間充質(zhì)干細(xì)胞的功能特點(diǎn)及治療類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的相關(guān)研究進(jìn)展

達(dá)古拉 謝先達(dá) 王靜

[摘要] 間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）具有自我更新能力和多向分化潛能，在免疫調(diào)節(jié)、控制炎癥和修復(fù)軟骨破壞等方面有重要作用。MSCs產(chǎn)生大量可溶性膜結(jié)合因子，其中一些可抑制免疫應(yīng)答，誘導(dǎo)免疫耐受，發(fā)揮重要的免疫調(diào)節(jié)作用。由于MSCs的生物學(xué)特性和免疫調(diào)節(jié)作用，在動(dòng)物試驗(yàn)和臨床研究中均證實(shí)了MSCs治療類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的有效性與安全性。本文針對(duì)MSCs的功能特點(diǎn)和治療類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎方面的相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行簡(jiǎn)要綜述。

[關(guān)鍵詞] 間充質(zhì)干細(xì)胞;類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎;治療;免疫調(diào)節(jié)

[中圖分類(lèi)號(hào)] R593.22? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? ? ? ? [文章編號(hào)] 1673-7210（2020）02（c）-0040-04

[Abstract] Mesenchymal stem cells （MSCs） have self-renewal ability and multi-directional differentiation potential， and they play an important role in immune regulation， inflammation control and cartilage destruction. MSCs produce a large number of soluble membrane-binding factors， some of which inhibit immune responses， induce immune tolerance， and exert important immunomodulatory effects. Due to the biological characteristics and immunomodulatory effects of MSCs， the efficacy and safety of MSCs in the treatment of rheumatoid arthritis have been confirmed in animal experiments and clinical studies in recent years. This article briefly reviews the functional characteristics of MSCs and the related research progress in the treatment of rheumatoid arthritis.

[Key words] Mesenchymal stem cells; Rheumatoid arthritis; Treatment; Immune regulation

類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎（RA）是一種常見(jiàn)的慢性炎性自身免疫病，全球發(fā)病率為0.5%～1%，國(guó)內(nèi)患病率為0.2%～0.5%[1]。主要累及全身小關(guān)節(jié)，以滑膜增生、炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)以及滑膜血管翳形成為主要病理特征，是致殘率較高的疾病，嚴(yán)重影響RA患者的生活質(zhì)量。目前類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的治療手段日新月異，但傳統(tǒng)的RA治療藥物如糖皮質(zhì)激素、緩解風(fēng)濕病情藥（DMARDs）以及非甾體抗炎藥（NSAIDs）副作用明顯，不能改變疾病進(jìn)程。近年來(lái)，新興生物制劑效果顯著，然而致癌性和誘發(fā)加重感染的副作用也日漸增多。此外，經(jīng)濟(jì)因素也限制了新興生物制劑的使用。盡管生物制劑聯(lián)合傳統(tǒng)DMARDs治療類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎有效，但并不能對(duì)損傷關(guān)節(jié)進(jìn)行骨修復(fù)。隨著間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）治療領(lǐng)域的發(fā)展，MSCs在類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎中的應(yīng)用成為目前研究熱點(diǎn)。MSCs具有分化為骨和軟骨的能力，可修復(fù)受損組織。同時(shí)抑制促炎因子，減輕炎性反應(yīng)，還具備抗纖維化和免疫調(diào)節(jié)等作用[2]，為RA的治療帶來(lái)新方向和新思路。

1 MSCs的功能與特點(diǎn)

MSCs最初來(lái)源于骨髓，還可從外周血、脂肪組織、滑膜和其他中胚層組織中分離出來(lái)。MSCs是一種具有多向分化潛能的非造血干細(xì)胞，能夠分化成各種間充質(zhì)譜系，包括軟骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞和脂肪細(xì)胞等[3]。自身反應(yīng)性T細(xì)胞和炎性細(xì)胞因子[腫瘤壞死因子-α（TNF-α）等]在滑膜炎癥和骨破壞中起重要作用，而這種短期和長(zhǎng)期接觸炎性刺激物（細(xì)胞因子）等導(dǎo)致的組織損傷通常主要由MSCs分化的間充質(zhì)譜系細(xì)胞修復(fù)[3-4]。此外，MSCs還參與受損組織和器官的自我修復(fù)和自我更新過(guò)程。很多關(guān)于成骨不全和軟骨缺損等疾病的臨床前和臨床研究已經(jīng)證明了這些細(xì)胞的治療潛力[5]。由于MSCs具有多種分化能力和抗炎特性，在移植物抗宿主病、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、多發(fā)性硬化癥等自身免疫病中均安全有效[6-7]。

