骨髓间充质干细胞移植在肝脏疾病中的应用

张丽霞　严　祥

730000　兰州大学第一医院干二科



·综述·

骨髓间充质干细胞移植在肝脏疾病中的应用

张丽霞严祥

730000兰州大学第一医院干二科

摘要：肝脏疾病是一组严重威胁人类健康的疾病，病程进展至晚期可导致肝硬化、肝衰竭，甚至肝细胞癌，全球发病率及病死率均较高。目前治疗手段以原位肝移植较为有效，但由于其治疗费用高昂、肝源供体短缺、远期存活率低等一系列问题限制了其在临床的广泛应用。近年来随着干细胞技术的日趋成熟，间充质干细胞与临床疾病的相关研究越来越多，此文就目前骨髓间充质干细胞移植治疗肝脏疾病的机理及临床应用作一综述。

关键词：骨髓间充质干细胞；肝脏疾病；细胞移植

骨髓间充质干细胞(BM-MSC)是骨髓干细胞的主要组成部分，是一群贴壁生长的成纤维细胞样细胞，可分化为多种类型的细胞，能够产生多种细胞因子和生长因子，具有造血支持、免疫调节和抗炎功能。目前已有诸多相关研究证实BM-MSC具有向多种细胞包括肌腱、韧带、肝细胞、心肌细胞和骨髓基质细胞等分化发育的潜能[1]。Aurich等[2]从人骨髓中分离出间充质干细胞，在含肝细胞生长因子的培养液中培养、分化为肝细胞，将此肝细胞移植入Rag2小鼠，这种嫁接的细胞能在小鼠体内持续表达肝细胞的特异性功能。Peterson等[3]报道，BM-MSC 能诱导形成肝细胞和胆管细胞，这将为肝脏疾病的治疗带来新的曙光。

1BM-MSC与肝纤维化及肝硬化

肝硬化是临床常见的慢性进行性肝脏疾病，是由一种或多种病因长期或反复作用形成的弥漫性肝损伤。病理组织学上有广泛的肝细胞坏死、残存肝细胞结节性再生，结缔组织增生与纤维隔形成，导致肝小叶结构破坏和假小叶形成，肝脏逐渐变形、变硬而进展为肝硬化。临床上以肝功能损伤和门脉高压症为主要表现。目前，BM-MSC与肝硬化的相关研究主要集中在以下3个方面：(1)BM-MSC与肝星状细胞肝星状细胞是正常肝脏及肝硬化时合成细胞外基质(ECM)的主要细胞，同时肝星状细胞的过度激活也是肝纤维化发生发展的病理生理基础。目前已有研究证实移植小鼠骨髓间充质干细胞(mBM-MSC)能向受损肝组织迁移并整合，通过抑制肝星状细胞的活化，有效降低肝纤维化程度并改善肝功能[4]。(2)BM-MSC与基质金属蛋白酶基质金属蛋白酶(MMP)可有效降解ECM，而BM-MSC高表达MMP-9，从而能降解胶原纤维，有效降低肝纤维化程度，改善患者生存质量[5]。Kim等[6]通过将高表达编码肝脏生长因子cDNA的BM-MSC移植入纤维化小鼠脾脏，结果显示动物模型PDGF-bb、TGFb1、MMP-9及胶原水平均明显下降，从而在分子水平上证实了MSC治疗肝纤维化的可行性。(3)BM-MSC与肝卵圆细胞肝脏中存在着一种干细胞，起源于前肠内胚层，表现为卵圆型小细胞，存在于终末小胆管(Haring管)中，又称肝卵圆细胞。肝脏严重受损时，通常通过卵圆细胞进行修复，而BM-MSC可通过分泌基质细胞衍生因子-1α(SDF-1α)激活卵圆细胞，从而促进肝脏修复[3]。目前全球已有诸多相关研究表明BM-MSC治疗失代偿期肝硬化可取得显著效果[7-8]。但也有报道称，BM-MSC能显著增加肝星状细胞及肌纤维母细胞的数量，从而加速肝硬化的进展[9]。有研究表明，自体BM-MSC治疗肝硬化无效，治疗后患者肝功能、MELD评分、Child 评分、血浆白蛋白水平、凝血酶原活动度等指标在试验组和对照组之间的差异无统计学意义[10]。因此，对肝硬化患者实施BM-MSC移植还需谨慎。

