顧雪香 黃光明

南京醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院消化醫(yī)學中心(210011)

間充質干細胞在重度炎癥性腸病治療中的研究進展

顧雪香 黃光明*

南京醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院消化醫(yī)學中心(210011)

炎癥性腸病(IBD)是一種慢性非特異性腸道炎癥性疾病，其病因尚未完全明確。間充質干細胞(MSC)是一種具有多分化潛能的干細胞，已廣泛應用于血液系統(tǒng)疾病的治療。近年研究表明MSC在治療IBD方面具有獨特優(yōu)勢。本文就MSC在重度IBD治療中的研究進展作一綜述。

炎癥性腸??； 間質干細胞； 機制； 治療

炎癥性腸病(inflammatory bowel disease, IBD)是一類病因尚未完全闡明的慢性復發(fā)性非特異性腸道炎癥性疾病，主要包括潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis, UC)和克羅恩病(Crohn’s disease, CD)。IBD多見于西方國家，但近年研究[1]發(fā)現(xiàn)其在亞洲人群中的發(fā)病率和患病率逐年上升，重度IBD患者也逐漸增多。IBD的發(fā)病機制尚未完全明確，可能與遺傳、環(huán)境、免疫等因素有關。傳統(tǒng)治療主要著眼于控制患者活動性炎癥和調節(jié)免疫功能紊亂。目前IBD的常用治療藥物包括氨基水楊酸制劑、糖皮質激素、免疫抑制劑和生物制劑等，但這些藥物對重度IBD患者的療效有限，無法縮短其自然病程，且存在較多不良反應。近年研究認為干細胞移植對IBD有一定的療效[2]。本文就間充質干細胞(mesenchymal stem cell, MSC)在重度IBD治療中的研究進展作一綜述。

一、IBD發(fā)病與免疫因素

IBD是機體在遺傳易感基礎上對病原體和自身抗原等發(fā)生的過度免疫反應，免疫因素在IBD發(fā)病中占據(jù)重要地位。IBD患者腸上皮屏障受損，腸腔抗原暴露，巨噬細胞、樹突細胞(DC)等固有免疫細胞最先發(fā)揮防御功能，并進一步激活適應性免疫反應[3]。研究認為T細胞在IBD發(fā)病中發(fā)揮關鍵作用[4]，尤其是輔助性T細胞(Th細胞)和調節(jié)性T細胞(Treg細胞)，抗原呈遞細胞可活化T細胞并誘導分化，成熟T細胞可釋放多種炎癥因子。UC患者腸黏膜損傷機制以Th2細胞介導的細胞毒作用為主，而CD患者腸黏膜損傷主要由Th1和Th17細胞介導的免疫反應所致。Treg細胞可抑制非致病抗原引發(fā)的免疫反應，發(fā)揮抗炎作用。Th細胞與Treg細胞之間的平衡對于維持腸道內穩(wěn)態(tài)至關重要，兩者失衡可導致腸道炎癥發(fā)生。此外，參與免疫反應的炎癥因子與抗炎因子失衡亦可導致黏膜炎癥發(fā)生。

二、MSC的生物學特性和臨床應用

干細胞種類較多，主要包括造血干細胞(hematopoietic stem cell, HSC)和MSC。HSC是一類最初在骨髓、血液和臍帶中被發(fā)現(xiàn)的未成熟細胞，具有自我更新和向成熟血細胞分化的能力。MSC最初于1968年在骨髓中被提取，是一種具有自我復制能力和多向分化潛能的成體干細胞，在體外具有分化為成骨細胞、成軟骨細胞、脂肪細胞的多能性[5]。國際細胞治療協(xié)會(ISCT)將其生物學特性歸納為[6]：①在標準培養(yǎng)環(huán)境下對塑料有很強吸附能力；②表達基質細胞抗原(CD73、CD90、CD105等)，且不表達造血細胞抗原(CD45、CD34、CD14、HLA-Ⅱ分子等)。

MSC主要用于血液系統(tǒng)疾病的治療，且對其他多種疾病有一定療效，包括神經(jīng)系統(tǒng)疾病、心血管系統(tǒng)疾病、免疫系統(tǒng)疾病、糖尿病、肝臟疾病、慢性疼痛等。通過對接受干細胞移植治療的血液系統(tǒng)疾病合并CD患者隨訪7～15年發(fā)現(xiàn)，患者術后雖未服用免疫抑制劑，但無復發(fā)情況，提示干細胞移植可用于治療IBD[7]。HSC在IBD治療中起有重要作用[8]。與HSC相比，MSC具有提取方便、易于分離和純化、體外擴增快、移植并發(fā)癥少等優(yōu)點，在治療IBD上占據(jù)優(yōu)勢地位。

