骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植治療慢性胰腺炎的研究進(jìn)展

張利昉 葉蔚

慢性胰腺炎是各種病因引起的胰腺組織和功能不可逆改變的慢性炎癥性疾病，以反復(fù)發(fā)作的上腹部疼痛和胰腺內(nèi)、外分泌功能不全為主要臨床表現(xiàn)。目前臨床上仍缺乏對慢性胰腺炎的理想治療方法。隨著科技的進(jìn)步，干細(xì)胞移植已成為醫(yī)學(xué)研究熱點(diǎn)之一，干細(xì)胞移植在慢性胰腺炎治療的研究也越來越引起眾多學(xué)者的重視，但因其技術(shù)方法尚未能令人完全信服，學(xué)術(shù)界對這類研究存在較大的爭議。近年來，骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs） 在慢性胰腺炎治療方面取得了顯著成果[1-2]，細(xì)胞治療有望成為治療慢性胰腺炎的新方法之一。

1 BMSCs的生物學(xué)特性及應(yīng)用

干細(xì)胞是一類具有自我更新和多向分化增殖能力的原始細(xì)胞,能產(chǎn)生表現(xiàn)型和基因型與自己完全相同的子細(xì)胞。1976年Friedenstein等[3]首次分離出來自骨髓的成纖維細(xì)胞樣細(xì)胞集落，基于這些細(xì)胞的特征，將其命名為間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cells,MSC）。

1.1 BMSCs的生物學(xué)特性 （1）自我更新能力：MSC的一個最為顯著的特性是自我更新能力[4]，這一特性使其在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)能產(chǎn)生與自身完全相同的細(xì)胞。（2）多分化潛能：MSC在骨髓內(nèi)保持著未分化特點(diǎn)，當(dāng)有適當(dāng)?shù)男盘柎嬖谙驴煞只癁榻M成組織的功能細(xì)胞。研究表明BMSCs在合適的條件下具有分化為中胚層、外胚層和內(nèi)胚層組織包括骨、肌肉、神經(jīng)元、肝細(xì)胞以及皮膚、心肌細(xì)胞等組織的潛能，是目前備受關(guān)注的一類具有可塑性的成體干細(xì)胞[5]。（3）低免疫原性：MSC為貼壁生長細(xì)胞，可形成纖維樣克隆，沒有特異性標(biāo)志[6]。（4）免疫調(diào)節(jié)功能：MSC對多種免疫細(xì)胞，如T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、NK細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞均具有免疫抑制作用[7]。

1.2 BMSCs的應(yīng)用 BMSCs是中胚層發(fā)育的早期干細(xì)胞，是一種具有自我更新和分化能力的骨髓干細(xì)胞。其可以通過分化成不同的細(xì)胞系從而發(fā)揮增殖、免疫調(diào)節(jié)和抗炎的作用。近年來，BMSCs在某些疾病的臨床和實(shí)驗(yàn)研究中取得了很大的進(jìn)展。BMSCs在基因治療領(lǐng)域起著重要的作用[8-12]，如在軟骨和骨組織的修復(fù)、神經(jīng)元的再生、心肌梗死后心肌細(xì)胞的再生、肝損傷后肝細(xì)胞的再生、皮膚損傷后的修復(fù)等方面都卓有成效，BMSCs在再生醫(yī)學(xué)和組織工程中有良好的應(yīng)用前景。

2 BMSCs治療慢性胰腺炎可能的作用機(jī)制

BMSCs對不同種類的慢性胰腺炎動物模型均可起到治療作用，在一定程度上改善胰腺纖維化，減少巨噬細(xì)胞浸潤，減少促炎性細(xì)胞因子分泌。但這些修復(fù)過程的作用機(jī)制尚未明確，推測可能與以下幾個方面有關(guān)[13-15]。（1）遷徙和歸巢：同種異體或自體BMSCs注入慢性胰腺炎個體后，可通過遷徙和歸巢聚集在受損胰腺組織，并可轉(zhuǎn)化成胰腺“靶組織細(xì)胞”，如胰腺干細(xì)胞、導(dǎo)管細(xì)胞、腺泡細(xì)胞、胰島（樣）細(xì)胞等從而發(fā)揮修復(fù)作用。此外，BMSCs可進(jìn)入受損胰腺的血管內(nèi)皮，使小的循環(huán)通道得以修復(fù)，從而改善損傷細(xì)胞的營養(yǎng)狀態(tài)，使細(xì)胞得以修復(fù)，從而修復(fù)損傷胰腺組織。（2）直接分化為胰腺干細(xì)胞：BMSCs具有分化為胰腺干細(xì)胞的潛能，還可通過旁/自分泌方式分泌多種生物活性分子（如干細(xì)胞特異性生長因子等）、拮抗炎癥因子等，抑制胰腺星狀細(xì)胞（pancreatic stellate cells，PSCs）的活化，從而起到促進(jìn)組織修復(fù)、改善組織器官功能的作用。（3）免疫調(diào)節(jié)：BMSCs可通過發(fā)揮其免疫調(diào)節(jié)作用，抑制T淋巴細(xì)胞、細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞和NK細(xì)胞等，從而減少組織壞死，增加常駐干細(xì)胞增殖，最終促進(jìn)組織再生。

