間充質(zhì)干細(xì)胞治療免疫性和退行性眼科疾病的研究進展

高莉，李惠玲

間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cell，MSC）來源于中胚層，是一種存在于成體組織中的非造血干細(xì)胞，按照其來源可以分為骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（bone marrow mesenchymal stem cell，BM-MSC）、脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞（adipose-derived mesenchymal stem cell，ADMSC）、臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞（umbilical cord-derived mesenchymal stem cell，UC-MSC）等，由于其低免疫原性、易獲取等原因被廣泛研究。不同MSC存在區(qū)別，應(yīng)用時應(yīng)考慮MSC 的來源。當(dāng)前已有大量關(guān)于MSC 治療眼科疾病的實踐。研究人員希望MSC 能夠為眼科疾病帶來新的希望，已有23 項MSC 治療眼科疾病的臨床試驗在Clinicaltrials 上注冊登記，應(yīng)用于眼表、視網(wǎng)膜等眼部疾病。在眼科領(lǐng)域MSC 的作用主要通過以下2 個機制實現(xiàn)：（1）分泌細(xì)胞因子、趨化因子、外泌體等調(diào)節(jié)先天及獲得性免疫，并控制炎癥，如葡萄膜炎，自身免疫性干眼等；（2）分泌細(xì)胞營養(yǎng)因子、趨化因子及在細(xì)胞與細(xì)胞間直接作用，促進受損眼組織更新、分化、修復(fù)及再生[1]。

1 MSC治療自身免疫性眼病

MSC可分泌可溶性因子或外泌體調(diào)節(jié)免疫或抗炎，治療自身免疫性眼病或炎癥相關(guān)眼病[2]。在安全性方面，對1,000多名患者使用BM-MSC 進行的Meta 分析[3]并未顯示其與輸液毒性、內(nèi)臟感染、癌癥或死亡之間的相關(guān)性。目前，眼部自身免疫性疾病，如葡萄膜視網(wǎng)膜炎、與干燥綜合征相關(guān)的干眼，治療方法仍局限于皮質(zhì)類固醇和細(xì)胞毒性藥物或免疫抑制劑的使用，以MSC 為基礎(chǔ)的新療法將為恢復(fù)免疫穩(wěn)態(tài)帶來新希望[4]。

1.1 自身免疫性葡萄膜炎

自身免疫性葡萄膜炎累及脈絡(luò)膜、睫狀體、虹膜，反復(fù)發(fā)作，是世界范圍內(nèi)導(dǎo)致視力喪失的主要原因之一，病因復(fù)雜，多數(shù)屬于自身免疫性疾病。

ZHANG X 等[5]向光受體視黃醇類結(jié)合蛋白（interphotoreceptor retinoid binding protein，IRBP）誘導(dǎo)的實驗性自身免疫性葡萄膜炎（experimental autoimmune uveitis，EAU）大鼠在發(fā)病前靜脈注射BM-MSC，能夠降低EAU 的嚴(yán)重程度、延緩疾病發(fā)生。在發(fā)病后和發(fā)病高峰時給藥也有效，但在病情穩(wěn)定后給藥無效。ZHAO PT 等[6]探索了EAU 模型小鼠在BM-MSC 給藥2 療程方案下的治療效果，結(jié)果顯示，間隔時間較長的2 次給藥治療EAU，可獲得更好的臨床評價，并有減少復(fù)發(fā)和改善視網(wǎng)膜功能的趨勢。LI N 等[7]揭示了MSC 所分泌的外泌體在治療葡萄膜炎中的作用。發(fā)現(xiàn)間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體（mesenchymal stem cell exosome，MSCExo）可以減少T 細(xì)胞亞群和其他炎癥細(xì)胞在眼睛中的浸潤，抑制單核細(xì)胞趨化蛋白、次級淋巴組織趨化因子對炎癥細(xì)胞的化學(xué)吸引，但對IRBP特異性T細(xì)胞增殖無抑制作用。

因此，MSC的調(diào)節(jié)免疫、抗炎、旁分泌作用對自身免疫性葡萄膜炎具有治療潛力，但其具體機制有待進一步深入研究，并且目前還沒有MSC 治療自身免疫性葡萄膜炎的人體臨床試驗登記或發(fā)表。