1.1 MSCs的免疫調(diào)節(jié)作用

骨髓MSC（BM-MSC）可以對(duì)先天性和適應(yīng)性免疫細(xì)胞發(fā)揮廣泛的調(diào)節(jié)作用。MSCs通過(guò)對(duì)有絲分裂原（如植物血凝素或伴刀豆球蛋白A）或抗體（抗CD2/CD3/CD28）的反應(yīng)抑制CD4+T細(xì)胞增殖、活化，減少炎性細(xì)胞因子分泌[8-9]。BM-MSC還可誘導(dǎo)經(jīng)典CD4+CD25 hiFOXP3+調(diào)節(jié)T細(xì)胞的分化并維持其免疫抑制功能[10]，因此對(duì)機(jī)體多種免疫細(xì)胞和細(xì)胞因子具有負(fù)向調(diào)節(jié)作用，能夠維持穩(wěn)定的外周免疫耐受[11]。此外，還可干擾B淋巴細(xì)胞的分化與增殖，通過(guò)抑制趨化因子受體（CXCR）4和CXCR5表達(dá)，抑制B細(xì)胞向炎癥部位的趨化和抗體分泌[12]。

與先天免疫細(xì)胞一樣，MSCs使抗原提成細(xì)胞分泌促炎細(xì)胞因子如γ-干擾素（IFN-γ）和TNF-α減少，誘導(dǎo)單核細(xì)胞轉(zhuǎn)化為具有抗炎活性的巨噬細(xì)胞從而促進(jìn)白細(xì)胞介素-10（IL-10）分泌。MSCs還可抑制中性粒細(xì)胞凋亡及活性氧（ROS）產(chǎn)生，通過(guò)抑制IL-2分泌抑制自然殺傷細(xì)胞（NK）細(xì)胞毒性和IFN-γ分泌，減弱固有免疫應(yīng)答，抑制炎性反應(yīng)進(jìn)程。MSCs還可通過(guò)直接接觸或分泌一些細(xì)胞因子，如吲哚胺2，3-雙加氧酶（IDO）可將必需氨基酸色氨酸催化成犬尿氨酸，影響各種細(xì)胞蛋白質(zhì)合成，導(dǎo)致細(xì)胞增殖受抑[13]。MSCs介導(dǎo)的其他細(xì)胞因子包括轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（TGF-β）、血紅素氧合酶（HO-1）和人白細(xì)胞抗原-G5（HLA-G5）等可溶性細(xì)胞因子，作用于宿主細(xì)胞至損傷炎癥部位，從而發(fā)揮其免疫調(diào)節(jié)作用[14]。除了可溶性因子外，MSCs和T細(xì)胞之間的間接接觸也可抑制T細(xì)胞的功能，這些T細(xì)胞獲得以CD69持續(xù)表達(dá)為特征的調(diào)節(jié)表型，增加Treg相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄水平[15]。

1.2 MSCs的多向分化能力

1.2.1 MSCs向成骨細(xì)胞分化? MSCs具有很強(qiáng)的多向分化潛能和增殖能力，在適宜的體內(nèi)或體外環(huán)境條件下可分化為成骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞并抑制破骨細(xì)胞生成。相關(guān)研究顯示[16]，單次靜脈注射MSCs可防止小鼠膠原誘導(dǎo)性關(guān)節(jié)炎中骨和軟骨發(fā)生嚴(yán)重和不可逆的損傷。IL-1主要通過(guò)Wnt-5α/Ror2通路有效地誘導(dǎo)人MSCs分化成成骨細(xì)胞，提示人MSCs經(jīng)IL-1刺激后具有治療受損骨的潛在作用以及受損組織的自我修復(fù)[17]。有研究發(fā)現(xiàn)[18]，脂肪來(lái)源的干細(xì)胞（ADSCs）具有多能性，不僅具有強(qiáng)大的血管生成潛力，而且還具有通過(guò)IL-6和可溶性IL-6受體刺激分化為成骨細(xì)胞的潛力。

1.2.2 MSCs向軟骨細(xì)胞分化? 炎性環(huán)境破壞軟骨基質(zhì)并誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞凋亡，這導(dǎo)致軟骨中的不可逆缺陷，在軟骨退行性疾病[包括RA和骨關(guān)節(jié)炎（OA）]中難以修復(fù)。研究顯示[19]，軟骨含有具有類(lèi)似MSC特征的軟骨形成祖細(xì)胞，這提示通過(guò)軟骨祖細(xì)胞向軟骨細(xì)胞的分化維持了軟骨的穩(wěn)態(tài)，也使軟骨更新成為可能。由于MSCs存在于軟骨中并可分化為軟骨細(xì)胞，可有望成為軟骨修復(fù)的新工具。

1.2.3 MSCs抑制破骨細(xì)胞生成? 破骨細(xì)胞在骨吸收中起重要作用，導(dǎo)致RA的關(guān)節(jié)破壞。MSCs通過(guò)組成型骨保護(hù)素（OPG）抑制破骨細(xì)胞生成，骨保護(hù)素是RANKL的受體，可阻斷RANKL-RANK相互作用，對(duì)分裂和活化破骨細(xì)胞有重要作用[20]。用抗OPG抗體或OPG小干擾RNA處理后可部分恢復(fù)破骨細(xì)胞分化。通過(guò)向條件培養(yǎng)基中加入抗OPG抗體，可部分恢復(fù)破骨細(xì)胞的骨再吸收活性。并且產(chǎn)生OPG的MSCs和其他抑制因子也有利于抑制RA中的骨侵蝕[20]。

