林卉 龐榮清

中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊第九二〇醫(yī)院干細胞與免疫細胞生物醫(yī)藥技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室、云南省細胞治療技術(shù)轉(zhuǎn)化醫(yī)學重點實驗室、昆明市干細胞與再生醫(yī)學重點實驗室、基礎(chǔ)醫(yī)學實驗室（昆明 650032）

根據(jù)世界衛(wèi)生組織的統(tǒng)計，全世界每年有近30萬人死于燙傷[1]。燙傷是最具破壞性的損傷之一，不僅可以直接造成局部的皮膚組織壞死，而且可以引發(fā)全身炎癥反應導致胃腸、肺、肝臟等眾多遠端重要器官衰竭，致殘率和病死率居高不下[2]。肝臟是人體最大的代謝和解毒器官，同時又是特殊的免疫器官，肝臟功能一旦受損，必然引起代謝紊亂和免疫功能紊亂而加重下游器官的損傷?？梢?，肝臟處于上游特殊地位，是防治嚴重燙傷后遠端重要器官衰竭的關(guān)鍵靶器官，研究探索嚴重燙傷后的肝臟損傷治療方法就顯得意義重大[3]。間充質(zhì)干細胞（mesenchymal stem cells，MSCs）近年來在組織工程和再生醫(yī)學領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應用前景，加之肝臟結(jié)構(gòu)特殊，開展MSCs治療嚴重燙傷誘導的肝臟損傷可能效果更好、科學意義更大、潛在應用價值更突出。本文將結(jié)合嚴重燙傷誘導肝臟損傷的病理生理變化關(guān)鍵環(huán)節(jié)、從MSCs抗氧化、代謝調(diào)節(jié)、免疫調(diào)節(jié)和組織修復等方面綜述研究進展。

1 燙傷與肝損傷

燙傷嚴重程度取決于傷口的大小、深度和位置等，嚴重燙傷后，皮膚組織基本結(jié)構(gòu)破壞，組織滲透性增加，大量液體滲出，循環(huán)血量明顯減少，直接影響胃腸、肺、肝等器官的灌流，導致全身性氧化應激[4]和高代謝反應形成[5]，一個突出的病理變化就是胃腸粘膜變性、壞死甚至脫落，微生物及其毒素趁機異位形成感染，形成“二次打擊”，激活機體神經(jīng)內(nèi)分泌和免疫系統(tǒng)[6]，釋放大量應激激素和炎癥介質(zhì)，逐步發(fā)展為“細胞因子風暴”或“瀑布效應”[7-8]，極易引發(fā)全身炎癥反應綜合征，甚至發(fā)展為多器官功能障礙綜合征（multiple organ dysfunction syndrome，MODS）。值得注意的是，肝臟和腸道通過門靜脈循環(huán)相連，肝臟通過門靜脈從腸道獲得超過70%的血液，血液從腸道經(jīng)門靜脈到達肝臟的竇道進行解毒[9]。可見，嚴重燒傷本身就會因氧化應激反應和炎癥反應導致胃腸和肝臟損傷，而胃腸損傷后內(nèi)源性感染的結(jié)果首當其沖的就是毒害肝臟，讓肝臟雪上加霜。而肝臟的一個重要生理功能就是解毒，肝臟雪上加霜的后果，必然進一步毒害其它器官?？梢?，肝臟是機體炎癥介質(zhì)的倍增器，既是MODS的動力部位，也是MODS的靶器官。那么，運用MSCS來治療燙傷誘導的肝臟損傷有哪些策略呢？

