間充質干細胞移植治療炎癥性腸病的作用及機理研究

吳麗麗 周雪媛 周麗萍

摘要：間充質干細胞是一種具有自我更新和多向分化潛能的成體干細胞，具有歸巢、促進組織修復和免疫調節(jié)功能。炎癥性腸病是一類慢性非特異性腸道炎癥性疾病，臨床表現為腹瀉、腹痛，甚至膿血便等癥狀。腸部炎癥的部位有癌變傾向且具有消化道大出血、中毒性巨結腸等并發(fā)癥。目前，其病因尚未完全明確，研究報道其發(fā)病主要與機體自身免疫失調有關。間充質干細胞的免疫調節(jié)能力為治療炎癥性腸病提供了新的思路和方法。本文就間充質干細胞的免疫調節(jié)能力及其在治療炎癥性腸病的作用和機理做一綜述。

關鍵詞：間充質干細胞;炎癥性腸病;治療機制

中圖分類號：R574 ? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：1003-2177（2019）03-0115-03

炎癥性腸?。↖nflammatory bowel disease，IBD）是一組慢性腸道炎癥性疾病，具有反復發(fā)作的危害性。根據臨床表現和組織病理學特點分類潰瘍性結腸炎（Ulcerative colitis，UC）和克羅恩病（Crohn’s disease，CD）。IBD患者存在一定的死亡率，死亡的主要原因包括穿孔、消化道出血、膿毒血癥[1]。病程漫長的結腸炎患者發(fā)生結腸癌的概率較正常人增高10倍以上。肛瘺是CD最常見并發(fā)癥之一，相關的疼痛、瘺管排泄、膿腫形成等嚴重影響了患者生活質量[2]。研究報道，其發(fā)病主要與機體自身免疫失調有關，并無非常明確的發(fā)病原因。目前，治療IBD大多還著眼于傳統方法，集中在控制炎癥活動和調節(jié)患者免疫紊亂兩個方面。

間充質干細胞（mesenchymal stem cells，MSCs）具有歸巢、促進組織修復和免疫調節(jié)功能。其在多種疾病如急性心肌梗死、系統性紅斑狼瘡中具有強大的免疫調節(jié)作用已得到證實[3]。MSCs移植治療IBD有獨特的優(yōu)勢，受到了國內外學者越來越多的關注[4]。本文就間充質干細胞的免疫調節(jié)能力及其在治療炎癥性腸病的作用和機理做一綜述。

1 MSCs的免疫調節(jié)能力

在諸多類的干細胞中，MSCs除了具有多向分化的潛能外，還具有低免疫原性和獨特的免疫調節(jié)能力。這種免疫調節(jié)能力不僅在調節(jié)外周免疫耐受、移植耐受、自身免疫、腫瘤逃避中發(fā)揮作用，且該作用在母胎內就可發(fā)生[5]。已有研究證實，MSCs不能被同種異體反應性T細胞所識別，也能逃脫CD8+細胞毒性T細胞和自然殺傷細胞（NK細胞）的識別機制。MSCs可低表達人類主要組織兼容性抗原MHC-Ⅰ類分子，不表達 MHC-Ⅱ類分子和CD86、CD80、CD40等免疫共刺激分子。由于MSCs不表達第二信號分子，效應性T細胞的活化過程因沒有MHC-Ⅱ或共刺激分子作為第二信號參與而不能被活化，使得 MSCs產生免疫耐受性。

MSCs具有很強的免疫調節(jié)能力。當體內產生炎癥損傷時，MSCs對炎癥部位具有固有的趨向性，參與損傷組織修復和免疫炎癥調節(jié)[6]。據文獻報道，MSCs發(fā)揮其免疫調節(jié)作用主要是通過分泌具有免疫抑制功能的可溶性細胞因子[7]。

2 MSCs在IBD治療中的應用

IBD是一類慢性自身免疫性疾病，目前認為環(huán)境因素作用于遺傳基因易感者，引起腸道系統發(fā)生異常，過度發(fā)生免疫反應。迄今為止，臨床治療藥物如糖皮質激素、氨基水楊酸制劑、免疫抑制劑、生物制劑和抗腫瘤壞死因子等，均不能起到很好的療效。近年發(fā)現，IBD的死亡率患病率增加迅速[8]。一系列相關臨床實驗表明，MSCs具有強大的免疫調節(jié)作用，幫助機體調節(jié)紊亂的免疫系統，為IBD的臨床治療帶來了新希望。IBD包含兩種臨床疾病形式——UC和 CD。

2.1 MSCs對 UC的治療作用

UC病期遷延難愈且易于反復發(fā)作，病變特點是結腸黏膜的彌漫性損害，治愈UC的關鍵在于修復和重建結腸黏膜。結腸粘膜靠結腸黏膜干細胞維持生理更新，但其數量較少[9]。研究發(fā)現，通過體外注射骨髓MSCs可以達到對損傷的結腸黏膜的修復與重建作用，達到治療目的[10]。干細胞移植試用于UC患者的治療，為其治療帶來了新的契機。

