張國興,石 榮,陳昌捷,梁瑞文
克羅恩?。╟rohn' s disease, CD)是一種發(fā)病機制尚未明確的慢性炎癥性腸病,病變多位于回腸末端,主要臨床癥狀是腹痛、腹瀉和黏液膿血便。瘺管是其主要的腸道并發(fā)癥之一,并且大部分為復雜性肛瘺,易反復,明顯影響患者生活質量。已發(fā)表的流行病學研究[1-2]表明,至少26%的患者在診斷CD后的前20年內會并發(fā)肛瘺,尤其是病變位于結腸和直腸的患者。聯合用藥和手術在CD肛瘺(perianal fistulizing crohn' s disease, PFCD)治療中具有很好的療效,但并未達到瘺管長期愈合,并且不能充分改善患者的生活質量,常引起膿血癥、肛門狹窄和失禁等并發(fā)癥。因此,需要新興和改進的治療方法。間充質干細胞(mesenchymal stem cells, MSC)是一種非造血功能的多能干細胞,能夠下調免疫反應并促進組織愈合,其在抗炎治療、組織再生及自身免疫性疾病等方面的治療作用已得到證實。近年研究表明,MSC在治療PFCD方面具有一定的安全性和有效性,有廣泛的應用前景。本文就MSC在PFCD治療中的應用作一綜述。
MSC具有免疫調節(jié)和抗炎作用,抑制T細胞分裂增殖,阻斷T細胞周期,使T細胞停留在G0/G1期[3]。MSC可抑制B細胞的增殖和分化[4-5],對多能造血干細胞樹突細胞(dendritic cell,DC)分化和樹突狀細胞的成熟也有一定的抑制作用[6-7]。MSC可影響DC的募集、成熟、遷移和活化T細胞的能力,誘導促炎性的M1型巨噬細胞轉化為抗炎性的M2型巨噬細胞[8]。MSC可明顯減少促炎因子如腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)和白細胞介素-1β(interleukin-1β,1L-1β)的分泌,促進抗炎因子白細胞介素-10的表達[9]。MSC通過增加CD4+Th2淋巴細胞及CD4+,調節(jié)的T淋巴細胞的相對比例,從而抑制CD8+細胞毒性T淋巴細胞的活性,有利于促進促炎作用并抑制T淋巴細胞介導的免疫反應[10]。
MSC能選擇性地遷移到組織損傷和炎癥的部位[11-12],幫助組織修復。有研究表明[13],MSC在注射后停留在結腸中至少15天。MSCs被分化成各種細胞類型,進入損傷和炎癥的組織中促進組織修復和黏膜愈合。目前尚未有關于MSC對PFCD的確切作用機制的研究,但從MSC在免疫調節(jié)過程中的作用來看,MSC能夠抑制DC的成熟,間接地防止了T細胞的活化,亦能直接對T細胞起作用。同時能抑制NK細胞的細胞毒性,還對B細胞、單核巨噬細胞系統、補體系統、Treg等起作用。正是因為這些特點,MSC成為了治療PFCD的新興治療手段。
2.1 MSC治療PFCD的臨床試驗 目前已有11項Ⅰ~Ⅲ期臨床研究[14-24]證實,MSC治療PFCD的療效和安全性(表1),超過半數患者達到完全緩解。3項研究[16,21,23]表明,與對照組相比,MSC治療在6至24周和24至52周終點時,治愈率均明顯提高。在治療過程中,不良反應主要是肛周疼痛、肛周膿腫,無其他明顯的不良反應發(fā)生。2018年的一項Meta分析和系統評價[25]表示,MSCs治療PFCD的療效明顯優(yōu)于對照組,且僅出現了輕度不良事件。總之,無論MSCs的來源、劑量和給藥方式如何,研究結果均證實了MSC用于PFCD治療的有效性和安全性。
2.2 臨床應用MSC的來源 MSC來源廣泛,可以從骨髓、脂肪組織、臍帶、胎盤或大多數器官的結締組織中分離[26-27]。在目前的研究中[14-15,21-22,28],治療CD肛瘺的細胞來源大多是脂肪組織,僅有2項研究[20,23]的細胞來源是骨髓組織,可能是由于脂肪組織在臨床上相比骨髓組織更容易取得。Ribeiro等[28]學者研究表明,相比與臍帶來源和骨髓來源的MSC,脂肪來源MSC對T細胞的免疫抑制作用最強。相反,Xishan等[29]表明,骨髓來源MSC對T淋巴的免疫抑制作用強于脂肪來源MSC。此外,Li等[30]證實,脂肪組織和臍血MSC對T細胞的抑制作用優(yōu)于骨髓MSC。對于不同來源的MSC所帶來的療效和安全性的差異,仍需更多的臨床研究加以證實。