2BM-MSC与急慢性肝衰竭

急慢性肝衰竭(ALF/CLF)是由多种病因引起的严重肝脏损伤，导致其合成、解毒、排泄及生物转化等功能发生严重障碍或失代偿，出现以凝血机制障碍、黄疸、腹水及肝性脑病等为主要表现的一组临床症候群。ALF/CLF是肝脏疾病进展至终末期主要的死亡原因之一，随着原位肝移植及生物人工肝技术的应用，其病死率较之前有所下降，但治疗仍面临诸多困难，如肝源短缺、治疗费用昂贵、免疫排斥反应以及长期生存率低等均使肝移植不能广泛开展，同时肝细胞来源困难，使生物人工肝替代治疗陷入了窘境。目前在ALF/CLF的临床研究中，BM-MSC已表现出显著的优势。2008年Kuo等[11]用CCl4诱导非肥胖糖尿病联合重症免疫缺陷小鼠出现致死性暴发性肝衰竭，之后以不同剂量的BM-MSC进行移植治疗，取得了良好的效果。目前认为BM-MSC有更强的抵抗氧自由基，减少氧化应激，加速肝损伤后肝细胞再生的作用。Parekkadan等[12]发现，MSC来源的细胞因子能够防止肝细胞坏死，提高暴发性肝衰竭患者的生存率。国内也有诸多类似研究表明，BM-MSC治疗ALF/CLF有独特优势[13-14]。马虎成等[15]在给ALF鼠输注CXCR4修饰过的MSC后发现，动物模型组织病理学转归、肝功能及生存率的改善程度均明显高于对照组，更证实了BM-MSC移植是ALF一种新的有效治疗方式。

3BM-MSC与自身免疫性肝炎及酒精性肝病

自身免疫性肝炎(AIH)是一种病因不明、但被认为是与自身免疫相关的慢性进行性肝脏炎性疾病，女性发病率较高，具有遗传易感性，病程最终可进展至肝硬化，治疗主要是应用免疫抑制剂联合糖皮质激素，但临床缓解率不高，且长期服药存在较多不良反应。目前已有大量动物实验和临床研究证实BM-MSC对多种自身免疫性疾病都有很好的治疗作用。有研究通过自体移植MSC治疗难治性原发性胆汁性肝硬化患者，结果显示患者的特异性生物化学指标及临床症状得到明显改善[16]。酒精性肝病(ALD)是一种长期过量饮酒导致的慢性肝脏疾病，晚期可导致酒精性肝硬化，甚至肝细胞癌，临床治疗手段有限。慢性乙醇摄入能阻断肝细胞再生中多种细胞因子信号通路的应答。随着干细胞研究的深入，BM-MSC治疗ALD显现出独特的优势[17]。Jang等[18]采用自体移植BM-MSC治疗酒精性肝硬化患者，在进行两次肝动脉BM-MSC输注后，患者的Child-pugh评分、Ⅰ型胶原蛋白、平滑肌蛋白、TGF-β的水平均明显降低，组织病理学结果也得到有效改善，从而证实了BM-MSC治疗酒精性肝硬化的有效性。因此，BM-MSC移植是治疗该类疾病的一种新的有效方法。

4BM-MSC与原发性肝癌

原发性肝癌是临床中常见的恶性实体肿瘤，具有转移早、术后易复发、预后较差的特点，其病死率在消化系统恶性肿瘤中位列第3位，中国每年死于肝细胞癌的患者约11万人，占全世界肝细胞癌死亡人数的45%。BM-MSC因具备化学趋向性和归巢作用，对于促进患者免疫系统的重建、消除残留病灶及防止复发转移等具有促进作用，使其很有可能成为肿瘤生物治疗的靶向载体。目前已有很多研究将BM-MSC作为载体，利用其靶向迁移能力治疗肿瘤。Li等[19]将人MSC与人肝癌细胞系MHCC97-H共培养，发现MSC可以显著抑制肿瘤细胞的侵袭转移能力。Qiao等[20]研究发现，胎儿真皮来源的MSC可抑制肝癌细胞的生长。但也有研究认为，BM-MSC在肝细胞癌的发生发展中起促进作用。袁博等[21]通过MSC-CM对大鼠肝癌细胞RH-35侵袭转移能力的影响进行研究，指出MSC-CM对于肝癌细胞RH-35的侵袭转移能力有显著促进作用。这对BM-MSC作为肝细胞癌生物治疗的靶向载体提出新的挑战，今后进一步明确BM-MSC与肿瘤侵袭转移潜能的关系及机制，将是迫切需要解决的问题。

