間充質(zhì)干細胞治療盆底功能障礙性疾病的作用機制及臨床進展

張舒飛 湯劍明 洪 莉

盆底功能障礙性疾病(pelvic floor dysfunction, PFD)是由于盆底支持結(jié)構(gòu)損傷或神經(jīng)肌肉功能障礙而導致的常見病，主要包括尿失禁、大便失禁和盆腔器官脫垂，其主要危險因素為妊娠分娩，但也與超重、肥胖和人口老齡化密切相關[1]。流行病學調(diào)查顯示，接近25%的美國女性罹患PFD，而我國女性尿失禁的患病率為30.9%，這對我國醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)造成了沉重的負擔[1,2]。PFD的常規(guī)治療方式包括凱格爾運動、網(wǎng)片修補術和陰道無張力尿道中段懸吊帶術等，這些傳統(tǒng)治療方法在PFD治療領域占據(jù)著重要地位，但手術并發(fā)癥大大影響著患者的生活質(zhì)量與滿意度，例如：不可吸收的網(wǎng)片可能會導致內(nèi)臟器官的粘連、硬化、纖維化和感染，從而造成慢性疼痛、植入部位侵蝕等不良反應，陰道無張力尿道中段懸吊帶術雖然有著不錯的效果，但也會出現(xiàn)陰道疼痛等并發(fā)癥，所以臨床上迫切需要一種有效性高且并發(fā)癥較少的新型治療方式[3,4]。

間充質(zhì)干細胞(mesenchymal stem cell，MSC)是一組來源于中胚層的具有多向分化能力的特殊細胞。最初在骨髓中分離，目前已經(jīng)能夠通過臍帶血、脂肪組織、子宮內(nèi)膜等多種途徑獲取MSC[5]。作為熱點研究對象，MSC已經(jīng)被用于克羅恩病、海綿體神經(jīng)損傷等疾病治療的研究[6,7]。因此，本文總結(jié)近年來MSC在PFD領域的相關研究，探索MSC治療PFD的相關機制，討論MSC臨床應用的現(xiàn)狀并提出未來的發(fā)展方向。

一、間充質(zhì)干細胞治療PFD的作用機制

1.歸巢效應：目前已經(jīng)被證實，MSC可以通過血液循環(huán)歸巢于損傷和炎癥部位，以促進損傷修復和組織再生，因此認為歸巢效應是MSC治療的基礎[8]。Dissaranan等[9]使用陰道擴張大鼠模型來研究MSC的歸巢效應，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在接受陰道擴張后，MSC優(yōu)先定位于尿道、陰道和脾臟，也就是損傷部位，這暗示了損傷部位可能產(chǎn)生某種因子促使MSC向損傷部位歸巢。

Jiang等[10]綜合考慮PFD形成過程中的損傷因素，使用陰道擴張和陰部神經(jīng)擠壓組成的雙重損傷，得到確切的壓力性尿失禁大鼠模型后，靜脈輸注過表達趨化因子受體1(C-C motif chemokine receptor 1, CCR1)的MSC，同時聯(lián)合局部注射趨化因子配體7(C-C motif chemokine ligand 7, CCL7)治療其壓力性尿失禁。結(jié)果表明，實驗組的MSC植入率和存活率顯著升高，且MSC主要分布在尿道中部和尿道與陰道之間的組織中，促進了尿道結(jié)構(gòu)和功能的恢復，這表明尿道CCL7的注射顯著促進了CCR1過表達的MSC歸巢于損傷的尿道與陰道組織，驗證了MSC的歸巢效應；同時該實驗還檢測了大鼠模型CCL7的量，研究者發(fā)現(xiàn)它在0.5天、1天、1周3個時間點均明顯升高，由于考慮到CCL7理論上已經(jīng)被機體代謝，其后續(xù)升高可能是由于MSC歸巢后調(diào)節(jié)了損傷部位的微環(huán)境，促進了CCL7的釋放，從而進一步驗證了MSC歸巢效應的存在，且推斷趨化因子-趨化因子受體軸在MSC的歸巢中起重要作用。

有研究證明，白細胞介素-1β通過p38 MAPK信號通路誘導MSC趨化因子受體3的表達，同時增強了人臍靜脈內(nèi)皮細胞中趨化因子配體9的分泌，從而促進了MSC的跨內(nèi)皮遷移[8]。由此可以推測，PFD患者的損傷或炎癥部位產(chǎn)生多種細胞因子并通過趨化因子-趨化因子受體軸促進了MSC的跨內(nèi)皮遷移，最終聚集于損傷或炎癥部位，增強了MSC的歸巢作用。此外，歸巢后的MSC可以調(diào)節(jié)損傷部位的微環(huán)境，促進內(nèi)皮細胞分泌更多趨化因子，正向促進MSC在局部聚集，進而通過多向分化等途徑促進損傷部位的修復。