3 BMSCs治療慢性胰腺炎研究進(jìn)展

3.1 慢性胰腺炎的發(fā)病機(jī)制與治療方法 慢性胰腺炎為多種病因?qū)е碌囊认俳M織和功能不可逆改變的慢性炎癥性疾病，其基本病理特征包括胰腺實(shí)質(zhì)慢性炎癥損害、間質(zhì)纖維化、胰腺實(shí)質(zhì)鈣化、胰管擴(kuò)張和胰管結(jié)石等改變，最終導(dǎo)致胰腺內(nèi)、外分泌功能永久性喪失[16]。其本質(zhì)是各種病理因素持續(xù)或反復(fù)作用于胰腺，PSCs被氧化應(yīng)激刺激，轉(zhuǎn)化成肌成纖維細(xì)胞樣活化的PSCs，產(chǎn)生細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）、黏附分子和各種趨化因子，最終導(dǎo)致胰腺實(shí)質(zhì)纖維化的過程[17]。

關(guān)于慢性胰腺炎的發(fā)病機(jī)制目前尚不十分清楚。劉銳等[18]將慢性胰腺炎的發(fā)病機(jī)制歸納為：（1）機(jī)體免疫系統(tǒng)的參與；（2）細(xì)胞因子的作用，包括生長因子的作用、炎癥遞質(zhì)的作用及PSCs的活化。Manohar等[17]認(rèn)為各種致病及損傷因素（胰管阻塞、膽結(jié)石、酒精、吸煙、遺傳因素等）作用于胰腺，導(dǎo)致胰腺損傷，萎縮腺泡細(xì)胞激活釋放促炎性細(xì)胞因子，這些促炎細(xì)胞因子進(jìn)一步激活PSCs，最終導(dǎo)致慢性胰腺炎的發(fā)生。

目前慢性胰腺炎的治療方法主要有外科手術(shù)治療、內(nèi)鏡治療和內(nèi)科藥物治療[19]，但其治療主要著眼于緩解慢性頑固性腹痛,解除胰管梗阻，改善胰腺內(nèi)外分泌功能及并發(fā)癥的控制,保護(hù)和改善殘存的胰腺功能，臨床效果并不理想。手術(shù)對慢性胰腺炎患者頑固性疼痛的緩解效果較好，但對內(nèi)外分泌功能不全的效果欠佳，長期病死率仍較高。因此,尋找能夠延遲或預(yù)防胰腺實(shí)質(zhì)和功能損害的治療慢性胰腺炎的新方法仍是今后研究工作的主要方向[20]。

3.2 BMSCs應(yīng)用于慢性胰腺炎的研究進(jìn)展 近年來，BMSCs在慢性胰腺炎的治療中已有一定實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。江學(xué)良等[21]用自體骨髓回輸治療大鼠胰腺損傷模型，結(jié)果表明，在自然情況下MSC可出現(xiàn)在正常和損傷的胰腺組織中，但在損傷胰腺組織中的數(shù)量明顯多于正常胰腺組織，說明組織損傷可以促進(jìn)BMSCs的遷入，即病理損傷時(shí)，自體BMSCs可隨血液循環(huán)到達(dá)損傷的胰腺并且轉(zhuǎn)化為胰腺干細(xì)胞參與病理修復(fù)。Lin等[22]用BMSCs移植治療雨蛙素誘導(dǎo)的小鼠慢性胰腺炎模型，結(jié)果表明BMSCs可以分化產(chǎn)生膠原細(xì)胞，這些膠原細(xì)胞可以填充纖維化胰腺，促進(jìn)胰腺纖維化分化成肌成纖維細(xì)胞，從而有助于胰腺組織的病理修復(fù)。劉傳江等[23]通過實(shí)驗(yàn)探討B(tài)MSCs對大鼠慢性胰腺炎炎性因子的影響，假治療組和模型組病理結(jié)果大致相同，可見胰腺小葉結(jié)構(gòu)破壞，炎性細(xì)胞浸潤廣泛，間質(zhì)纖維化比較嚴(yán)重；BMSCs治療組炎性細(xì)胞浸潤狀況減輕，膠原沉積面積減小，間質(zhì)纖維化狀況有所改善。治療組IL-1、IL-6、IL-8、轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）濃度較模型組及假治療組明顯降低，而IL-10、TNF-α表達(dá)水平則顯著升高。表明對慢性胰腺炎個體輸入BMSCs，其可以歸巢定植到胰腺損傷部位，降低炎性因子水平，同時(shí)提高抗炎因子濃度，控制炎癥的反復(fù)發(fā)生及進(jìn)一步發(fā)展，減輕胰腺實(shí)質(zhì)損傷，改善胰腺功能，減緩甚至阻斷胰腺的纖維化。Marrache等[24]用BMSCs移植治療小鼠慢性胰腺炎模型，并使用了綠色熒光蛋白（GFP）和γ染色體兩種骨髓標(biāo)記物進(jìn)行標(biāo)記。研究結(jié)果顯示BMSCs體內(nèi)遷移后可作用于PSCs群,表明該細(xì)胞通過促進(jìn)PSCs參與慢性炎癥相關(guān)的基質(zhì)反應(yīng)，從而起到抑制胰腺組織纖維化的作用。董育瑋等[25]探討骨髓干預(yù)對慢性胰腺炎大鼠病情的影響，結(jié)果表明BMSCs移植組外周血和骨髓有核細(xì)胞數(shù)量明顯增多，且 CD29＋、CD44＋、CD45-細(xì)胞比例顯著高于未移植組，表明BMSCs功能狀態(tài)與慢性胰腺炎病情相關(guān)，BMSCs能在慢性胰腺炎時(shí)發(fā)揮保護(hù)作用促進(jìn)損傷修復(fù)。Lazebnik等[26]將BMSCs植入慢性胰腺炎動物模型中，探討得出了移植細(xì)胞最佳劑量和作用時(shí)間長短，為BMSCs進(jìn)行臨床研究提供了理論基礎(chǔ)。

