穆紅

干細胞移植治療炎癥性腸病的研究進展

穆紅

炎癥性腸病(inflammatory bowel disease，IBD)是一組病因未明的慢性腸道炎癥性疾病，包括潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis，UC)和克羅恩病(Crohn's disease，CD)。本病發(fā)病機制復(fù)雜，病程遷延，反復(fù)發(fā)作，治療難度大，并與結(jié)腸癌的發(fā)病有一定關(guān)系，多數(shù)患者因疼痛生活質(zhì)量受到嚴重影響［1］。近年來隨著人們生活水平的不斷提高IBD在我國的發(fā)病率也漸呈上升趨勢，Lok等［2］對我國UC患者人口流行病學(xué)及臨床學(xué)特征進行調(diào)查研究后發(fā)現(xiàn)，UC患者在我國正逐年增加并對年輕患者影響較大。目前的治療在于控制活動性炎癥和調(diào)節(jié)免疫紊亂，包括5-氨基水楊酸、糖皮質(zhì)激素、免疫抑制劑、生物治療等多種治療手段，但無一具有長期療效且副作用頗多。而近年來干細胞移植的研究進展，給IBD的治愈帶來了新的希望，成為目前的研究熱點。本文就干細胞移植治療IBD的研究進展作一綜述。

1 干細胞與腸上皮再生

正常腸上皮具有與其他組織不同的特點是保持著短期內(nèi)快速再生的能力。已證實胃腸上皮的受損在短期內(nèi)即可被修復(fù)，小腸上皮在3～4 d就可被全部更新。研究認為［3］小腸干細胞可能在再生過程中發(fā)揮了主要作用，這種小腸干細胞主要位于腸道隱窩內(nèi)，越靠近腸隱窩基底部其增殖能力越強，越近腸腔增殖能力越弱。腸道上皮干細胞具有持續(xù)更新與分裂增殖能力，產(chǎn)生出的增殖前體細胞，成熟后可逐漸發(fā)展為胃腸上皮的4種細胞系，即腸細胞、杯狀細胞、腸內(nèi)分泌細胞和Paneth細胞。在穩(wěn)定狀態(tài)下，這種增殖成熟與清除維持著動態(tài)平衡狀態(tài);當胃腸上皮受損時，這種增殖能力明顯增強，修復(fù)受損腸道黏膜并恢復(fù)正常功能。

干細胞是具有自我更新、高度繁殖和多向分化潛能的一類細胞。干細胞根據(jù)發(fā)育階段不同分為胚胎干細胞和成體干細胞。成體干細胞包括造血干細胞、間充質(zhì)干細胞、腸道干細胞等。在干細胞移植治療IBD中，最佳干細胞來源為腸道上皮干細胞，但由于其數(shù)量來源有限，在體外不能長期培養(yǎng)擴增，因此腸道干細胞移植受到限制。間充質(zhì)干細胞是一種無造血功能的干細胞，具有較高的可塑性及可移植性，在特定條件下可分化為脂肪細胞、成骨細胞、軟骨細胞等多種非造血組織細胞。近幾年，對間充質(zhì)干細胞的研究增多，間充質(zhì)干細胞移植已成功應(yīng)用于循環(huán)系統(tǒng)、骨關(guān)節(jié)病等自身免疫性疾病的治療。造血干細胞是目前研究最多、應(yīng)用最成功的，也是最早用于IBD治療的干細胞。

2 干細胞移植治療IBD的理論基礎(chǔ)

1993年，Drakos報道了第1例淋巴瘤合并CD患者在接受同種異體造血干細胞后其CD病情得到了改善。隨后，在對患有血液系統(tǒng)疾病或惡性腫瘤的患者進行干細胞移植后亦發(fā)現(xiàn)他們原來患有的IBD得到了意想不到的緩解［4］。這引起人們極大關(guān)注，干細胞移植為我們提供了治療IBD的全新思路。

干細胞具有多向分化能力，可定居于腸道，并促進受損微循環(huán)的重建，修復(fù)黏膜、恢復(fù)正常的腸上皮功能，其中還參與了腸道的免疫調(diào)節(jié)。Brittan等［5］將雄性小鼠骨髓移植到同基因雌性小鼠體內(nèi)，通過熒光原位雜交法檢測發(fā)現(xiàn)雌性小鼠受體細胞含Y染色體及SMA2-α，2周后發(fā)現(xiàn)小腸和結(jié)腸一些細胞同時表達Y染色體和SMA2-α，表明骨髓細胞可以移居腸道并進一步分化為肌纖維母細胞。研究證明［6］，骨髓干細胞移植能使IBD模型小鼠受損的腸黏膜組織微循環(huán)得以重建，最終加速受損組織的修復(fù)。Caplan等［7-8］對骨髓間充質(zhì)干細胞的旁分泌研究表明其具有參與組織愈合和長期修復(fù)的作用，其指出骨髓間充質(zhì)干細胞亦在骨髓移植受體中具有長期免疫調(diào)節(jié)作用。

