(南華大學(xué)附屬第二醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科,湖南衡陽421001)

間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)是源自中胚層的非造血干細(xì)胞,可以從胎兒附屬物、臍帶、脂肪、骨髓等組織中分離得到,MSCs在適宜條件下可以分化為內(nèi)、中、外3個胚層的組織。研究發(fā)現(xiàn),MSCs具有免疫調(diào)節(jié)作用,在受到相關(guān)創(chuàng)傷和細(xì)胞因子刺激后能抑制免疫系統(tǒng),發(fā)揮抗炎和抗增殖的作用[1],本文主要就MSCs的免疫調(diào)節(jié)特性作一綜述。

1 MSCs的免疫原性

MSCs免疫原性低,以往考慮主要與低表達(dá)主要組織相容性復(fù)合體MHCⅠ,不表達(dá)MHCⅡ類分子、Fas配體及共刺激分子 B7-1、B7-2、CD40L、CD40 等有關(guān)[2]。在體外試驗中,將MSCs與各類包括同種或者異種的T細(xì)胞共培養(yǎng)后并不能引起T細(xì)胞的增殖[3],即使加入 IFN-γ誘導(dǎo) MSCs表達(dá)完整的MHCⅡ類分子后[4]?；蛘呤窃诨旌狭馨图?xì)胞中培養(yǎng)或有絲絲裂原PHA(植物血凝素)或者刀豆蛋白(ConA)刺激下,仍未見免疫應(yīng)答,充分表明MSCs的低免疫原性[5]。同時在混合淋巴細(xì)胞反應(yīng)中提供B7-1、B7-2、CD40L、CD40 等共刺激因子后,未能引起免疫應(yīng)答。提示MSCs的低免疫原性與MHC及共刺激因子的表達(dá)無關(guān),而與MSCs對免疫細(xì)胞的直接抑制作用及分泌相關(guān)因子形成免疫抑制微環(huán)境有關(guān)。并且有研究表明這種抑制作用對各類T細(xì)胞亞群均有效。在動物試驗中發(fā)現(xiàn),經(jīng)體內(nèi)擴增的HLA相合供者或“第三者”來源的MSCs輸入動物體內(nèi)后,未發(fā)生免疫排斥反應(yīng),且能顯著延長移植器官存活時間,提示MSCs植入體內(nèi)也具有低免疫原性,且能發(fā)揮免疫抑制效應(yīng)[5]。另外MSCs分化成其他類型如軟骨、脂肪、成骨等細(xì)胞后,仍然具有低免疫原性[6]。綜上所述,無論何種MSCs都不會誘發(fā)宿主強烈的免疫排斥反應(yīng),因此MSCs可作為一種安全有效的基因治療載體。有研究認(rèn)為,在沒有足夠的證據(jù)證明異體MSCs體內(nèi)移植不會引起免疫排斥反應(yīng)之前,有必要適量應(yīng)用免疫抑制劑,由此可見,MSCs的免疫原性問題引起了爭議。

2 MSCs對各類免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞的作用

MSCs對各類免疫細(xì)胞均具有免疫調(diào)節(jié)作用,即使在體外擴增培養(yǎng)的MSCs在體內(nèi)也可以發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用,但由于自然狀態(tài)存在于人體內(nèi)的MSCs較少,發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用機制未完全研究清楚,考慮主要與直接接觸及分泌可溶性因子有關(guān)。但是實驗環(huán)境、實驗人員的不同會造成結(jié)果的差異。

