危因素如乙型肝炎病毒(HBV)或丙型肝炎病毒(HCV)感染、酒精濫用以及血色素沉著病等，可能導致慢性肝病，然后發(fā)展成為肝硬化，最終導致肝癌的發(fā)生[2-4]。肝癌中70%～85%的原發(fā)性肝癌患者中，早期很少能被發(fā)現(xiàn)，所以肝癌患者的存活時間一般只有數(shù)個月[5]。對于不適合手術(shù)治療或等待肝移植的患者，最近興起的干細胞治療無疑是一種較好的選擇，也可以作為肝癌的常規(guī)及術(shù)前、術(shù)后治療的輔助治療[6]。

骨髓基質(zhì)細胞(bone marrow stromal cells，BMSCs)是起源于骨髓的非造血基質(zhì)細胞[7]，它能分化成多種類型的細胞，并可以促進間質(zhì)組織和非間葉組織的再生[7-12]。最近的研究表明BMSCs是一種具有強大的增殖和分化潛能的干細胞，它在許多器官和組織的修復和再生中有著重要的作用，臨床上廣泛應用于骨折愈合等組織修復過程中，這些細胞已經(jīng)成為最近研究的焦點[13]。BMSCs可以分化為功能性肝(樣)細胞，還可以產(chǎn)生一系列的生長因子和細胞因子，從而抑制炎癥反應、減少肝細胞凋亡、逆轉(zhuǎn)肝纖維化以及提高肝細胞活性，它用于建立基于干細胞的肝病治療有著廣闊的前景[14]。此外，研究還表明，在某些微環(huán)境中，BMSCs可以提高癌細胞的凋亡率，抑制腫瘤轉(zhuǎn)移[15]。本文重點闡述BMSCs對肝癌肝切除后肝細胞再生的作用及其在肝癌治療的臨床應用及其前景。

1 BMSCs促進肝細胞再生的機制

多能骨髓基質(zhì)細胞是一組最初在成人骨髓中發(fā)現(xiàn)的細胞，在過去十年許多研究者對它們的特性、結(jié)構(gòu)和功能等進行了廣泛而持續(xù)的研究。值得注意的是，許多研究人員的研究重點是利用肝切除術(shù)的動物模型來研究BMSCs在肝再生中的作用。肝內(nèi)的多個細胞群，包括肝實質(zhì)細胞、膽管上皮細胞、Kupffer細胞和內(nèi)皮細胞，在肝部分切除后，對促進肝再生的反應迅速[16]。在嚴重的肝損傷后，肝祖細胞也被激活參與再生過程[17]。作為祖細胞的儲存池，骨髓在肝細胞再生過程中起著重要的作用。肝損傷后的24～48 h內(nèi)，近90%的肝細胞進入細胞周期的S期。在此期間，DNA開始復制，各種細胞因子和生長因子通過自分泌或旁分泌模式釋放；這些因素包括表皮生長因子、肝細胞生長因子、胰島素樣生長因子、血管內(nèi)皮生長因子、腫瘤壞死因子和尿激酶[14]。肝臟內(nèi)的其他細胞通過分泌小分子來促進肝細胞的有絲分裂，例如，Kupffer細胞分泌的白細胞介素(IL)-6就是這些重要的小分子之一。此外，在肝再生過程中，生存素和轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)-β1高度表達[18]。

這些細胞的特點是它們?nèi)菀自鲩L，在體外具有增殖潛力，而且不易丟失細胞的生物學特性[19]。據(jù)報道，BMSCs缺乏免疫原性，可以表達許多表面標記，不包括CD45、CD34、CD14和CD11等造血細胞標記，BMSCs的表面標記包括HLAⅠ+、HLAⅡ-、CD40-、CD80-和CD86-[20-22]。由于BMSCs缺乏共刺激分子，所以它們無法產(chǎn)生T細胞介導的免疫反應。

Kuo等[23]的研究證明，BMSCs移植可以顯著降低通過口服四氯化碳(CCl4)引起的爆發(fā)性致命性肝衰竭的大鼠模型的死亡率。此外，通過蛋白質(zhì)印記檢測出大量細胞表達白蛋白，還有細胞角蛋白18、肝細胞核因子4、細胞色素P450和谷氨酰胺合成酶。Banas等[24]使用相同的模型進行BMSCs移植后，檢測到更高濃度的肝細胞刺激因子的表達，包括IL-8、粒細胞集落刺激因子、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子、單核細胞趨化蛋白-1、神經(jīng)生長因子和肝細胞生長因子。Qihao等[25]通過聯(lián)合培養(yǎng)BMSCs與成熟的肝細胞誘導BMSCs分化成肝樣細胞，結(jié)果表明，聯(lián)合培養(yǎng)的細胞具有典型的肝細胞形態(tài)，具有較高的增殖潛力，在mRNA和蛋白質(zhì)水平上都表達白蛋白、AFP和細胞角蛋白18。從先天性白蛋白缺乏的小鼠中移除70%的肝臟，而在肝臟組織移除后立即通過門靜脈移植BMSCs，4周后在肝細胞中均檢測到白蛋白mRNA和白蛋白，血清白蛋白也是陽性[25]。上述研究表明：(1)在肝損傷后，BMSCs有分化成肝樣細胞的潛能；(2) BMSCs可以分泌大量肝細胞生長刺激因子來促進干細胞的增殖。這兩種作用都能促進肝再生。