三、MSC治療IBD的作用機制

1. 免疫調節(jié)作用：MSC本身并不具有免疫抑制作用，但可在一些炎癥因子[干擾素(IFN)-γ、腫瘤壞死因子(TNF)-α和白細胞介素(IL)-1β等]刺激下釋放可溶性因子(如吲哚胺2,3-雙加氧酶、前列腺素E2、NO)或通過與靶細胞直接接觸來發(fā)揮免疫抑制作用。MSC活化后可調節(jié)機體固有免疫和適應性免疫應答，具體表現(xiàn)為：①MSC能抑制T細胞增殖，誘導幼稚或記憶T細胞轉化為Treg細胞，同時下調炎癥因子水平，促進抗炎因子表達。②MSC可通過下調cyclin D2和p27Kip1基因表達，抑制DC成熟，損傷其抗原呈遞和遷移功能，調節(jié)相關細胞因子分泌(如上調IL-10水平、下調IL-12水平等)，并通過Notch信號通路誘導DC分化為調節(jié)性DC[9]。③MSC可抑制B細胞活化、增殖、分化及其IgG分泌[10]，可促進CD5+調節(jié)性B細胞存活、增殖；也有研究發(fā)現(xiàn)MSC可促進幼稚B細胞增殖、分化。④MSC可抑制自然殺傷細胞增殖，抑制其分泌炎癥細胞因子。⑤MSC可誘導巨噬細胞產(chǎn)生，發(fā)揮抗炎作用，有利于受損組織修復。⑥MSC可分泌外泌體，參與細胞間信息交流，進而抑制淋巴細胞產(chǎn)生和炎癥因子釋放，發(fā)揮免疫調節(jié)作用[11]。

2. 修復腸黏膜屏障：MSC可遷移至受損腸道組織并直接分化為腸上皮細胞或內皮細胞，或通過與腸上皮干細胞結合并分泌細胞因子，發(fā)揮其對腸道黏膜的保護作用。將MSC移植至葡聚糖硫酸鈉(DSS)誘導的結腸炎小鼠體內后，可調節(jié)細胞緊密連接蛋白表達，促進損傷隱窩和上皮的修復，維持腸上皮屏障的完整。MSC可分化為腸上皮下肌成纖維細胞(ISEMF)，分泌多種細胞因子，誘導腸上皮細胞增殖、分化，促進損傷局部微循環(huán)重建。Deng等[12]發(fā)現(xiàn)MSC可誘導新生血管形成，促進腸黏膜修復。目前關于MSC治療IBD機制的研究較多，為其進一步應用于臨床提供了理論基礎和實驗依據(jù)。

四、MSC治療重度IBD的臨床應用

1. 促進瘺管愈合，改善瘺管流液癥狀：García-Olmo等[13]通過對4例難治性CD合并瘺管患者行瘺管內自體脂肪MSC移植治療(注射劑量為3×107～30×107)，8周后瘺管愈合率可達75%，所有患者瘺管流液癥狀均得到改善。Ciccocioppo等[14]通過對10例難治性CD合并瘺管患者行瘺管內注射骨髓來源MSC治療(注射劑量為15×106～30×106，每4周1次)，12個月后瘺管愈合率為70%，所有患者克羅恩病疾病活動指數(shù)(CDAI)和肛周疾病活動指數(shù)(PDAI)評分均顯著下降，隨訪結束時直腸黏膜愈合率可達100%。de la Portilla等[15]對CD合并瘺管患者行瘺管內異體脂肪MSC移植治療(注射劑量為2×107)，瘺管愈合率為30%，所有患者瘺管流液癥狀均得到改善。一項隨機、對照研究[16]納入了212例CD合并難治性肛瘺患者，其中107例治療組患者行瘺管內自體脂肪MSC移植治療(注射劑量為1.2×108)，105例對照組患者瘺管內注射0.9% NaCl溶液，24周后治療組患者完全緩解率顯著高于對照組(P<0.05)。Garcia-Olmo等[17]將49例肛瘺患者隨機分為治療組(注射纖維蛋白和2×107MSC)和對照組(注射纖維蛋白)，8周后治療組瘺管愈合率為70.8%，明顯高于對照組(16%)。一項隨機、雙盲、對照研究[18]將21例CD合并肛瘺患者隨機分為實驗組(予不同劑量骨髓MSC治療)和安慰劑組，第6周和第12周時實驗組患者瘺管愈合率高于安慰劑組(53%對17%，47%對33%)，且第12周3×107劑量組瘺管愈合率顯著高于安慰劑組、1×107劑量組和9×107劑量組。

2. 誘導臨床、內鏡緩解：一項試點研究[19]中，9例中-重度難治性CD患者接受靜脈輸注骨髓MSC治療，28 d后所有患者的CDAI評分均顯著下降，臨床應答率和愈合率分別為33.3%和11.1%。Forbes等[20]的研究予16例傳統(tǒng)治療無效的CD合并瘺管患者靜脈輸注MSC治療(注射劑量為每周 2×106/kg)，4周后15例患者CDAI評分明顯下降，患者臨床應答率、臨床緩解率、內鏡緩解率分別為80%、53.3%、46.7%。Liang等[21]予7例IBD患者激素、免疫抑制劑聯(lián)合靜脈MSC注射(注射劑量為1×106/kg)治療，3個月后所有患者的臨床癥狀均得到改善，臨床緩解率和內鏡緩解率分別為71.4%和42.9%。一項 Ⅰ 期臨床試驗[22]予10例難治性CD患者靜脈MSC移植治療(注射劑量為1×106～2×106/kg)，6周后3例患者CDAI評分顯著下降，3例需行外科手術治療。