2.1 MSCs對T淋巴細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用

MSCs抑制T細(xì)胞的具體機制尚未完全清楚,主要考慮是由細(xì)胞間直接接觸和分泌可溶性細(xì)胞因子來發(fā)揮作用的。Krampera等[7]認(rèn)為細(xì)胞直接接觸是產(chǎn)生抑制作用的必要條件,然而Di Nicola等[8]應(yīng)用Transwell系統(tǒng)表明細(xì)胞間直接接觸和MSCs產(chǎn)生的可溶性細(xì)胞因子都在MSCs的免疫抑制中發(fā)揮作用。MSCs與T細(xì)胞的直接接觸非必要條件,避免兩者直接接觸后T細(xì)胞的增殖仍然受到明顯抑制,考慮是可溶性因子發(fā)揮作用。當(dāng)然,若允許MSCs與T細(xì)胞的直接接觸,則抑制作用將明顯增強。直接接觸是通過受體與配體結(jié)合的方式發(fā)揮作用,MSC缺乏共刺激因子,通過表達(dá)的PD-L1和PDL2與T細(xì)胞表達(dá)的PD-1分子結(jié)合傳遞免疫信號,抑制T細(xì)胞的活化與增殖[9]。另外MSCs還可以分泌可溶性因子如轉(zhuǎn)化生長因子(TGF-β1)、肝細(xì)胞生長因子(HGF)、INF-γ、白介素-10(IL-10)[10]、前列腺素E-2(PGE-2)、吲哚胺2,3加氧酶(IDO)[11-12]、NO[13]等發(fā)揮免疫抑制作用。在混合淋巴細(xì)胞實驗中加入MSCs發(fā)現(xiàn)IL-10水平有所升高,阻斷IL-10信號通路能夠部分恢復(fù)T細(xì)胞的增殖[14]。Di Nicola等[8]發(fā)現(xiàn)TGF-β1和HGF以協(xié)同的方式介導(dǎo)了MSCs的免疫抑制效應(yīng),在MSCs抑制的T細(xì)胞中分別加入TGF-β1或HGF中和抗體后,可部分恢復(fù)T細(xì)胞的功能,倆者同時加入則T細(xì)胞可恢復(fù)至正常無MSCs的水平。另有研究發(fā)現(xiàn)MSCs在經(jīng)IFN-γ等細(xì)胞因子誘導(dǎo)下可表達(dá)IDO,該酶作用機制可能是將色氨酸酶解為犬尿氨酸,從而抑制T細(xì)胞增殖,而加入色氨酸能夠恢復(fù)T細(xì)胞的增殖[15]。實際上MSCs的免疫調(diào)節(jié)作用是復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)體系,與多種細(xì)胞因子的綜合作用是分不開的,同時免疫微環(huán)境也是重要因素之一。此外Le-Blanc等[16]發(fā)現(xiàn)MSCs對T細(xì)胞的抑制作用成劑量依賴性,當(dāng)混合淋巴細(xì)胞中MSCs的個數(shù)是(10～1 000個)時對T細(xì)胞增殖有促進作用,當(dāng)數(shù)量是(10 000～40 000個)時則具有明顯抑制作用。同時MSCs對T細(xì)胞的作用是可逆性,接受新刺激時受抑制的T細(xì)胞仍能增生,可推測這種抑制作用并不是誘導(dǎo)凋亡而是限制其增殖能力來發(fā)揮抑制作用。

2.2 MSCs對B細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用

B細(xì)胞是另一類主要的免疫細(xì)胞。MSCs與B細(xì)胞的作用機制是通過細(xì)胞之間的直接接觸來發(fā)揮作用。同時研究發(fā)現(xiàn)單獨培養(yǎng)的MSCs上清液與B細(xì)胞不能發(fā)生反應(yīng),只有在兩者共培養(yǎng)的情況下,MSCs才能抑制B細(xì)胞的增殖。說明MSCs通過可溶性細(xì)胞因子來起主導(dǎo)作用的,與T細(xì)胞類似,但是前提是得激活MSCs。具體來講MSCs主要通過抑制B細(xì)胞的增殖、分化、趨向性及抗體的生成來發(fā)揮作用,如抑制CCR7、CXCR4、CXCR5及其配體CXCL13、CXCL12的表達(dá)來影響B(tài)細(xì)胞的趨化能力,CXCL12、CXCL13在B細(xì)胞歸巢于次級淋巴器官中起決定性作用。另外阻止B細(xì)胞分化為漿細(xì)胞,抑制 IgM、IgA、IgG 的生成[17]。 Corcione等[18]報道稱MSCs不是通過誘導(dǎo)凋亡而是通過使B細(xì)胞滯留于G0/G1期來抑制B細(xì)胞的增殖,這說明MSCs的作用不是永久性的,當(dāng)抑制因素去除,B細(xì)胞仍能恢復(fù)增殖。同時Krampera等[19]研究發(fā)現(xiàn)IFN-γ在MSCs對B細(xì)胞的調(diào)節(jié)中起主導(dǎo)作用,其機制可能是誘導(dǎo)MSCs表達(dá)IDO,而此種表達(dá)是通過色氨酸途徑抑制B增殖的。MSCs對B細(xì)胞調(diào)節(jié)作用存在較大爭議,研究較晚,需要更進一步的研究來證實。