自體細胞相比異體細胞而言,理論上具有較低的排斥性和較好的耐受性,但在治療過程中,自體細胞的抽取會延緩治療的進程,而異體MSC則避免了這個問題。目前,尚未有臨床研究進行比較自體與異體細胞之間的愈合率。另外,有研究[31-32]表明,由于同種異體間充質干細胞具有較低的人白細胞抗原Ⅰ類表達水平,且缺乏Ⅱ類或共刺激分子(CD80,CD86或CD40),所以同種異體MSCs可能不會產生臨床相關的抗體,阻礙后續(xù)使用的療效。
2.3 MSC的臨床應用劑量和頻率 11項Ⅰ~Ⅲ期臨床研究[14-24]的劑量和頻率都不同。在Molendijk等[23]學者的研究中,局部注射10×106或30×106或90×106MSC進行臨床比較,結果表明,最有效的劑量是30×106MSC。Cho等[17]的研究是基于瘺管長度注射9×10~12×107MSC,Lee等[18]學者的研究是Cho等學者研究的延伸。Lee等人發(fā)現,基于瘺管長度注射MSCs,第一次注射時的平均劑量為15.8×107MSC時,治愈率最佳。此外,在Panes等[22]的大型Ⅲ期臨床研究表明,增加的細胞數量與瘺管愈合的速率無關。
目前尚無研究表明MSCs在炎癥部位停留時間長短,有研究[33]發(fā)現,在MSCs注射的第5天,可在腸道炎癥區(qū)域被檢測到。也有研究[34-35]發(fā)現,MSCs在注射后第一周,腸道組織的追蹤分析每次均能發(fā)現在腸道炎癥區(qū)。總之,重復注射可能是有利的,未來的研究應該解決,在治療過程中,重復注射MSCs或基于瘺管長度遞送MSCs的數量,能否提高治療效果。
2.4 MSC的臨床應用途徑 大量研究[14-23]證實,局部注射是治療PFCD的有效途徑。同時,自體MSC附著于可吸收的基質并置入瘺管,也是治療PFCD的有效途徑。2017年,Dietz等[24]的Ⅰ期臨床研究是利用應用生物可吸收的基質吸附MSCs,遞送至瘺管中。其原理的將脂肪組織提取的間充質干細胞進行培養(yǎng),之后將細胞接種至生物支架上繼續(xù)培養(yǎng)。等支架上增殖足夠多的干細胞之后,將支架填充至瘺管內。研究結果表明,12名患者中,有9名在3個月內達到臨床治愈,10名在6個月達到臨床治愈。此外,也有研究[16]是利用肛瘺栓或纖維蛋白膠與MSCs結合遞送到瘺管。2018年的Meta分析[25]中表示,MSCs與纖維蛋白膠結合注射的治愈率為71%,與肛瘺栓結合注射的治愈率為83%,直接注射的治愈率為50%。相比于直接注射而言,利用生物支架遞送的方式會優(yōu)于直接注射,這可能是因為生物支架材料能讓MSCs停留在瘺管中。未來還需要更多的臨床研究比較MSC不同的應用途徑的療效和安全性。
表1 MSC治療CD并發(fā)肛瘺的臨床試驗
總體而言,MSC治療PFCD的安全性較高,2018年的Meta分析[25]中表示,大多數的不良反應是肛周膿腫、疼痛,無嚴重不良反應。其次,MSC的免疫調節(jié)機制極其復雜,其是否具有潛在的致癌作用目前尚未明確。一方面,干細胞具有癌基因激活、抑癌基因失活的典型腫瘤細胞特征,且MSC分泌的一些趨化因子可增加腫瘤細胞的增殖和轉移。2018年的Ma[36]和Liu等[37]學者的動物研究表明,MSC可促進腫瘤的進展。另一方面,MSC可能減少腫瘤細胞在體內的凋亡。Ayuzawa等[38]研究表明,MSC可以明顯減緩人乳腺癌細胞的生長速度,有望成為抗腫瘤治療的新手段。在本次納入的11項研究中,Portilla等[21]報道了1例子宮平滑肌瘤,但考慮到子宮平滑肌瘤為多因素共同作用的結果,所以該研究未揭示MSC治療具有致癌風險。未來,在MSC治療中的安全性仍需更多的臨床研究加以證實。
再次,MSC技術方案方面使用自體組織還是異體組織、最佳劑量、局部注射還是附著于生物支架、注射的頻率和間隔時間等問題,均需要循證醫(yī)學證據來給出答案。為了確保MSC臨床應用的規(guī)范性,亟需制訂標準化的臨床治療方案。
最后,明確MSC治療PFCD的確切機制,是未來需要解決的一個大問題,這將會優(yōu)化未來治療時的干預措施。
綜上所述,MSC代表了復雜肛瘺的一種新型微創(chuàng)替代方案,可以減少PFCD患者對于系統性免疫抑制或手術的需求,同時避免了肛門失禁、狹窄等并發(fā)癥。雖然在臨床試驗研究中肯定了MSC的療效和安全性,但是由于研究之間對肛瘺的臨床愈合標準不統一,存在明顯的異質性,且缺乏治愈后的隨訪,對于術后復發(fā)的概率無統計學數據。在未來的研究中,盡量達成瘺管愈合的標準化定義及臨床治療的標準化方案。隨著對MSC的不斷探索,其生物學特點和免疫調節(jié)能力將為治療PFCD提供新的思路和方法。