1.2 干眼

干眼是一種影響整個淚腺功能單位（lacrimal gland functional unit，LFU）的多因素疾病，包括眼表、淚腺（lacrimal gland，LG）、瞼板腺、神經(jīng)支配和眼瞼[8]。目前以姑息治療為主[9-10]。干眼是免疫炎癥介導(dǎo)的常見眼表疾病，是免疫調(diào)節(jié)紊亂的自身免疫性疾病，其機制尚不清晰，因MSC 有很好的免疫調(diào)節(jié)作用，故應(yīng)用MSC治療干眼的臨床研究較多。

VILLATORO AJ 等[11]就將同種異體脂肪源性間充質(zhì)干細(xì)胞（adipogenic-mesenchymal stem cell，Ad-MSC）局部植入12 只干眼模型狗的眼中，經(jīng)過9 個月的隨訪，淚液分泌試驗（schirmer I test，SIT）平均值和所有臨床體征均出現(xiàn)統(tǒng)計學(xué)意義上的變化，植入的細(xì)胞耐受性良好，且在研究期間，沒有一只動物出現(xiàn)全身或局部并發(fā)癥。LU X等[12]發(fā)現(xiàn)，UC-MSC可抑制促炎性M1 巨噬細(xì)胞標(biāo)記物白細(xì)胞介素-6（interleukin-6，IL-6）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）的表達(dá)，并通過影響絲蘇氨酸激酶途徑將巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)镸2 表型促進抗炎性M2 巨噬細(xì)胞標(biāo)記物精氨酸酶-1（arginase-1，Arg-1）、白細(xì)胞分化抗原206（cluster of differentiation 206，CD206）、白細(xì)胞介素-10（interleukin-10，IL-10）、白細(xì)胞介素-4（interleukin-4，IL-4）和轉(zhuǎn)化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）的表達(dá)，從而降低炎癥，改善臨床癥狀。DIETRICH J 等[8]用小鼠結(jié)扎分泌管建立干眼模型，并進行異體MSC 移植，21 d 后出現(xiàn)了腺泡活力的數(shù)量、結(jié)構(gòu)顯著增加，同時炎癥被控制。還有研究[13]顯示，MSC 是通過降低白細(xì)胞分化抗原 4（cluster of differentiation4，CD4）、IL-6、白細(xì)胞介素-1（interleukin-1，IL-1）和TNF-α 這些炎癥因子的表達(dá)、抑制樹突狀細(xì)胞產(chǎn)生白細(xì)胞介素-12（interleukin-12，IL-12）而抑制炎癥，通過促進增殖分化而進行組織修復(fù)，從而改善干眼[14-15]。其中原發(fā)性干燥綜合征CD4+T 細(xì)胞的活化與微小核糖核酸-125b（microRNA-125b，miRNA-125b）和微小核糖核酸-155（microRNA-155，miRNA-155）的T細(xì)胞抗原受體（T cell receptor，TCR）途徑負(fù)性調(diào)節(jié)有關(guān)。此外，李娟等[16]報道臍帶MSC-Exo滴眼液對小鼠干眼模型也有明顯的治療作用。

目前，還沒有MSC 用于干眼人體臨床研究的結(jié)果，但丹麥Rigshospitalet 醫(yī)院發(fā)起的異體ADMSC 治療干燥綜合征已經(jīng)到II期階段，南京鼓樓醫(yī)院發(fā)起的異基因MSC治療干燥綜合征I/II臨床已經(jīng)啟動；2020年3月，同濟大學(xué)附屬同濟醫(yī)院也在中國臨床試驗注冊登記中心登記：UC-MSC 外泌體在干眼患者治療中的應(yīng)用。

2 MSC治療視網(wǎng)膜退行性疾病

干細(xì)胞可以主動歸巢趨向集中于眼部受損部位以行使修復(fù)、調(diào)節(jié)功能[17]。視網(wǎng)膜退行性病變是由于光感受器細(xì)胞和視網(wǎng)膜色素上皮（retinal pigment epithelium，RPE）細(xì)胞功能改變、數(shù)量減少、細(xì)胞間連接和分布異常等原因所致的致盲性眼病[18]，包括年齡相關(guān)性黃斑變性（age-related macular degeneration，AMD）、視網(wǎng)膜色素變性（retinitis pigmentosa，RP）、Stargardt 黃斑營養(yǎng)不良和其他類似的眼病。其共同的特點是視網(wǎng)膜特殊細(xì)胞死亡或凋亡，視網(wǎng)膜完整性喪失或光感受器退化，最終導(dǎo)致視力受損、失明[19]。由于視神經(jīng)細(xì)胞自我修復(fù)和再生能力較弱，目前缺少有效治療手段。而干細(xì)胞的自我更新、高度增殖、多向分化及誘導(dǎo)分化潛能，是治療視網(wǎng)膜退行性病變的新希望[20]。