2 BMSCs的致瘤性

盡管干細胞在基因治療中前景很大，但BMSCs的可能致癌性需要進一步的研究。Murata等[26]的研究表明，BMSCs是惡性纖維瘤的一種祖細胞。此外，Ewing腫瘤基因表達分析表明，BMSCs可能是這些腫瘤細胞的起源[27]。Houghton等[28]的研究表明，由幽門螺桿菌感染引起的胃癌，癌細胞主要起源于骨髓來源的細胞。有研究還表明，在乳腺癌中，干細胞和成纖維細胞之間也有一定的聯(lián)系[29]。最重要的是，BMSCs確實具有致腫瘤的潛能，盡管這一特性尚未得到證實。Dawson等[30]的研究顯示，髓單核細胞的BMSCs (CD45+、CD11b+、Sca1-)可以顯著加速腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移，而間葉細胞的BMSCs(Sca1+、gr1-、F4/80-、CD11b-、CD31-、CD45-)沒有加速腫瘤的生長?？偟膩碚f，這些發(fā)現(xiàn)為BMSC亞群在腫瘤進展中的不同作用提供了直接的證據(jù)。此外，人類肝癌的全球基因表達譜分析表明，TGF-β基因特征可以分成早期TGF-β或晚期TGF-β的兩個同質(zhì)的HCC組，晚期的TGF-β特征與肝癌的侵入性表型和腫瘤復發(fā)的風險增加有關(guān)[31]。

目前，關(guān)于BMSCs的致腫瘤性有兩種假說。第一，干細胞通過分泌促血管生成因子來促進腫瘤血管生成，并分化成血管內(nèi)皮細胞或外膜樣細胞。已經(jīng)有研究證實，BMSCs會分泌特定的血管生成因子[32]，包括血管內(nèi)皮生長因子、PDGF、纖維母細胞生長因子和CXCL12，在將腫瘤細胞移植到小鼠模型上時促進腫瘤血管生成。第二，BMSCs缺乏免疫原性，可以引起免疫抑制。在正常情況下，BMSCs不會參與T細胞、B細胞、樹突狀細胞和自然殺傷細胞的免疫調(diào)節(jié)。然而，在腫瘤微環(huán)境中，BMSCs產(chǎn)生免疫抑制因子，如PGE2、一氧化氮、吲哚胺2-3-雙加氧酶和可溶性HLA-G5，以抑制免疫細胞的增殖并阻止抗原層遞過程，從而使腫瘤細胞從免疫監(jiān)視中逃離。

3 BMSCs治療肝癌的臨床應用

3.1 BMSCs治療肝癌的前景由于肝癌早期發(fā)現(xiàn)很困難，當患者出現(xiàn)癥狀時，通常已經(jīng)處于晚期階段。早期肝癌通常在體檢時被發(fā)現(xiàn)，在肝切除術(shù)后預后良好。肝切除術(shù)也是晚期肝癌的主要治療方法[33]。對于腫瘤較大者，為了完全切除腫瘤組織，切除大量的肝組織是必要的。手術(shù)對患者的肝臟功能產(chǎn)生很大影響，最終可能導致肝功能衰竭，在某些情況下，患者除了肝移植之外別無選擇[34]。然而，供體器官的短缺限制了臨床肝移植的發(fā)展[35]。分子靶向藥物在肝癌的治療中有很大應用空間[36]，但價格昂貴。目前，對肝癌的治療仍不滿意。據(jù)報道，只有30%的肝癌患者能夠負擔得起肝切除術(shù)或肝移植。相比較而言，如果BMSCs對肝癌的治療效果得到證實，BMSCs治療就會有廣闊的臨床應用前景。

3.2 BMSCs治療肝癌的相關(guān)研究關(guān)于BMSCs治療肝癌的研究很少。給SCID小鼠注射人肝癌HepG2細胞以獲得可檢測的腫瘤[37]。當注入HepG2細胞和hBMSCs的SCID小鼠時，與只注入了HepG2細胞的小鼠相比，有20%的小鼠沒有形成腫瘤，而其他的小鼠則表現(xiàn)出了延遲腫瘤的形成。另外，免疫印記分析顯示，用含有hBMSCs的培養(yǎng)基培養(yǎng)HepG2細胞細胞系時，發(fā)現(xiàn)了β-catenin、Bcl-2、c-Myc、PCNA和生存素的下調(diào)，以及對細胞增殖率的抑制。Abdel aziz等[38]利用流式細胞法檢測HepG2細胞和hBMSCs聯(lián)合培養(yǎng)中肝癌細胞的凋亡的研究表明，BMSCs可以增加肝癌細胞的凋亡率。