3 干細胞移植治療IBD的可能機制

IBD造成的腸道黏膜損傷，最佳干細胞來源為腸道上皮干細胞，但由于腸道上皮干細胞來源數(shù)量有限、在體外不能長期培養(yǎng)擴增，所以目前多進行造血干細胞移植和骨髓間充質(zhì)干細胞移植。

3.1 造血干細胞移植植 在干細胞移植中，造血干細胞移植應(yīng)用最為普遍。按造血干細胞的來源分為骨髓移植、外周血造血干細胞移植、臍帶血干細胞移植和純化CD34+細胞移植等。據(jù)造血干細胞供者和受者關(guān)系及遺傳背景分為自體移植、同基因移植和異基因移植。在進行異基因HSCT時首先要經(jīng)過移植前預(yù)處理，要求受者和供者具有相匹配的人類白細胞抗原系統(tǒng)，并有一定數(shù)量的造血干細胞。研究表明，IBD腸道炎癥的發(fā)生、發(fā)展與腸道黏膜免疫系統(tǒng)密切相關(guān)。T淋巴細胞功能異常是IBD發(fā)病的重要因素。另外，腸黏膜急性損傷后，腸道的修復(fù)機制通過調(diào)節(jié)膠原蛋白轉(zhuǎn)錄翻譯、促進活化的纖維化型間質(zhì)細胞凋亡作用來完成。正常情況下，腸道成纖維細胞可產(chǎn)生基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase， MMPs)，主要作用為調(diào)控代謝、降解細胞外基質(zhì)，阻止其大量沉積，而活化的T淋巴細胞可激活成纖維細胞產(chǎn)生MMPs。組織金屬蛋白酶抑制物(TI MPs)可抑制MMPs的活性。在IBD中，細胞外基質(zhì)的沉淀和降解處于不平衡的狀態(tài)［9］。研究表明［10］，IBD患者腸黏膜中MMPs表達明顯高于正常的腸黏膜，說明MMPs在IBD的發(fā)病機制中起著重要作用。IBD患者腸道產(chǎn)生免疫反應(yīng)時功能異常的T淋巴細胞激活成纖維細胞，使MMPs產(chǎn)生異常，從而導(dǎo)致病程的進一步發(fā)展。因此，造血干細胞移植治療IBD的可能機制為:①移植后的干細胞能參與IBD患者受損腸黏膜的修復(fù)，取代腸黏膜中受損的細胞成分，恢復(fù)正常的腸上皮功能。②調(diào)節(jié)T淋巴細胞功能使腸道正常表達MMPs。③在摧毀機體病態(tài)免疫的基礎(chǔ)上，移植后機體的正常免疫系統(tǒng)得以重建。

3.2 骨髓間充質(zhì)干細胞移植 骨髓間充質(zhì)干細胞(bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs)移植不涉及倫理道德問題，骨髓采集安全方便、對機體損傷小，易于分離、純化和體外擴增，因此是治療IBD的理想干細胞移植方法。治療IBD的可能機制為:①受損腸道對BMSCs可能有特異性趨化作用，對UC大鼠模型進行BMSCs移植后發(fā)現(xiàn)，遷移至受損結(jié)腸的BMSCs高于正常結(jié)腸［11］。②移植后的BMSCs在腸道中定位并分化成具有一定功能的腸道上皮細胞，參與腸黏膜損傷修復(fù)和功能重建［12］。③ BMSCs可抑制腸道的異常免疫反應(yīng)，重建正常的免疫系統(tǒng)［13］。④BMSCs還可參與受損腸道微環(huán)境的重建［14］，最終達到治愈IBD的目的。

4 展望

干細胞移植具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，干細胞移植對IBD的治療尚處于實驗性階段，在基礎(chǔ)和臨床研究方向上仍存在著有待解決的許多問題，如移植途徑、移植細胞數(shù)、移植治療最佳時機的選擇、并發(fā)癥的防治，關(guān)于移植后免疫重建、干細胞移植后在體內(nèi)的轉(zhuǎn)化過程及機制等方面的研究仍不充分，而且如何避免骨髓移植后可能誘導(dǎo)繼發(fā)腫瘤的出現(xiàn)也是值得考慮的問題。隨著干細胞移植技術(shù)的不斷發(fā)展，IBD的患者有望得到徹底治愈。

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