間充質(zhì)干細(xì)胞與變應(yīng)性鼻炎治療

張嘉誠(chéng) 余少卿

變應(yīng)性鼻炎（Allergic Rhinitis,AR）是一種常見(jiàn)的由變應(yīng)原所激發(fā)的氣道慢性炎癥性疾病，臨床表現(xiàn)為鼻癢、流涕、打噴嚏和鼻塞[1]。中國(guó)AR標(biāo)準(zhǔn)化患病率從2005年報(bào)道的11.1%上升到2011年的17.6%[2]。究其原因并不完全清楚，主流觀點(diǎn)認(rèn)為是與遺傳素質(zhì)和環(huán)境因素有關(guān)。目前AR首選治療方法是避免接觸變應(yīng)原，再者就是要配合藥物治療以及特異性免疫治療。雖然治療方法及方案已基本成熟，但在實(shí)際運(yùn)用時(shí)均有其局限性，也有部分患者對(duì)以上療法均無(wú)良好的反應(yīng)。近年來(lái)，干細(xì)胞療法發(fā)展迅速，尤其是間充質(zhì)干細(xì)胞（Mesenchymal Stem Cells,MSCs）已經(jīng)在AR模型動(dòng)物上取得了可觀的療效，為AR的治療帶來(lái)了新的機(jī)遇。因此，本文就MSCs在AR的治療領(lǐng)域的研究進(jìn)展作一綜述，分析其目前存在的缺陷并展望其前景。

1 MSCs的一般生物學(xué)特性

干細(xì)胞是一類(lèi)具有高度增殖、自我更新，并有多向分化潛能的細(xì)胞。主要包括了胚胎干細(xì)胞和成體或組織干細(xì)胞，具體來(lái)說(shuō)是位于胚囊內(nèi)部、乳腺、前列腺、腸道、卵泡和卵巢表面上皮、血液、肌肉、骨骼及神經(jīng)等組織中的干細(xì)胞[3]。MSCs可以長(zhǎng)期處于可逆的生長(zhǎng)停滯狀態(tài)[4]，當(dāng)機(jī)體為了維持組織穩(wěn)態(tài)、修復(fù)損傷組織，干細(xì)胞可以分化為軟骨、骨、骨骼肌、肌腱、脂肪、真皮等中胚層細(xì)胞[5]。甚至在體外實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)純化的干細(xì)胞可以分化為三個(gè)胚層所有類(lèi)型細(xì)胞[5]。而在靜止期產(chǎn)生的細(xì)胞廢物可以通過(guò)細(xì)胞自噬清除。自噬對(duì)于維持干細(xì)胞代謝、自我更新和分化有重要意義[6，7]。MSCs除有上述干細(xì)胞的一般特性外，本身還有來(lái)源簡(jiǎn)單豐富，便于儲(chǔ)存，可重復(fù)使用治療，低致瘤性[8]等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)它的有效性及安全性已經(jīng)在許多臨床試驗(yàn)中得到驗(yàn)證[9]。

2 MSCs具有低免疫原性及免疫調(diào)節(jié)作用

MSCs在免疫反應(yīng)中可通過(guò)逃避免疫識(shí)別的方式表現(xiàn)出低免疫原性，其主要機(jī)制為人MSCs表面表達(dá)MHC-Ⅰ類(lèi)分子，不表達(dá)MHC-Ⅱ類(lèi)分子和B7-1、B7-2，CD40、CD40L等共刺激分子[10]。使得輔助T細(xì)胞（Th細(xì)胞）無(wú)反應(yīng)，促成免疫耐受形成。MHC-Ⅰ類(lèi)分子還能通過(guò)MHC-Ⅰ與NK細(xì)胞表達(dá)的殺傷抑制受體（KLR）親合力增強(qiáng)使NK細(xì)胞殺傷作用下調(diào)從而保護(hù)MSCs[11]；MSCs的免疫調(diào)節(jié)作用主要表現(xiàn)在抑制T細(xì)胞的增殖以及移植物和宿主的免疫反應(yīng)。現(xiàn)階段對(duì)于MSC的這種免疫調(diào)節(jié)作用的機(jī)制并不十分明確，但一些研究顯示MSC在不與淋巴細(xì)胞接觸的情況下仍能抑制其增殖，由此推測(cè)MSC可能是通過(guò)產(chǎn)生一些可溶性細(xì)胞因子介導(dǎo)這一作用，例如IL-10、TGF-β1、PGE2、IL-2[12]等。體外試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSC）可上調(diào)CD4+CD25+調(diào)節(jié)T細(xì)胞比例[13]，也可以抑制樹(shù)突狀細(xì)胞（Dendritic Cell,DC）成熟，減少其分泌IL-12，減弱其刺激同種異體T細(xì)胞增殖的能力[14]。提示上調(diào)CD4+CD25+調(diào)節(jié)T細(xì)胞的比例以及抑制DC分化成熟也可能是其發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用的潛在機(jī)制。另外，Wu Ling-qi等[15]的研究顯示，MSCs對(duì)于B細(xì)胞同樣有抑制作用，且這種抑制作用同樣與細(xì)胞間的相互作用和MSCs分泌的可溶性細(xì)胞因子有關(guān)。

