骨髓间充质干细胞在肝脏疾病中的研究*

冯 刚，罗利琼综述，陈焕朝审校

(1.湖北省武汉市普爱医院肿瘤科 430033;2.武汉科技大学附属天佑医院肿瘤科 430064;3.湖北省肿瘤医院，湖北 武汉 430000)

骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cells，MSCs)具有自我复制和多向分化的潜能，在特定条件的诱导下可分化成神经细胞、肝细胞和脂肪细胞等组织细胞。Schwartz等[1]通过诱导大鼠骨髓原始多潜能成体祖细胞(multipotent adultprogenitor cells，MAPCs)分化为肝细胞实验，证实肝干细胞可以由骨髓分化而来。随后Clarke等[2-3]在加入肝细胞生长因子等诱导MSCs实验中，发现有清蛋白(ALB)和细胞角蛋白18(CK-18)的RNA表达。这是肝细胞相对特异性的两种蛋白，在肝细胞成熟时表达，常用于检测肝细胞功能的可靠标志。Avital等[4-5]研究发现骨髓中的某种细胞亚型更具有向肝细胞分化的潜能，而白介素3和高浓度肝细胞生长因子(HGF)能在体外诱导MSCs向肝细胞转化[6]。目前，关于MSCs分化为功能性肝细胞的研究报道多见，本文就MSCs在肝脏疾病中运用的研究进展作一综述。

1 肝脏功能衰竭

在多数情况下，受损的肝组织主要通过残存肝细胞的再生来修复，而在肝细胞遭受过于严重损伤或残存肝细胞的再生能力受到抑制时，体内肝脏的微环境能诱导肝干细胞启动修复等功能。Ju等[7]通过MRI引导技术，观察将Fe2O3标记后的MSC s归巢何处。结果发现MSCs在肝损伤处聚集，说明MSC s具有向肝损伤处归巢的特性。在肝脏等脏器遇到损害时可以产生如肝细胞生长因子(HGF)、基质金属蛋酶 9(MMP-9)和基质细胞衍生因子-1(stromal cell derived factor-1，SDF-1)等信号分子，与 MSCs表面的 CXCR4相互作用，使细胞内Ca2+浓度短暂上升，SDF-1/CXC R4下游通路能刺激焦点黏附蛋白的酪氨酸磷酸化而改变细胞骨架结构，实现MSCs向肝脏发生趋化迁移[8]。MSCs“归巢”在肝脏受损的组织后，分泌如HGF等相关的促肝细胞增殖特异相关因子，能促进肝细胞的再生和阻止肝脏细胞的进一步损害，完成增殖和修复作用[9]。

2 肝脏纤维化

近年来肝纤维化被认为具有可逆转性和可控的，针对肝纤维化发生学的信号传导通路、细胞因子基因表达、肝星形细胞(HSC)激活等环节的分子机制研究日趋明确。肝纤维化是各种致病原因引起肝内以HSC激活和细胞外基质(ECM)过多产生为病理特征，以枯否细胞为主要细胞产生细胞因子和致病因子引起肝脏氧化应激反应是肝纤维化发生的始动环节。在争光霉素所致的小鼠肝纤维化模型等相关研究中，实验结果证明MSCs移植可以减轻纤维化。Oyagi等[10]研究认为MSCs在HGF共培养诱导后才能发挥改善纤维化的作用，单纯MSCs移植是不能减轻纤维化。MSCs移植在肝脏纤维化发生学上通过何种抗细胞纤维化机制?在炎症反应引起的内皮细胞损害中，MSCs可能参与调控信号传导途径，减轻炎症反应，来影响白细胞的黏附和游走，进而影响以枯否细胞为主要细胞产生细胞因子的始动环节。同时，在实验中发现MSCs在一定的时相中能减轻肝脏内的炎症程度，在一定的时相中则不能减轻肝脏内的炎症程度，但最后可减轻肝纤维化和减少肝硬化的发生[11]。Abdel-Aziz等[12]在进行MSCs治疗实验性肝纤维化时，发现MSCs能提高清蛋白的含量，减少胶原沉积，影响产生ECM过多，减轻肝纤维化。