3. 降低復發(fā)率，延長持續(xù)緩解時間，減少激素用量：兩項關于同種異體骨髓MSC移植治療UC的臨床試驗[23-24]發(fā)現(xiàn)，MSC全身移植治療可減少UC復發(fā)風險，降低患者入院率，并可延長慢性復發(fā)型UC和持續(xù)活動型UC的持續(xù)緩解時間。Lazebnik等[25]予CD患者MSC治療發(fā)現(xiàn)，MSC治療可顯著降低激素依賴型CD患者的糖皮質激素用量。

五、MSC對IBD的有效性和安全性

MSC對IBD的治療價值已得到廣泛證實，但其有效性仍存在爭議。Lazebnik等[26]予11例CD患者靜脈輸注骨髓MSC治療，4～8個月后所有患者臨床癥狀均無明顯改善。Nam等[27]發(fā)現(xiàn)腹腔注射MSC對DSS誘導的小鼠結腸炎發(fā)生及其嚴重程度無明顯影響。MSC療效可能與患者個體差異以及研究觀察指標差異等有關，其對IBD的有效性仍需更多研究加以證實。MSC治療IBD的不良反應主要包括一過性發(fā)熱、結腸炎、闌尾炎等[28-29]，目前尚未見嚴重不良反應的報道。MSC治療IBD的安全性仍需長期大規(guī)模隨訪研究來證實。

六、展望

1. 聯(lián)合治療：Duijvestein等[30]發(fā)現(xiàn)MSC與免疫抑制劑(如甲氨蝶呤、硫唑嘌呤、巰嘌呤、抗TNF藥物等)聯(lián)合用于治療IBD時，其表型和功能不受藥物影響，且?guī)€嘌呤和抗TNF藥物還可增強MSC活性。該研究可為臨床上MSC聯(lián)合藥物治療IBD提供依據(jù)，但仍需大量研究來證實其與不同藥物聯(lián)合的療效。

2. 治療方式和劑量：目前MSC移植途徑主要包括靜脈注射和局部注射。絕大多數(shù)經(jīng)靜脈注射的MSC可滯留于血流豐富的器官(如肝臟、肺臟和脾臟)內，遷移至病變部位的MSC僅占1%，在一定程度上影響了其療效?，F(xiàn)已有大量旨在提高MSC治療效果的靶向研究正在開展，但目前MSC仍未廣泛應用于臨床。局部注射MSC效果優(yōu)于靜脈注射，然而局部注射操作較為復雜，如瘺管內局部注射MSC時瘺管位置可影響注射操作及其效果等。目前尚未有明確共識和指南對MSC治療方式和使用劑量提供指導。

近年研究[31]證實MSC分泌的外泌體具有免疫調節(jié)作用，有望用于治療IBD等免疫性疾病。相較于MSC本身，其分泌的外泌體具有以下優(yōu)點：①穩(wěn)定，易于保存，可人為改變其內容物種類和數(shù)量[32-33]；②安全，不易堵塞微血管，且可根據(jù)需要調節(jié)用量[34]；③可跨越細胞膜，不易發(fā)生免疫排斥反應[35]。但目前相關研究較少，MSC外泌體的作用及其機制有待更多研究來證實。

綜上所述，MSC移植作為IBD的新型治療方法，在難治性CD合并瘺管治療上具有良好的臨床應用前景。目前相關試驗均為小樣本研究，對MSC作用機制探討不足，且對患者納入標準、移植方式、治療劑量選擇、治療頻次、移植并發(fā)癥處理等問題仍缺乏明確共識。隨著研究的深入，對MSC作用機制的進一步認識將為MSC移植治療IBD提供更多理論基礎和實驗依據(jù)。

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AdvancesinStudyonMesenchymalStemCellsinTreatmentofSevereInflammatoryBowelDisease

GUXuexiang,HUANGGuangming.

MedicalCenterforDigestiveDiseases,theSecondAffiliatedHospitalofNanjingMedicalUniversity,Nanjing(210011)

HUANG Guangming, Email: hgming@njmu.edu.cn

Inflammatory bowel disease (IBD) is a non-specific, chronic intestinal inflammatory disease, and the pathogenesis of IBD is not completely clear. Mesenchymal stem cell (MSC) is a kind of pluripotent stem cell and has been widely used in the treatment of blood system diseases. Recent studies have shown that MSC has a unique advantage in the treatment of IBD. This article reviewed the advances in study on MSC in the treatment of severe IBD.

Inflammatory Bowel Diseases; Mesenchymal Stem Cells; Mechanism; Therapy

10.3969/j.issn.1008-7125.2017.12.010

*本文通信作者，Email: hgming@njmu.edu.cn

(2017-05-10收稿；2017-06-20修回)