3.3 BMSCs的抗肝纖維化作用肝癌通常是由肝纖維化發(fā)展而來的，如果在肝肝硬化期間進行有效的干預，肝癌的發(fā)病就會被推遲甚至被抑制，這是由位于Disse間隙的Ito細胞發(fā)展而來的[39]。這些細胞能夠通過表達諸如TGF-β1等促纖維化因子來促進肝纖維化[40]。先前的研究表明，TGF-β1在肝癌組織和腫瘤間質(zhì)中上調(diào)，在肝纖維生成和肝癌的發(fā)生過程中起重要作用。研究還表明，TGF-β1在肝硬化的肝臟中表達水平明顯提高，是細胞增殖和膠原蛋白產(chǎn)生的有效誘導物[41]。van等[42]發(fā)現(xiàn)TGF-β1可以通過活化血小板源性生長因子(PDGF)信號通路促進上皮細胞向間葉細胞的轉(zhuǎn)變，進而促進肝硬化的發(fā)生。據(jù)報道，BMSCs在動物研究中通過減少TGF-β1的表達，從而抑制肝纖維化[43]。Abdel Aziz等[44]的研究證明，在肝纖維化的小鼠模型中，BMSC移植可以顯著改善肝功能，并延緩肝纖維化的進程。Zhao等[45]的研究觀察到，在一個CCl4誘導的肝硬化模型中，在BMSCs移植后，小鼠的存活率升高。有研究還表明，在注射CCl4之前誘導之前進行BMSCs移植，可以降低肝硬化的發(fā)生率[46]。

以上的研究表明，BMSCs有很好的抗纖維化效應[33，47]。考慮到其來源廣泛、體外增殖率高、移植方法簡單等特點，以及在肝再生過程中向受傷區(qū)域遷移的傾向，BMSCs具有很高的臨床應用潛力以及費用比肝移植要低，患者易于接受。

4 BMSCs移植治療肝癌的前景

BMSCs在肝臟再生過程中具有特殊的作用。目前被學者廣泛接受的是，BMSCs可以根據(jù)肝損傷的體積大小來分化成肝細胞或肝樣細胞恢復原有的肝功能[48]。在慢性肝病的過程中，BMSCs可以延緩肝硬化的進程，并防止乙型肝炎病毒感染患者出現(xiàn)肝癌。然而，關(guān)于BMSCs和HBV之間的關(guān)系尚需進一步研究。因此，如果BMSCs能夠抑制HBV的復制，那么BMSCs可以作為一種對HBV感染患者早期干預的新方法。BMSCs治療對于有肝外轉(zhuǎn)移的晚期肝癌患者也有一定意義。BMSCs不僅可以用于改善在肝移植前危險的等待期中的肝衰竭患者的健康狀況，還有助于修復肝損傷，改善肝功能，可顯著改善肝癌患者的生活質(zhì)量。此外，使用慢病毒載體方法，BMSC搭載有效的化療藥物TRAIL(TRAIL-BMSC)，用小鼠進行皮下混合異種移植，發(fā)現(xiàn)TRAIL-BMSC能明顯抑制結(jié)腸直腸癌的生長[49]。由于BMSCs具有免疫調(diào)節(jié)能力，受者不會排斥BMSCs，這使得這些細胞對肝癌治療的應用更具吸引力。

5 展望

由于BMSCs分化能力強，具有廣泛的組織工程、再生醫(yī)學應用和終末期肝病治療的潛力。事實上，BMSCs可能會腫瘤灶遷移，這使它們成為抗癌藥物的運輸工具。然而，在這種基于細胞的療法成為現(xiàn)實之前，BMSCs在肝癌的發(fā)生和進展中所起的作用需要進一步的討論和研究。而且，在細胞收集后是否需要體外擴增，以及增殖的適當程度都需要進一步的研究。此外，當BMSCs被移植到人體時，缺乏特定的監(jiān)測標記。盡管在移植到人體時，BMSCs可以分化成特定的組織細胞，但這些細胞是否能發(fā)揮正常的細胞功能目前仍然未知。隨著對BMSCs的進一步研究，更多的肝癌患者將會受益。

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1003—6350（2017）16—2665—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2017.16.028

2017-05-29)

海南省自然科學基金(編號：817382)；海南省科技資助項目(編號：ZDXM2015082)

張劍權(quán)。E-mail：zjq197015@126.com