2.旁分泌：旁分泌是MSC治療的重要機制之一，有研究顯示，MSC可以旁分泌生成多種與血管生成、神經(jīng)發(fā)生、抗凋亡、抗氧化應激反應有關的細胞因子(血管內(nèi)皮生長因子、胰島素樣生長因子-1、神經(jīng)生長因子等)來促進組織再生[7]。Zhang等[11]研究發(fā)現(xiàn)，MSC移植組的陰道組織固有層中的血管內(nèi)皮生長因子表達水平與對照組比較明顯上調(diào)；組織學分析也顯示，MSC移植組的微血管密度顯著增加。因此推斷，MSC通過促進血管內(nèi)皮生長因子的上調(diào)誘導新生血管形成，從而改善損傷部位的血運，加速損傷部位的修復。

Dissaranan等[9]研究發(fā)現(xiàn)，注射MSC挽救了模擬產(chǎn)傷大鼠尿道組織學分級的降低與漏尿點壓的降低且陰道擴張后靜脈注射的MSC優(yōu)先定位于陰道、尿道的平滑肌層，這也進一步說明了MSC優(yōu)先歸巢于損傷部位組織并促進平滑肌的恢復。Zhang等[11]的研究也證實了這一點，向恒河猴雙側(cè)卵巢切除模型中的陰道壁移植MSC或注射0.9%氯化鈉溶液，MSC組非血管肌層平滑肌的比例為36.26%，陰道平滑肌束排列規(guī)律且體積飽滿；對照組的非血管肌層平滑肌的比例為25.95%且陰道平滑肌束排列紊亂且體積較小。

上述研究均證實了MSC通過促進損傷部位的血管及平滑肌的形成，從而改善尿道或陰道功能，但卻并沒有得出MSC的修復機制，難以確定這種效應是得益于MSC的定向分化作用還是旁分泌效應，抑或是兩者的共同效應。因此，Mao等[12]研究發(fā)現(xiàn)，MSC輸注組大鼠陰道壁的血管內(nèi)皮生長因子表達水平在不同時間點均明顯高于對照組；在輸注MSC 14天后，幾乎所有的MSC已經(jīng)被機體清除，且沒有分化為成纖維細胞或成熟的平滑肌細胞。因此可以推測，MSC通過旁分泌效應促進組織再生使得去卵巢大鼠陰道的纖維肌肉結(jié)構(gòu)正?；皇侵苯影l(fā)揮其分化作用，但這種現(xiàn)象的產(chǎn)生也可能是由于MSC的注射方式及來源導致MSC過早被大鼠清除，并沒有獲得分化條件，還需要更加嚴謹?shù)膶嶒瀬磉M行驗證，但不可否認的是，這種旁分泌效應在陰道壁修復中發(fā)揮了重要作用。

3.抗炎及免疫調(diào)節(jié)：有研究利用聚丙烯網(wǎng)孔材料搭載脂肪源性MSC，結(jié)果顯示，脂肪源性MSC的存在可顯著降低體外刺激條件下的T淋巴細胞增殖率，且與MSC共培養(yǎng)的CD8+T細胞的胞內(nèi)IFN-γ水平較低，這證實了MSC的抗炎作用，而將載脂肪源性MSC材料與巨噬細胞樣細胞系(U937)體外共培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)脂肪源性MSC可阻止巨噬細胞向M1亞型分化并增加M2亞型巨噬細胞的比例，巨噬細胞的M1亞型為促炎癥表型而M2亞型為促再生表型，后者表達和分泌多種細胞因子，刺激干細胞的肌源性分化，有利于損傷的愈合[3,13]。不僅如此，MSC在促進了巨噬細胞亞型轉(zhuǎn)換的同時，還可能促進了M0亞型巨噬細胞的活化[14]。上述研究證明，MSC具有抗炎及免疫調(diào)節(jié)作用，可能參與巨噬細胞的表型轉(zhuǎn)換及活化，有益于調(diào)節(jié)損傷修復過程中的微環(huán)境，加速PFD損傷的修復。

4.調(diào)節(jié)細胞外基質(zhì)：膠原是細胞外基質(zhì)的主要成分，占結(jié)締組織的80%，而陰道細胞外基質(zhì)的主要膠原類型為Ⅰ型膠原和Ⅲ型膠原，其中Ⅰ型膠原提供抗張強度和硬度，Ⅲ型膠原影響組織的延展性和彈性[11,15]。另外，膠原降解與基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase, MMP)有關，而MMP組織抑制物(tissue inhibitor of metalloproteinase, TIMP)可以特異性地抑制這一過程，在盆腔器官脫垂組織中，細胞外基質(zhì)的MMP2和MMP9表達上調(diào)，而TIMP的表達下調(diào)[15]。