2.1 AMD

濕性AMD 的表現(xiàn)為脈絡(luò)膜新生血管，繼發(fā)引起滲出、出血以及瘢痕等；干性AMD 表現(xiàn)為RPE 細(xì)胞萎縮繼而感光細(xì)胞變性。研究[21]表明，線粒體代謝紊亂、DNA 損傷應(yīng)答（DNA-damage response，DDR）和自噬在AMD 發(fā)病機制中起著重要作用。隨著年齡的增長，膽固醇、脂褐素等在不同眼球?qū)又胁粩喑练e，隨后蛋白質(zhì)代謝紊亂、線粒體功能障礙和脂褐素N-亞視黃基-N-視黃基乙醇胺（N-retinyl ideneNretinyl ethanolamine，A2E）激活了炎癥反應(yīng)，引發(fā)AMD[22]。由于干細(xì)胞具有調(diào)節(jié)炎癥，分泌細(xì)胞因子的潛能，因此是AMD中很有希望的治療選擇。MSC 針對濕性AMD 也有抗新生血管的作用，MSC 可在濕性AMD 微環(huán)境中調(diào)節(jié)促進血管生成與抑制血管生成過程，雙向調(diào)節(jié)使之達(dá)到平衡，并表現(xiàn)出免疫調(diào)節(jié)能力，抑制炎癥因子的釋放，改善促血管生成的視網(wǎng)膜微環(huán)境[23]。

GONG B 等[15]研究表明，移植到視網(wǎng)膜下間隙的大鼠骨髓MSC 可分化為表達(dá)視網(wǎng)膜標(biāo)記物的細(xì)胞，并可在碘酸鈉誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜損傷實驗?zāi)Ｐ椭斜Ｗo視網(wǎng)膜。由于RPE 細(xì)胞是AMD 進展過程中的第一種受損細(xì)胞類型，因此，MSC 的保護作用可能是治療這種疾病的一個有希望的選擇。BINDER S 等[24]報道了AMD 中心凹脈絡(luò)膜新生血管患者接受視網(wǎng)膜下手術(shù)聯(lián)合自體RPE 同時移植治療的結(jié)果，以單純膜切除眼作為對照，視力方面RPE 移植組在視力提高和穩(wěn)定方面高于對照組，在閱讀敏銳度方面，RPE 移植組的平均變化大于對照組，多焦視網(wǎng)膜電圖反應(yīng)密度變化也有不同，未檢測到中心視野缺陷的減少，光學(xué)相干斷層掃描（optical coherence tomography，OCT）顯示視網(wǎng)膜厚度也有差異，說明自體RPE 移植是AMD 中心凹脈絡(luò)膜新生血管患者膜切除術(shù)的有益補充。