2 異基因MSCs治療RA研究進(jìn)展

研究顯示[21]，在類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎動(dòng)物模型（CIA）小鼠腹腔中注射異基因MSCs可減輕CIA小鼠關(guān)節(jié)炎癥，同時(shí)血清中IL-6、TNF-α分泌減少，IL-10分泌增加，延緩了CIA小鼠病程，抑制滑膜炎癥。此外，通過(guò)關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射UC-MSCs聯(lián)合TNF-α抑制劑可明顯減輕CIA大鼠關(guān)節(jié)炎癥狀，同樣抑制炎性因子分泌[22]。體外實(shí)驗(yàn)同樣證實(shí)[23]，在CIA大鼠關(guān)節(jié)腔局部注射MSCs可產(chǎn)生TGF-β1，TGF-β1誘導(dǎo)淋巴結(jié)中Treg生成，從而抑制T細(xì)胞增殖和B細(xì)胞產(chǎn)生抗CⅡ IgG，抑制CIA的初始階段，改善CIA大鼠關(guān)節(jié)破壞。因此，MSCs具有免疫調(diào)節(jié)和組織修復(fù)等作用，可降低CIA鼠關(guān)節(jié)炎的發(fā)病率，為異基因MSCs移植在臨床中的應(yīng)用提供了理論依據(jù)[24]。

在一項(xiàng)大規(guī)模非隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)中，有172例對(duì)傳統(tǒng)經(jīng)典藥物治療無(wú)反應(yīng)的RA患者，其中136例靜脈內(nèi)接受UC-MSCs（4×107個(gè)細(xì)胞），而36例僅接受普通溶劑輸注治療，同時(shí)所有患者均接受DMARDs治療。MSC輸注后大多數(shù)患者沒(méi)有任何副作用，并且接受DMARDs聯(lián)合MSCs的患者組顯示出疾病活動(dòng)度明顯下降，檢測(cè)外周血Treg細(xì)胞數(shù)量增加[25]。體外實(shí)驗(yàn)中，將MSCs與RA患者外周血單個(gè)核細(xì)胞混合培養(yǎng)可見(jiàn)到，MSCs可下調(diào)Th17水平[26]。因此，異基因MSCs移植有望成為治療RA的有效新途徑[27]。

3 異基因MSCs治療RA所面臨的問(wèn)題與挑戰(zhàn)

在前期的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床研究中，都提示MSCs具有治療自身免疫病的潛力。但作用機(jī)制至今仍未徹底闡明，且在動(dòng)物試驗(yàn)和臨床應(yīng)用中仍存在一些問(wèn)題亟待解決。MSCs易受周?chē)h(huán)境影響，并且在急性炎性風(fēng)暴中，會(huì)改變MSCs的免疫調(diào)節(jié)功能同時(shí)會(huì)使移植存活率下降。導(dǎo)致異基因MSCs在移植宿主內(nèi)由抗炎作用轉(zhuǎn)變?yōu)橹卵鬃饔?。因此，關(guān)于MSCs在CIA動(dòng)物模型中的作用仍有很大爭(zhēng)議。有學(xué)者認(rèn)為[28]，在佐劑誘導(dǎo)關(guān)節(jié)炎模型的急性進(jìn)展期，MSCs并未起到治療作用，反而加重了關(guān)節(jié)炎評(píng)分和關(guān)節(jié)病理?yè)p傷評(píng)分。

如何提高異基因MSCs移植的治療效果？至少有3種不同的策略在臨床前模型中看起來(lái)有希望：①M(fèi)SCs的轉(zhuǎn)基因工程以過(guò)表達(dá)與特定疾病模型相關(guān)的蛋白質(zhì)，如實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎中的睫狀神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子;②在體內(nèi)給藥前體外預(yù)處理MSCs，如缺氧性疾病的缺氧預(yù)處理;③使用組織特異性標(biāo)志物進(jìn)行MSCs靶向標(biāo)記，如CD44表面受體的酶促修飾，使用生物化學(xué)技術(shù)將歸巢分子偶聯(lián)到細(xì)胞表面[29]。但這些方法并不是臨床應(yīng)用，目前只是處于實(shí)驗(yàn)階段。如何與臨床應(yīng)用緊密連接起來(lái)，仍需要大量實(shí)踐去證實(shí)。

異基因MSCs移植作為一種新興的治療手段，由于其本身生物學(xué)特性以及炎性微環(huán)境導(dǎo)致其免疫調(diào)節(jié)功能失調(diào)等方面，使臨床應(yīng)用面臨著巨大的問(wèn)題與挑戰(zhàn)。因此，如何提高異基因MSCs在宿主體內(nèi)的存活率、保證MSCs長(zhǎng)期有效地在宿主體內(nèi)發(fā)揮抗炎作用和免疫調(diào)節(jié)作用，是臨床應(yīng)用實(shí)踐中要解決的關(guān)鍵問(wèn)題，能夠?yàn)楫惢騇SCs治療RA提供更多的理論依據(jù)和支持。

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（收稿日期：2019-09-17? 本文編輯：王曉曄）