2 間充質(zhì)干細胞與燙傷誘導的肝損傷

2.1 脂肪降解與代謝紊亂高代謝反應是嚴重燙傷后的一個標志性事件，過度的糖酵解、脂肪降解、蛋白質(zhì)分解陸續(xù)發(fā)生，游離脂肪酸（free fatty acid，F(xiàn)FA）大量釋放增加，F(xiàn)FA被證明會誘發(fā)胰島素抵抗。研究表明炎癥因子TNF-α、IL-6等可以加速脂肪分解，結(jié)果就是增加FFA的釋放，加重肝臟和其他器官的脂肪浸潤[10]。BARRET[11]已經(jīng)表明，伴有脂肪浸潤的肝腫大與膿毒癥和死亡率的增加有關(guān)。燙傷后兒茶酚胺的持續(xù)分泌會引發(fā)白色脂肪組織褐變，除了腎上腺素外，極化的M2型巨噬細胞也可以分泌兒茶酚胺激活WAT褐變，IL-6是調(diào)節(jié)白色脂肪組織褐變的調(diào)節(jié)因子，因其可以在燒傷后誘導巨噬細胞向M2型極化從而介導白色脂肪組織褐變[12-13]。研究表明，白色脂肪組織的褐變與燙傷后小鼠肝臟的脂肪累積有關(guān)，在IL-6基因敲除后小鼠肝臟脂肪滲透與肝臟甘油三酯含量均降低，表明IL-6的敲除可以保護小鼠免受燙傷引起白色脂肪組織褐變所致?lián)p傷[14]。解耦聯(lián)蛋白1是白色脂肪組織褐變的調(diào)節(jié)器，IL-6和解耦聯(lián)蛋白1基因缺失就完全保護了小鼠免于肝臟脂肪變性[14]。燒傷后給予小鼠IL-6受體阻斷劑就能降低白色脂肪組織中解耦連蛋白1的表達，緩解燒傷誘導的白色脂肪組織褐變及其相關(guān)的肝臟脂肪變性[15]，這提示MSCs可以從糾正代謝紊亂這個切入點用于嚴重燙傷治療。比如，ABDEL-GAWAD等[16]在骨髓間充質(zhì)干細胞在燙傷治療中的療效研究中發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，進行骨髓間充質(zhì)干細胞治療的燙傷大鼠體內(nèi)IL-6、TNF-α的表達顯著降低，表明MSCs移植通過抑制促炎癥因子的產(chǎn)生直接減弱炎癥反應，從而促進傷口愈合。提示MSCs有望通過降低IL-6水平緩解脂肪分解速度，減少FFA的釋放，減輕肝臟和其他器官的脂肪浸潤?？梢?，肝臟作為脂肪的合成代謝中心，脂肪代謝紊亂又使肝臟成為直接受害者，至少通過IL-6、TNF-α因子，把脂肪代謝與炎癥反應連接起來，二者間的因果關(guān)系和調(diào)控機制需要進一步研究，MSCs的治療效果和機制也需要更多的實驗來證明。

2.2 氧化應激嚴重燙傷后肝臟內(nèi)有大量中性粒細胞聚集活化的吞噬細胞產(chǎn)生并釋放大量的活性氧（reactive oxygen species，ROS）引發(fā)肝細胞內(nèi)外的氧化應激，氧化應激是肝臟損傷發(fā)生和發(fā)展的一種致病機制。MSCs已被證明可以降低ROS及氧化應激損傷生物標志的水平。在四氯化碳誘導的小鼠肝損傷模型中，通過移植人臍帶間充質(zhì)干細胞衍生的外泌體可以使ROS顯著下降[17]。在大鼠肝臟缺血再灌注損傷模型中，通過尾靜脈注射脂肪來源間充質(zhì)干細胞外泌體顯著降低了肝臟中丙二醇和ROS等氧化損傷指標的水平[18]。這些研究表明，外泌體是MSCs抗氧化治療燙傷誘導的肝損傷的作用機制和理論依據(jù)。MSCs還可以通過分泌抗氧化分子如谷胱甘肽、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶等上調(diào)宿主抗氧化防御的能力來抑制氧化應激。眾所周知，肝臟等臟器內(nèi)就可以產(chǎn)生大量的谷胱甘肽，而谷胱甘肽一個重要作用就是抗氧化而成為最經(jīng)典的保肝藥。而MSCs可以通過增加肝臟谷胱甘肽含量從而提高機體抗氧化能力[19]。研究表明，MSCs在與受損的肝細胞接觸后會分泌超氧化物歧化酶保護體內(nèi)組織免受氧化應激的傷害[20]。此外，人臍帶間充質(zhì)干細胞衍生的外泌體使谷胱甘肽過氧化物酶1增加，而谷胱甘肽過氧化物酶1敲除延遲了人臍帶間充質(zhì)干細胞衍生的外泌體誘導的急性肝損傷恢復，因此YAN等[17]認為谷胱甘肽過氧化物酶1是人臍帶間充質(zhì)干細胞衍生的外泌體介導的抗氧化活性和肝臟保護的重要因素。這些研究表明，MSCs分泌的抗氧化分子有助于抑制氧化應激，有力證明了MSCs在治療氧化應激導致肝損傷方面的作用，為MSCs治療燙傷誘導的肝損傷提供了依據(jù)。研究顯示[21]燙傷后氧化應激反應先于炎癥反應發(fā)生，因此，如何針對抗氧化改進提高MSCs的療效，就能有效降低氧化應激反應、就能減少機體炎癥因子的釋放[22]，優(yōu)先考慮抗氧化作用對延緩或阻止燙傷引發(fā)的免疫紊亂的發(fā)生發(fā)展具有重要意義。