3 肝脏移植

MSCs强大的分化潜能及具有易于分离培养扩增、遗传背景稳定、体内植入反应较弱等特性使其在组织工程、细胞替代治疗、基因治疗等领域得到日益广泛的应用。目前，肝细胞移植应用于临床并取得满意的治疗效果，让部分患者受益匪浅。但仍然面临许多需要解决的难题，如肝细胞来源不足，移植肝细胞在宿主肝脏中的排斥反应，肝细胞移植并发症等。MSCs具有多向分化的潜能，免疫原性弱，倾向于向受伤组织的迁移[13-14]，将能有效的克服和解决肝细胞移植时面临的诸多困难，是需要进行肝细胞移植患者的理想选择。其中，如何减轻移植排斥反应是影响肝移植成功的关键因素之一。研究表示，MSCs能通过细胞间直接接触后等信号传递，抑制T淋巴细胞增殖，进而抑制T淋巴细胞介导的细胞免疫应答[15]。Augello等[16]认为在肝移植术后所致在体内高INF-γ环境下，MSCs在负反馈作用机制下调节CD54和PDL-1的高表达，通过激活PDL旁路途径抑制 T细胞的增生，诱导移植术后免疫耐受。Ren等[17]认为 INF-γ、TNF-α等炎性因子可激活和诱导MSCs直接表达一氧化氮(NO)等免疫抑制因子并加强其免疫调节作用。MSCs能诱导形成嵌合体并诱免疫耐受[18]，表明移植免疫耐受可以稳定维持。此外，在异种异体宿主体内进行的移植中观察到MSCs对组织进行损伤和修复[19]。

4 肿瘤治疗

肿瘤细胞与干细胞的生物学特性在自我更新、多向分化、无限增殖潜能3大特征上存在惊人的相似性。肿瘤干细胞可能是肿瘤产生和难以治愈的根本原因，但是肿瘤干细胞没有特异性的分子标记，难以识别和清除，需待进一步研究证实。最新研究表明，新生的肿瘤毛细血管内皮细胞强烈表达黏附分子α4β1的配体及细胞纤维素，而MSCs表面分布有大量的黏附分子α4β1的受体，进入循环的 MSCs能选择性趋向肿瘤新生血管区发生“归巢”效应并逐步向肿瘤实质内渗透[20-21]。MSC s还可分泌血管蛋白-1(Ang1)和 BMSCs源生长抑制因子(BM SCs-derived growth inhibitor，BDGI)[22]。Ang1是一种血管生成因子，可以抑制肿瘤血管的通透性，抑制肿瘤生长。BDGI过表达可以制乳腺癌细胞株MCF-7和子宫颈癌细胞株Hela增殖和迁移。Aboody等[23]认为干细胞膜上存在着一种独特的分子泵，能将外源基因的毒性产物进行自我清除，在杀伤肿瘤细胞的同时，使自身得以保全。MSCs具有的优良的可塑性、强大的肿瘤迁移能力及高效安全的外源基因表达能力，适合作为优良的基因表达载体。Matus等[23-24]以MSCs为载体携带干扰素基因INF-β治疗了大鼠的转移肺癌模型A375。Hung等[25]将胸腺激酶(TK)基因导入MSCs后不但获得了TK基因的稳定表达，而且通过PET观察到对鼠HT-29结肠癌模型的持久杀伤。

5 结 语

MSCs具有通过增殖，修复受损肝脏，减轻炎症反应，减轻肝纤维化，抑制移植物抗宿主反应等功能。但是，关于MSCs体内体外的相关研究结果暂不能完全解释MSCs完成“归巢”后如何进行胞内分子信息正向和(或)反向信号传递，发挥促进细胞增殖、抗纤维化和抑制移植物抗宿主反应等功能?在基因水平和蛋白水平MSCs又是如何进行调控?MSCs又是通过何种信号通路来完成的杀伤肿瘤细胞和保护自我?MSCs作为基因表达载体在体内的长期存在和最终清除对机体生物安全性的影响?目前，关于肝干细胞作为肝癌基因治疗载体的相关报道较少。随着研究的不断深入，MSCs可能在肝脏疾病治疗中发挥作用越来越重要，能为分子靶向的治疗提供好的细胞载体，最终可以达到“载体携带足够的效应剂到肿瘤部位并持续发挥作用而对正常组织无不良反应”的治疗目标。

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