BMSCs治療胰腺疾病的臨床試驗(yàn)中不乏成功的報(bào)道。Jung等[27]給急性胰腺炎患者輸注BMSCs，結(jié)果表明BMSCs可以調(diào)控胰腺細(xì)胞死亡、炎癥免疫反應(yīng)和組織再生，用BMSCs治療急性胰腺炎是有效的。李亞紅等[28]采用局部放療聯(lián)合自體干細(xì)胞移植支持下的大劑量化療治療手術(shù)無法切除的胰腺癌，取得了較好的療效。但是，由于目前國內(nèi)外對BMSCs的研究尚不成熟，存在著許多盲點(diǎn)，BMSCs治療慢性胰腺炎的臨床研究比較欠缺，BMSCs應(yīng)用于慢性胰腺炎的臨床治療尚有許多問題需要解決。

3.3 BMSCs移植存在的問題 （1）目前所熟知的MSC生物學(xué)特性均是體外培養(yǎng)狀態(tài)下,而對原始狀態(tài)MSC的生物學(xué)功能卻知之甚少。（2）BMSCs移植的安全性問題：目前BMSCs移植治療慢性胰腺炎仍局限于動物實(shí)驗(yàn)階段，但是其后續(xù)開展臨床試驗(yàn)和治療的主體主要是人類，所以移植的安全性也是必須考慮的。研究表明干細(xì)胞移植后多因素的內(nèi)皮功能失衡能夠?qū)е卵ㄐ晕⒀懿29]。此外，BMSCs的自我更新和增殖潛能有類似于腫瘤細(xì)胞的特征[30]，是否存在致瘤性的可能是移植安全性的一大隱患。（3）BMSCs移植的途徑、時(shí)間和數(shù)量還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)；移植后潛在的不良反應(yīng)對治療效果的影響等。這些問題制約著BMSCs移植在慢性胰腺炎的臨床研究或治療的開展。

4 前景與展望

慢性胰腺炎的具體發(fā)病機(jī)制至今尚未闡明。如今，干細(xì)胞及干細(xì)胞研發(fā)的制劑被廣泛應(yīng)用于某些疾病的治療中，其中部分學(xué)者證實(shí)BMSCs對治療慢性胰腺炎擁有廣闊的臨床應(yīng)用前景，但是目前BMSCs移植治療慢性胰腺炎的研究局限于動物模型階段，要真正應(yīng)用于臨床研究或治療仍需要進(jìn)一步深入研究其作用機(jī)制及其帶來的不良反應(yīng)，尚有諸多難題需要解決，如：（1）進(jìn)一步深入研究BMSCs移植治療慢性胰腺炎的作用機(jī)制；（2）如何確定移植細(xì)胞的質(zhì)量及移植劑量；（3）如何確定細(xì)胞移植的位點(diǎn)及最佳移植途徑；（4）如何進(jìn)一步規(guī)范手術(shù)適應(yīng)證、禁忌證、安全及療效評價(jià)系統(tǒng)。BMSCs對慢性胰腺炎的治療雖然已經(jīng)顯示了較大的潛能，但是要真正應(yīng)用于臨床仍需經(jīng)過一段長時(shí)間的探索。但是隨著干細(xì)胞研究技術(shù)的不斷進(jìn)步，隨著對BMSCs治療慢性胰腺炎的作用機(jī)制的不斷深入，我們將進(jìn)一步認(rèn)識BMSCs在替代治療中的利弊，并最終為BMSCs應(yīng)用于臨床治療慢性胰腺炎提供依據(jù)，從而為慢性胰腺炎開發(fā)出安全有效的新型治療方法。

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