2.3 MSCs對NK細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用

NK細(xì)胞是固有免疫的重要效應(yīng)細(xì)胞,在抗腫瘤及抗感染中扮演著重要的角色,MSCs抑制NK細(xì)胞的機制較復(fù)雜,主要是通過直接接觸和分泌可溶性因子來發(fā)揮作用的。其因子中PGE2和TGF-β被認(rèn)定是最重要的[20],IDO的作用有也相當(dāng)重要。MSCs通過下調(diào)NK細(xì)胞表面激動受體如NKp44、NKG2D和NKp30的表達(dá)來抑制NK細(xì)胞的增殖、毒性及因子的分泌[21]。同時有研究表明MSCs與NK細(xì)胞作用是相互的,MSCs能躲避NK細(xì)胞的殺傷作用,且對初始激活的及IL-15或IL-2誘導(dǎo)的NK細(xì)胞的增殖有抑制作用。其躲避能力主要是通過MSCs表面表達(dá)MHCⅠ[21],這點提示若提前使用IFN-γ上調(diào) MHCⅠ的表達(dá),便能抑制 NK細(xì)胞對MSCs的細(xì)胞毒作用。但是MSCs對于已激活的NK細(xì)胞不僅作用微弱,反而后者還可以通過受體與配體結(jié)合的溶胞途徑清除非自體來源的MSCs[22],活化的NK細(xì)胞表達(dá)受體DNAM-1、NKp30和NKG2D,MSCs能依次表達(dá)相應(yīng)的配體 nectin-2、ULBP和PVR。

2.4 MSCs對樹突狀細(xì)胞(DC)的調(diào)節(jié)作用

DC細(xì)胞在啟動、調(diào)控和維持免疫反應(yīng)方面有著重要的作用,但是DC細(xì)胞必須為成熟狀態(tài)才能起作用,相關(guān)數(shù)據(jù)顯示MSCs可影響DC的成熟、分化、增殖、遷移能力和抗原遞呈作用[23],且這種作用主要是通過分泌可溶性因子及細(xì)胞間直接接觸來實現(xiàn)的。Zhang等[23]研究發(fā)現(xiàn)MSCs抑制DC的成熟是通過抑制 CD40、CD86、CD83、HLA-DR 和共刺激分子等表達(dá)來實現(xiàn)的,另外MSCs可阻礙其遷移到淋巴結(jié)刺激T細(xì)胞的增殖,從而能誘導(dǎo)免疫耐受;MSCs通過下調(diào) CD40、CD1a、CD86、CD80 的表達(dá)抑制單核細(xì)胞向DC分化;此外MSCs通過改變細(xì)胞因子促使成熟DC轉(zhuǎn)化為不成熟表型,如TNF-a降低和IL-10升高。不僅如此,MSCs還能改變DC的分泌類型,抑制促炎癥因子IFN-γ、IL-12和TNF-a的分泌,促進抗炎因子IL-10分泌[24]。同時應(yīng)該看到若去除MSCs而加入DC誘導(dǎo)劑可逆轉(zhuǎn)這種負(fù)調(diào)控作用,說明MSCs對DC的作用是可逆的。綜上所述,MSCs發(fā)揮抑制作用的關(guān)鍵是誘導(dǎo)成熟的DC表達(dá)抑制表型,從而抑制T細(xì)胞的活化,同時也說明MSCs通過依賴APC的抑制作用參與免疫調(diào)節(jié),DC參與間接抑制機制。

3 問題與展望

綜上所述,MSCs能夠調(diào)節(jié)多種免疫細(xì)胞,具有重要的免疫調(diào)節(jié)作用,具有獨特的醫(yī)學(xué)優(yōu)勢,為臨床相關(guān)的免疫性疾病及炎癥失調(diào)性疾病帶來了希望。但同時也應(yīng)該看到仍有許多問題亟待解決,如輸注MSCs后,其免疫調(diào)節(jié)具體的機制尚不確定,其免疫原性仍有爭議,其安全性也有待驗證。盡管MSCs距離臨床大規(guī)模應(yīng)用還有相當(dāng)長的路要走,但是有理由相信在不久的將來這些問題將一一解決,MSCs將另更多的患者受益。

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