2.2 MSCs 對 CD的治療作用

CD是一種病因未明確的多基因遺傳腸道炎性疾病，瘺管是最主要的腸道并發(fā)癥之一，治療CD肛瘺成為新的挑戰(zhàn)。MSCs對目前藥物及外科手術治療失敗的CD肛瘺患者具有積極的治療作用。有研究實驗對CD合并瘺管患者進行異體脂肪MSCs移植治療，瘺管愈合率為30%，所有患者瘺管流液癥狀均得到改善[11]。

治療CD肛瘺的MSCs多來源于骨髓和脂肪，異體與自體都有明顯的療效。有研究進行臨床Ⅰ期試驗，追蹤并發(fā)瘺管的CD患者在接受脂肪來源的MSCs局部注射治療2-3年內的肛瘺愈合情況，結果MSCs促進大部分肛周瘺管愈合，并未出現不良反應，表明MSCs治療CD的前景較好[12]。Dave等[13]進行的一項meta分析結果顯示，MSCs治療CD肛瘺的療效佳，CD肛瘺患者愈合率較高，僅輕度不良事件，如發(fā)熱、腹瀉等，無需患者入院治療。

3 MSCs在治療IBD中的機制

MSCs治療炎癥性腸病主要通過調節(jié)免疫細胞和非免疫細胞的增殖或減少、分泌細胞因子種類、定向分化為某些類型的細胞來起治療作用。

3.1 MSCs對免疫細胞的調節(jié)作用

MSCs既可調節(jié)非抗原特異性也可調節(jié)選擇性免疫，且MSCs同種異體T細胞共培養(yǎng)不能引起T細胞的增殖反應，也不影響T細胞的活化;而是對細胞周期蛋白的表達進行抑制，使T細胞處于間期從而減少其克隆擴增。目前研究認為，T細胞是IBD發(fā)病機制中發(fā)揮關鍵作用的效應細胞，異常T細胞與腸道菌群的抗原成分發(fā)生反應，造成腸道黏膜免疫功能失調，調節(jié)性T細胞（Treg）可抑制針對非致病抗原發(fā)生的免疫反應[14]。IBD患者體內Treg數量減少免疫功能受損，腸道內穩(wěn)態(tài)依賴于Treg與效應T細胞（Th1、Th2和Th17型淋巴細胞）的平衡來維持，MSCs治療IBD 的機制主要是通過調節(jié)Treg生成來完成[15]。

MSCs通過對免疫細胞的調節(jié)治療CD中，一方面，抗原呈遞細胞，如樹突狀細胞（dendritic cells，DCs）通過T淋巴細胞的生成和極化參與了CD肛瘺的發(fā)病過程。發(fā)病過程中DCs產生T淋巴細胞應答，Treg比例降低。另一方面CD肛瘺的發(fā)病機制還涉及Th1、Th17型淋巴細胞與Treg分化比例失衡有關，MSCs抑制Th1、Th17型細胞分泌促炎性細胞因子，如腫瘤壞死因子-α、γ干擾素（IFN-γ）、IL-6、IL-12、 IL-17、IL-23等，促進具有免疫作用的Treg的生成[16]。

在潰瘍性腸黏膜中，以調控相關因子表達為主。張夏夢等[17]發(fā)現，MSCs能在UC大鼠結腸組織中定植，并通過下調結腸組織中TNF-α、IL-1β等炎癥因子的表達水平，同時，上調bFGF基因的表達水平，從而負調控大鼠結腸組織中的炎癥反應，進而將損傷的結腸黏膜修復。MSCs治療UC的機制也可能是上調了受損結腸組織中的CD34， IL-10， IL-4， NF-kB，Treg細胞; 下調了結腸組織中的IL-10，Th17 細胞[18]。

3.2 MSCs對非免疫細胞的調節(jié)作用

MSCs在炎癥細胞因子的刺激下對黏膜損傷部位有趨向性，分化為其他細胞，同時調節(jié)細胞功能來促進腸道修復。

UC患者腸上皮細胞不能對抗炎性反應，導致免疫炎性反應紊亂。經MSCs移植后，可根據腸黏膜損傷深淺，分化為上皮細胞或調節(jié)上皮細胞的增殖遷移從而修復上皮組織。有研究發(fā)現，同種異體MSCs經誘導分化為結腸組織黏膜上皮細胞，在抑制NF-κB表達、促進IL-4表達的基礎上，促進修復UC大鼠黏膜上皮組織[19]。

此外，MSCs還可分化為內皮細胞或血管周細胞。通過體外血管生成實驗，發(fā)現MSCs可體外定向分化為內皮樣細胞。新的血管生成，促進血液循環(huán)，有利于腸道損傷組織的修復和保護局部未受損MSCs。

4 展望

MSCs治療IBD有較好的應用前景。目前，已有一部分臨床試驗證實了MSCs對治療IBD有安全性較高的治療作用，顯示了MSCs在治療IBD中的應用前景。MSCs在臨床研究上還存在未解決問題，如MSCs最佳移植數量，治療時間間隔，不同類型MSCs治療差異，術后患者的復發(fā)狀況都需要更多的試驗來明確。相信近一步對機制的研究和明確，MSCs將在IBD的治療中發(fā)揮重大作用。

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