3 MSCs對(duì)過(guò)敏性疾病的抗炎及抗過(guò)敏作用

MSCs由于其抗炎及抗過(guò)敏特性已經(jīng)成為多種過(guò)敏性疾病的潛在療法，并得到一定程度的研究，例如哮喘、AR、特應(yīng)性皮炎、過(guò)敏性結(jié)膜炎等[16]。目前MSCs的發(fā)揮治療效果公認(rèn)的途徑是通過(guò)旁分泌例如血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth facto,VEGF）、胰島素樣生長(zhǎng)因子-1（insulin-like growth factor-1,IGF-1）、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（Transforming growth factor-β,TGF-β）等因子[17]來(lái)發(fā)揮作用。具體機(jī)制方面有部分研究發(fā)現(xiàn)MSCs可抑制原始CD4+T細(xì)胞向Th17細(xì)胞方向分化，減少I(mǎi)L-17水平[18]，并誘導(dǎo)Foxp3的轉(zhuǎn)錄增加Treg細(xì)胞數(shù)量來(lái)發(fā)揮抗炎作用。其他如在哮喘治療中，有文獻(xiàn)報(bào)道顯示人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（Bone Marrow MesenchymlStem Cell,BM-MSCs）可以通過(guò)誘導(dǎo)M2型巨噬細(xì)胞和TGF-β分泌來(lái)抑制哮喘發(fā)展[19]。Takeda等[20]對(duì)其發(fā)生機(jī)制進(jìn)一步研究，提出了IFN-γ激活MSCs，增加CCL2的表達(dá)和單核細(xì)胞向肺的募集對(duì)于MSC抑制氣道炎癥是至關(guān)重要的觀點(diǎn)。MSCs同樣擁有抗過(guò)敏的作用，例如在過(guò)敏性哮喘的研究中，MSCs可以通過(guò)緩解氣道高反應(yīng)性及抑制Th2等免疫細(xì)胞數(shù)量，相應(yīng)地抑制相關(guān)細(xì)胞因子的表達(dá)，從而減少嗜酸性粒細(xì)胞浸潤(rùn)。這種通過(guò)糾正Th1/Th2失衡抗過(guò)敏機(jī)制同樣在AR中發(fā)揮著重要作用，同時(shí)MSCs可以抑制與炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)相關(guān)的IL-25、IL-33和嗜酸性粒細(xì)胞趨化因子的水平[21]，而在過(guò)敏性皮膚病中MSCs可以通過(guò)抑制肥大細(xì)胞浸潤(rùn)和脫顆粒發(fā)揮抗過(guò)敏作用[22]。綜上可見(jiàn)MSCs抗炎及抗過(guò)敏作用發(fā)揮的機(jī)制是一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，有待于進(jìn)一步深入研究。

4 MSCs治療AR的研究

近年來(lái)MSCs療法在多種組織器官、多種疾病中均取得研究成果提示了其對(duì)AR治療的可能性。并被提議為治療AR的新療法[23]?，F(xiàn)階段的動(dòng)物試驗(yàn)以及細(xì)胞共培養(yǎng)試驗(yàn)報(bào)告一定程度上證明了這一點(diǎn)。目前的研究顯示不同來(lái)源的MSC通過(guò)不同途徑進(jìn)入機(jī)體后可以有效在鼻黏膜部位歸巢，通過(guò)多種機(jī)制有效緩解嗜酸性粒細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等炎性細(xì)胞在局部黏膜的浸潤(rùn)，減少I(mǎi)gE、組胺、白三烯的釋放[24]，并在主觀上可以觀測(cè)到實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的AR癥狀明顯緩解。下文將具體介紹現(xiàn)階段的干細(xì)胞治療AR的研究。