2.2 RP

SIQUEIRA RC 等[25]在3例晚期RP患者和2例視錐視桿細(xì)胞營養(yǎng)不良患者玻璃體腔內(nèi)注射1×106個自體骨髓源性單核細(xì)胞，觀察40 周，未檢測到結(jié)構(gòu)或功能毒性。TUEKPRAKHON A 等[26]嘗試用BM-MSC 治療14 名晚期RP患者，分別于玻璃體內(nèi)注射BM-MSC，隨后對炎癥、最佳矯正視力（best corrected visual acuity，BCVA）、視野（visual field，VF）、中央亞視野厚度（central subfield thickness，CST）和主觀體驗進行評估，結(jié)果顯示12 個月內(nèi)BCVA 與基線相比有改善，在12 個月時恢復(fù)到基線水平，期間伴有輕微和短暫的不良事件，VF和CST穩(wěn)定，無明顯的疾病進展，在隨后對12名參與者進行的為期1.5～7年的隨訪中，在第3年觀察到1例嚴(yán)重但可控制的不良事件?？梢姴Ａw腔注射BM-MSC 是安全的，并伴有一定的療效。SATARIAN L 等[27]對3 名晚期RP 患者的3 只眼進行自體BM-MSC 玻璃體內(nèi)注射，隨訪1 年，所有患者在2 周后出現(xiàn)了持續(xù)3 個月的對光線感知的改善；然而3 例患者中有2 例出現(xiàn)不良反應(yīng)，其中1 例患者的玻璃體腔和晶狀體后間隙中出現(xiàn)嚴(yán)重的纖維組織增生，導(dǎo)致牽引性視網(wǎng)膜脫離（traction retinal detachment，TRD）、虹膜新生血管及白內(nèi)障成熟期的形成，將該患者的MSC 注射到小鼠的玻璃體腔中同樣導(dǎo)致纖維化；而用另外2名患者的MSC做同樣的實驗，并沒有發(fā)現(xiàn)纖維組織的產(chǎn)生。

另外，ADMSC 也有相關(guān)報道。ONER A 等[28]為11 例晚期RP患者注射視網(wǎng)膜下ADMSC，結(jié)果顯示，3例患者色彩和光感較術(shù)前明亮，1 例患者視力有所提高。另外，7 例視力無明顯變化。并且有1例患者在6個月內(nèi)出現(xiàn)了移植部位脈絡(luò)膜新生血管，進行抗血管內(nèi)皮生長因子治療，5 例患者出現(xiàn)視網(wǎng)膜前膜，進行了玻璃體切及硅油填充治療，故視網(wǎng)膜下腔注射ADMSC 的安全性尚待進一步探究。REZANEJAD H等[29]的研究給ADMSC 在眼科的應(yīng)用帶來新的希望，該團隊將ADMSC 用人配對盒基因6（pai red-box 6，PAX6）（5a）的慢病毒顆粒轉(zhuǎn)染，并放入纖連蛋白環(huán)境下培養(yǎng)，ADMSC 能夠在轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子PAX6（5a）的誘導(dǎo)下分化成視網(wǎng)膜祖細(xì)胞、RPE和光感受器細(xì)胞。

2.3 Stargardt病

Stargardt 病的黃斑營養(yǎng)不良是一種遺傳性黃斑變性疾病，始于兒童或青少年，導(dǎo)致進行性中心視力喪失。有研究[30]表明，用自體BM-MSC 治療Stargardt 病，通過球后、球下、玻璃體腔或視網(wǎng)膜下、靜脈等注射方法進行治療，隨訪1年，結(jié)果顯示，85.0%的黃斑營養(yǎng)不良癥狀得到好轉(zhuǎn)或保持穩(wěn)定，中心視力平均改善18.0%，提高幅度達(dá)80.5%。

綜上可以看出，目前MSC 治療退行性眼病相關(guān)研究多數(shù)使用的是BM-MSC，這可能是考慮到BM-MSC的跨胚層多向分化潛能，其有體外分化為神經(jīng)細(xì)胞、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，體內(nèi)分化為視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞、表達(dá)神經(jīng)營養(yǎng)因子受體等功能。但BM-MSC 移植后的治療機理、BM-MSC 在體內(nèi)的增殖分化情況尚待進一步研究[31-32]，關(guān)于纖維化、視網(wǎng)膜脫落等可能的并發(fā)癥也需要被重視和控制[25]。

3 小結(jié)

人類干細(xì)胞的探索已經(jīng)漸漸從實驗室階段進入到臨床階段，本文總結(jié)MSC 在眼科領(lǐng)域的研究發(fā)現(xiàn)，在自身免疫及炎癥相關(guān)眼科疾病中，MSC 的治療數(shù)據(jù)有極大的潛力，尤其在葡萄膜炎、干燥綜合征相關(guān)的干眼方面，但還需要進一步積累臨床數(shù)據(jù)。在退行性眼病方面，有待進一步觀察MSC應(yīng)用的有效性，未來可參考誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞、胚胎干細(xì)胞或角膜緣干細(xì)胞[33-34]的治療思路?？傊?，MSC 在眼科疾病的轉(zhuǎn)化應(yīng)用上前景可期，但尚需選擇合適的適應(yīng)癥，進行更多研究。