目前，盆腔器官脫垂患者陰道組織中膠原亞型的變化還存在爭議：Vetuschi等[16]研究發(fā)現(xiàn)，盆腔器官脫垂組的陰道前壁Ⅰ型膠原明顯低于對照組，而Ⅲ型膠原明顯高于對照組；但Gong等[15]的研究卻發(fā)現(xiàn)，盆腔器官脫垂標本的兩種膠原表達量均明顯低于對照組。同時，Li等[17]研究也發(fā)現(xiàn)，盆腔器官脫垂患者子宮韌帶成纖維細胞的兩種膠原表達水平也明顯降低。上述變化可能是由于研究地點、研究方法的不同導致的，但改善盆底組織的膠原水平，或許是治療PFD的理想方法。

Zhang等[11]在陰道壁注入MSC 12周后，MSC組的固有層Ⅰ型膠原明顯增加，Ⅲ型膠原明顯減少，Ⅰ/Ⅲ型膠原比例明顯高于對照組(注入0.9%氯化鈉溶液)，同時MMP2、MMP9和MMP13的表達顯著下調(diào)，推測MSC組可能通過減少其降解來增加膠原和彈性蛋白的含量。而在另一項研究中，MSC的植入?yún)s在第4周和第12周時上調(diào)了Ⅲ型膠原的表達，下調(diào)了Ⅰ型膠原的表達，使得Ⅰ/Ⅲ型膠原比例低于非MSC植入組[12]。

上述幾項研究的矛盾使得無法確定盆腔器官脫垂時陰道壁膠原亞型的變化，也無法確定MSC對陰道壁細胞外基質(zhì)膠原亞型的具體調(diào)節(jié)方向。因此推測：MSC對細胞外基質(zhì)膠原亞型的調(diào)節(jié)是動態(tài)的，在盆底修復的不同時間點有著不同的膠原比例，但是這種調(diào)節(jié)是正向的，均促進了PFD的恢復，還需要更加大量和長期的研究來確定MSC對細胞外基質(zhì)的具體調(diào)節(jié)作用。

二、間充質(zhì)干細胞在PFD領域的臨床應用

MSC的多種修復機制使得MSC植入成為治療PFD的一種理想方式，但是由于MSC治療的臨床應用存在許多困難，目前關于MSC應用于PFD患者的臨床試驗報道較少。MSC通常在體外經(jīng)過多代擴增，以產(chǎn)生植入前所需的細胞數(shù)量，而細胞過度擴增可能會導致植入后細胞的存活率低，旁分泌效應弱，歸巢和分化能力差等情況[18]。

MSC復合富血小板血漿的盆底肌多點注射在治療1年后顯著改善了PFD患者的盆底健康狀況，盆隔裂孔面積顯著減??；盆底Ⅰ、Ⅱ類肌纖維肌力，陰道收縮壓顯著增加，且患者滿意度高[19]。這項研究說明，MSC治療是有效且并發(fā)癥少的，但是由于樣本量僅10例，還需要更多大樣本量臨床研究支持。

一項將自體脂肪干細胞應用于女性壓力性尿失禁的臨床試驗的結(jié)果顯示，患者的壓力性尿失禁狀況在注射后的第2、6、24周與治療前比較都有顯著改善，但第6周的改善程度較第2周有所降低，這可能是由于注射物質(zhì)在膨脹效應后體積逐漸減小導致的，不僅如此，還有1例患者出現(xiàn)了輕度排尿困難[20]。這項研究提示，即使短期治療獲得了不錯的治療效果，其MSC注射的長期治療效果及安全性是無法保證的，因此需要一種可以長期、最大程度地保持MSC功能的安全植入方式。

楊德宇等[21]以脫細胞羊膜為外殼、聚己內(nèi)酯為載體搭載MSC種子細胞，構(gòu)建新型盆底修復材料，具有良好的生物相容性及抗形變性能，是一種理想的PFD組織工程材料。不僅是有機合成材料，水凝膠材料因其良好的生物相容性和其三維支架結(jié)構(gòu)在腫瘤、心血管、脊髓損傷等領域被廣泛研究，其結(jié)構(gòu)有益于MSC存活和干細胞特性的維持[18,22～25]。不僅如此，水凝膠材料還可以搭載多種細胞因子，從而促進組織再生和MSC的分化，為干細胞治療提供了一種安全、有效的方法。

三、展 望

PFD已經(jīng)嚴重影響我國女性的生活質(zhì)量，但傳統(tǒng)治療方式的多種并發(fā)癥令人難以接受，臨床上迫切需要一種安全性高、治療效果確切的新型治療方式。因此，MSC進入人們的視野，骨髓、脂肪、子宮內(nèi)膜等組織來源的多種MSC通過歸巢效應、旁分泌、免疫調(diào)節(jié)等機制促進PFD的損傷修復和組織再生。但目前MSC治療PFD的臨床應用較少且受到多種因素的限制，水凝膠等具有良好搭載性能的組織工程材料有可能成為MSC治療PFD的良好載體，相信隨著組織工程和再生工程的進步，MSC將會在PFD治療領域發(fā)揮其重要作用。