2.3 抗炎治療嚴重燙傷后可促發(fā)機體炎癥反應的發(fā)生，而若機體炎癥反應一旦失控，便會造成肝細胞的損傷，導致肝臟功能受損，MSCs調(diào)節(jié)全身性炎性反應的研究報道已經(jīng)很多。肝臟除了有全身循環(huán)的巨噬細胞等免疫細胞之外，還有自身獨有的駐留在肝血竇壁的巨噬細胞被稱為Kupffer細胞[23]，這個特殊的組織結(jié)構(gòu)是為應對肝門靜脈來源的毒素而產(chǎn)生的，因此，可以肯定嚴重燙傷后肝臟一定有自己特色的免疫反應。在酒精中毒后的燙傷中，Kupffer細胞中的P38-MAPK被激活產(chǎn)生IL-6從而造成肝臟的損傷[24]。有研究表明臍帶間充質(zhì)干細胞可以調(diào)節(jié)肝臟中p38MAPK蛋白的磷酸化水平，從而減輕炎癥反應。這些作用可以繼續(xù)減少炎癥因子hMGB-1、IL-6和腫瘤壞死因子-α的產(chǎn)生，并增加抗炎因子IL-10[25]。此外，在一項骨髓間充質(zhì)干細胞治療減輕酒精中毒燙傷后肝肺炎癥的研究中，與中毒和燙傷小鼠比較，間充質(zhì)干細胞治療小鼠的肝組織IL-6和CXCL1表達顯著減少，肝損傷生物標志物天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶和丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶顯著降低，并減少肝細胞的凋亡[2]。以上研究表明，間充質(zhì)干細胞是恢復燙傷患者炎癥性肝臟損傷的新方法，其可能機制是通過抑制肝臟Kupffer細胞p38MAPK的激活減少炎癥因子的釋放而實現(xiàn)，但是目前暫未發(fā)現(xiàn)有這一方面的相關(guān)報道，有待進行進一步研究。研究表明，M1型Kupffer因子分泌促炎癥因子，相反，M2型Kupffer細胞釋放抗炎細胞因子在肝臟修復中起到重要作用[26]。MSCs可以通過巨噬細胞向M2表型分化，增強M2巨噬細胞向多個器官和組織（包括胰島，肝臟，脂肪和肌肉）的募集以及抑制Kupffer細胞向M1表型的分化從而減輕炎癥反應，促進組織修復[27-28]。上述研究表明MSCs可以通過調(diào)節(jié)巨噬細胞的功能從而減輕燙傷誘導的炎癥反應，為MSCs治療燙傷誘導的肝臟損傷治療提供了依據(jù)。