現(xiàn)階段輔助T細(xì)胞的免疫失衡機(jī)制是較為公認(rèn)的AR等過(guò)敏性疾病的主要發(fā)病機(jī)制[25]，其他的機(jī)制例如鼻黏膜上皮細(xì)胞損傷、上皮源性細(xì)胞因子的分泌、Ⅱ型固有淋巴細(xì)胞的作用等[26]。而MSCs主要是發(fā)揮其免疫調(diào)節(jié)作用，即糾正各種輔助T細(xì)胞的免疫失衡來(lái)緩解AR癥狀。具體作用方式正如上文提到的，主要通過(guò)與T細(xì)胞接觸以及分泌多種可溶性細(xì)胞因子的方式來(lái)發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)的作用，其中分泌細(xì)胞因子的方式可能更為關(guān)鍵[27]。Fu等[28]的研究顯示人誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞（Human Induced Pluripotent Stems,iPSCs）所衍生的MSC能通過(guò)誘導(dǎo)Treg增殖調(diào)節(jié)T細(xì)胞表型而達(dá)到抑制Th2細(xì)胞的作用。同樣Fan等[27]也在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在排除例如細(xì)胞因子等其他刺激后，iPSCs-MSC可以通過(guò)促進(jìn)靜息態(tài)淋巴細(xì)胞的增殖，激活CD4+CD8+T細(xì)胞以及上調(diào)Treg來(lái)調(diào)節(jié)Th1/Th2細(xì)胞的免疫失衡，并確定通過(guò)NFκB途徑是發(fā)揮該種作用分子機(jī)制之一。該種免疫調(diào)節(jié)可以反映在Th1/Th2細(xì)胞所分泌對(duì)應(yīng)的細(xì)胞因子的比例變化中，例如DAI等[23]通過(guò)收集人脫落乳牙干細(xì)胞進(jìn)行體內(nèi)及體外實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示MSCs可以小鼠鼻部癥狀及鼻黏膜炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)情況明顯改善，并可以抑制T細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)Treg細(xì)胞的擴(kuò)增，上調(diào)IFN-γ、IL-10、TGF-β1水平，下調(diào)IL-4和IL-17A的水平，并且各因子所對(duì)應(yīng)的mRNA同樣產(chǎn)生了相關(guān)性改變。療效上相較于單純的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞，人脫落乳牙干細(xì)胞在部分研究中可以產(chǎn)生更好的效果。在另一項(xiàng)研究中，Kan等[29]使用人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞通過(guò)尾靜脈及腹腔注射的方式處理小鼠的得到了類(lèi)似的結(jié)果，并且結(jié)果顯示尾靜脈注射效果優(yōu)于腹腔注射。其他例如Ebrahim等[30]在一項(xiàng)使用ADSC干預(yù)AR大鼠與孟魯司特干預(yù)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)、Yang等[31]使用小鼠鼻黏膜來(lái)源的干細(xì)胞干預(yù)AR小鼠、Zhao等[32]使用BMSC干預(yù)AR小鼠的實(shí)驗(yàn)中均可以檢測(cè)到類(lèi)似的結(jié)果。分子機(jī)制方面也有研究發(fā)現(xiàn)MSC緩解AR癥狀可能是通過(guò)MAP激酶磷酸化，p65的易位以及NFAT1的激活等分子途徑發(fā)揮作用[33]?？偠灾?，上述的研究均在非臨床的試驗(yàn)中證明了MSCs治療AR的潛力及有效性。

5 展望

目前運(yùn)用間充質(zhì)干細(xì)胞治療AR仍處于動(dòng)物試驗(yàn)階段，臨床試驗(yàn)方面研究文獻(xiàn)較少，且其治療效果仍不明確。但MSC本身的低免疫原性、免疫調(diào)節(jié)及抗炎作用，理論上對(duì)于AR這種外界變應(yīng)原作用于機(jī)體的異常免疫反應(yīng)是有一定的治療前景的，而且多數(shù)的動(dòng)物試驗(yàn)均取得了可喜的結(jié)果。但是對(duì)于MSC的給藥策略的優(yōu)化，安全風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估，短期及長(zhǎng)期療效的對(duì)比等方面還需要更深的研究，以期待其能早日應(yīng)用于臨床，更好、更方便地緩解AR患者的癥狀。