5骨髓间充质干细胞的常见移植途径

目前常见的BM-MSC移植途径主要有外周静脉途径、腹腔移植途径、肝门静脉移植途径、脾脏移植途径及肝动脉移植途径。(1)外周静脉途径因到达靶器官的定向作用不佳、易导致发热及过敏反应而逐渐减少采用。(2)腹腔移植途径因易导致腹腔内感染造成腹膜粘连、注射后血管形成周期长、肝脏定向归巢欠佳等缺点而逐渐被临床弃用。(3)肝门静脉移植途径理论上是较好的移植部位，但操作过程中易导致脏器及血管损伤，另外肝硬化失代偿期患者门静脉压力升高，经该途径移植极易造成干细胞阻塞而加重门脉高压，也有可能因细胞迁移造成其他脏器梗死[22]。(4)脾脏移植途径，理论上脾脏可为干细胞存活、增殖、分化提供适宜的环境及丰富的营养物质，干细胞在脾内逐渐形成肝索或假腺泡样结构，最终形成“肝化脾”。但是经该途径植入的细胞易被门静脉巨噬细胞吞噬，到达肝脏并可定向分化的数目较少，且在脾内易形成结节状结构，从而使肝功能状况改善不理想[23]。(5)肝动脉移植途径是目前应用较多且技术相对较成熟的方法。具体的理论依据及优势如下：①肝脏有肝动脉、门静脉双重血供，肝动脉血流占入肝血流的1/4，故经该途径移植干细胞可从中获得较多营养物质，从而促进其存活及分化，同时也可减少干细胞阻塞肝动脉引起肝脏缺血、坏死情况发生；②经该途径移植，可直接进行血管造影，从而能明确肝内有无占位情况，确保接受细胞移植患者的安全性；③操作较门静脉途径简单，创伤小，便于连续或分次输注干细胞悬液，且不受细胞量影响，细胞定植率高。目前已有大量临床研究表明，经由肝动脉途径移植BM-MSC治疗重度慢性肝脏疾病是安全、可行、有效的[24]。但也有个案报道称经肝动脉回输BM-MSC后发生显影剂性肾病，最后发展成1型肝肾综合征[25]。因此，迫切需要多中心、大样本的随机对照试验进一步证实其安全性。

6问题及展望

尽管目前国内外已对肝脏干细胞移植进行了大量的研究，但仍有诸多问题亟待解决。(1)目前尚无特异性、可明确定义BM-MSC以及其分化产物的表面标志物特征谱。(2)体外诱导扩增平台、细胞质量的把控以及临床应用时机、输注途径等问题需进一步研究明确。(3)分化演变的具体调控机制尚不明确。(4)可能存在的潜在致畸、致癌作用。BM-MSC因其具有多向分化潜能及无限增殖能力，从而使其在肝病临床应用的长期安全性及远期疗效有待进一步观察研究。(5)BM-MSC有可能增加肝星状细胞及肌纤维母细胞的数量，从而加速肝纤维化进程。因此，将BM-MSC移植广泛应用到人类肝脏疾病的治疗仍需进一步研究。

虽然BM-MSC在肝脏疾病的实际应用中还存在各种各样的问题，但随着相关研究的不断深入，BM-MSC移植技术必将成为肝脏疾病的有效治疗手段之一，给广大患者带来新的希望。

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(本文编辑：周骏)

(收稿日期：2015-05-15)

通信作者：严祥，Email: yanxiang528@sohu.com

DOI:10.3969/j.issn.1673-534X.2016.01.010