此外，MSCs還可以通過與免疫細胞相互作用及旁分泌機制，調(diào)節(jié)燙傷引發(fā)的免疫紊亂，減輕組織炎癥損傷。MSCs對輔助性T（T helper cells，Th）細胞的增殖具有抑制作用[29]，從而導致Th1和Th17細胞分泌的IFN-γ和IL-17的產(chǎn)生減少，而Th細胞分泌的IL-4增加，表明T細胞從促炎表型極化為抗炎表型[30-31]。MSCs還可以通過下調(diào)促炎性酶、細胞因子和趨化因子來減輕炎癥反應[32]。ZHANG等[33]MSCs移植在燒傷治療中的療效研究中發(fā)現(xiàn)與對照組相比，進行MSCs皮下注射的燒傷大鼠的白細胞、急性反應蛋白、TNF-α、IL-6等炎癥標志物表達都表現(xiàn)出不同程度的降低，表明MSCs移植通過抑制燒傷大鼠燒后炎癥，降低了全身炎癥反應水平?？傮w而言，MSCs可以通過調(diào)節(jié)免疫細胞以及分泌生物活性分子來抑制炎癥反應。

2.4 促進組織再生促進創(chuàng)面快速修復和防止感染是治療燒傷的基本目標。拆東墻補西墻的自體皮膚移植是修復嚴重燒傷的常用方法，但往往沒有合適的皮膚可以移植，況且難保移植獲得成功。研究[34]發(fā)現(xiàn)MSCs在傷口閉合、抗炎作用、新生血管形成、再上皮化、重塑和疤痕等方面有著積極的影響，MSCs能通過多重機制促進創(chuàng)面皮膚組織再生，從而促進創(chuàng)面的快速修復，為燒傷導致的多種組織修復帶來新的希望。

燒傷不僅可以直接造成局部的皮膚組織壞死，而且可以導致遠端重要器官的損傷。近年來，許多研究者的研究結(jié)果表明MSCs對于治療肝臟損傷具有較好的效果，有望給治療燙傷誘導的肝臟損傷帶來新的希望。陳浩[35]研究表明，骨髓間充質(zhì)干細胞的靜脈移植對嚴重燙傷引起的肝損傷有明顯的修復作用，其修復機制可能與MSCs促進肝細胞增殖和抑制細胞凋亡有關(guān)，但其具體修復機制尚不明確。而CAI等[36]發(fā)現(xiàn)，MSCs通過抑制促凋亡蛋白Bax及促進抗凋亡蛋白Bcl-2的表達從而減少肝細胞的凋亡，表明MSCs可以通過線粒體依賴途徑減少肝細胞凋亡，從而促進肝臟的修復。

MSCs可以分化為肝細胞，有助于肝臟的損傷修復。研究表明，人脂肪間充質(zhì)干細胞[37]，羊水間充質(zhì)干細胞[38]或骨髓間充質(zhì)干細胞[39]等都可以在特定的條件下分化為功能性肝細胞樣細胞。研究表明，將MSCs誘導分化的肝細胞樣細胞移植入動物模型體內(nèi)可以促進肝臟的修復[40]。除此之外，MSCs還可以通過旁分泌機制發(fā)揮抑制炎癥、抗凋亡、促進受損組織的修復等作用。JIAO等[41]的研究表明，脂肪MSCs移植可以在微型豬肝缺血再灌注損傷模型中起到減少肝臟損傷、減輕炎癥、促進血管生成和肝臟再生的作用。據(jù)報道，在四氯化碳誘導的急性肝損傷小鼠模型中，人胚胎干細胞來源的MSCs通過上調(diào)增殖細胞核抗原和Cyclin D1細胞周期調(diào)節(jié)因子的表達而促進組織再生[42]。由此可見，MSCs有望為治療燒傷誘導的肝損傷提供了一個新的可能。

3 小結(jié)與展望

MSCs具有獨特的生物學特性，近年來在組織工程和再生醫(yī)學領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應用前景，為嚴重燙傷誘導的肝臟損傷帶來了新的希望。雖然MSCs在嚴重燙傷與肝損傷模型中具有顯著的治療效果，但是關(guān)于MSCs對于燙傷誘導的肝臟損傷的治療效果以及相關(guān)作用機制方面的研究有待繼續(xù)開展。研究MSCs治療嚴重燙傷誘發(fā)的肝損傷的可行性以及作用機制對降低多種急危重癥死亡率具有重要科學意義和潛在應用價值。相信隨著醫(yī)學工作者對MSCs生物學特性的不斷深入研究必將在不遠的將來造福人類，應用MSCs治療燙傷誘導的肝臟損傷給燙傷患者帶來新的希望。