骨髓间充质干细胞对肝脏的影响

孙文静，刘凯军，文良志，陈东风

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骨髓间充质干细胞对肝脏的影响

孙文静，刘凯军，文良志，陈东风

骨髓间充质干细胞；肝脏；细胞再生；细胞间相互作用

骨髓间充质干细胞（bone mesenchymal stem cells，BMSCs）是成体干细胞主要类型之一，能产生所有的间质谱系细胞，可修复受损的组织，具有干细胞的特性。近年来，随着BMSCs在治疗慢性肝病中的临床研究以及基础研究的不断深入，对肝-骨轴双向调节模式、骨髓细胞及BMSCs对肝脏的影响也有了进一步的了解。

1 MSCs的生物学特点

MSCs来源于中胚层间充质，存在于骨髓、脂肪组织、外周血、脐带血、脐带组织、腱组织、牙周膜、支气管、骨骼肌等组织。骨髓是MSCs的主要来源[1]。BMSCs的分离方法主要是梯度离心法，鉴定多采用流式细胞术以及细胞表面标志物的检测等。但是，目前尚无BMSCs的特异性标志物。BMSCs细胞表面表达人白细胞抗原（human leukocyte antigen，HLA）I类分子以及 Stro-1，高表达 CD29、CD44、CD49e、CD73、CD105、CD13、CD48、CD71、CD56、CD90、CD166、细胞间粘附分子 -133-18，低表达 CD11b、CD54、CD106[2]。

MSCs具有多向分化的能力，可分化为脂肪细胞、胰岛样细胞、骨细胞、软骨细胞、心肌细胞、肝细胞、胆管上皮细胞、成纤维细胞、神经元细胞等组织细胞[3]。研究表明，在含有肝细胞生长因子（HGF）和成纤维细胞生长因子-4（FGF-4）的培养条件下，MSCs可由成纤维细胞形态转变为类圆形的上皮样细胞，并可有白蛋白、细胞角蛋白18、α-抗胰蛋白酶的表达，说明MSCs具有分化为类肝细胞的潜能[4]。因此，BMSCs在组织工程、再生医学、组织损伤与修复等方面引起了人们的关注，并已在终末期肝病、心肌损伤、神经损伤等疾病中进行了初步的临床研究。

2 BMSCs对肝脏细胞再生的影响

近年来，较多的研究者已开展了关于BMSCs治疗肝脏损伤性疾病的临床研究，并取得了较好的效果。Lin et al[5]发表在Hepatology上的一项临床研究表明，BMSCs用于治疗慢加急性乙型肝炎肝衰竭患者安全性较好，可改善患者的肝功能、降低严重感染等并发症的发生，且能降低多器官功能衰竭和严重感染相关死亡的发生。然而，有关BMSCs与肝脏再生和促进肝功能恢复的机制尚不清楚。

关于BMSCs促进肝细胞再生的机制包括：①BMSCs归巢机制：基质细胞衍生因子（stromal cell-derived factor-1α，SDF-1α）与其相应的受体CXCR4、CXCR7结合，形成 SDF-1α/CXCR 轴，并通过该轴，促进BMSCs向损伤组织归巢。研究表明，BMSCs在 HGF、白细胞介素 -6（interleukin-6，IL-6）等细胞因子的作用下，其CXCR-4的表达明显上调，且慢性肝病患者外周血SDF-1α水平明显低于其在肝脏组织中的水平，BMSCs通过CXCR-4可依SDF-1α水平梯度进行迁移，归巢至损伤组织部位[6，7]。此外，透明质酸、趋化因子配体如CXCL7、CXCL1、CXCL2、黏附分子如受体血管黏附分子、细胞间黏附分子等也可能参与BMSCs的归巢[8-10]；② 融合与转分化机制：有研究表明，将带有视踪标记的BMSCs移植给肝损伤小鼠，受体小鼠新生成的肝细胞中可同时表达供体鼠和受体鼠的基因，提示BMSCs可与内源性肝细胞融合并促进肝细胞功能[11]。体外实验还证实，BMSCs在与肝细胞共同培养时可发生融合，融合细胞能进入减数分裂期。但细胞融合的发生频率低，融合细胞的发育潜能有限。发生细胞融合的机制可能与细胞膜表面蛋白之间的相互作用有关。也有研究表明，BMSCs是肝内干细胞的来源细胞，在肝损伤模型大鼠，移植的BMSCs可同时表达肝细胞的细胞表面标志和BMSCs的细胞表面标志，提示BMSCs可转化为肝脏干细胞，进而向肝细胞、胆管上皮细胞等分化[12]；③ 通过旁分泌途径促进肝细胞再生：肝脏损伤后可分泌HGF、FGF等生长因子，动员BMSCs向损伤的肝脏归巢，同时激活肝祖细胞，促进肝细胞增殖[13]；④ 抑制肝星状细胞（hepatic stellate cell，HSC）活化：肝细胞炎症反应及纤维化是各种原因导致的肝脏损伤的中心环节，HSC的活化是肝纤维化发生发展的核心环节。在肝脏损伤时，肝细胞炎症反应持续存在，HSC被激活，激活的HSC通过增生和分泌细胞外基质等方式促进肝脏细胞外基质的过度沉积，加速肝组织的纤维化。因此，抑制HSC的活化，促进HSC的凋亡是肝纤维化防治的关键靶点[14]。研究显示，BMSCs可通过抑制HSC增殖、减少胶原蛋白合成、诱导HSC细胞凋亡，以达到治疗终末期慢性肝病、维护肝细胞功能的目的。其机制与Notch信号通路激活、α-SMA的表达下调和Rho通路的下调，以及通过IL-10和肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factorα，TNF-α）抑制HSC增殖有关[15，16]。与此同时，HSC对BMSCs同样可发挥调节作用。有研究显示，Kupffer细胞激活的HSC表达HGF水平高于培养激活的HSC，且激活状态的HSC可诱导BMSCs分化为肝细胞样细胞[15]，提示HSC与BMSCs之间呈双向相互作用模式。

基于BMSCs对肝脏具有归巢、融合和转化作用、促进肝细胞再生以及抑制HSC活化，大量的临床和基础研究证实BMSCs可用于终末期肝病的治疗。对于BMSCs对肝脏的影响，不同的学者也有不同的意见。有研究发现将BMSCs移植到大鼠体内，仅有很少数量的BMSCs分化为肝样细胞，而多数BMSCs则分化为成纤维样细胞，从而促进肝纤维化的形成[18]。由此可见，由于对于BMSCs对肝脏的影响尚存在争论，BMSCs在慢性肝病中的临床应用尚处于起步和探索阶段，其安全性、有效性以及对肝脏的影响仍需要依赖于对BMSCs与肝脏相互作用机制的深入了解。

3 BMSCs对肝脏免疫功能的调节

肝脏具有庞大数量的非实质细胞，包括肝窦内皮细胞、HSC、Kupffer细胞、树突细胞、NK细胞等，参与生理和病理情况下的局部和全身免疫反应。此外，由于肝脏是一个血窦性的器官，肝脏血窦中还有大量的循环淋巴细胞，即过客淋巴细胞。肝实质细胞、非实质细胞以及过客淋巴细胞组成了肝脏的免疫系统，是机体免疫系统的重要组成部分。肝脏的免疫系统是一个复杂的系统，在肝脏的损伤和修复中具有重要的地位。以炎性细胞因子TNF-α的释放为标志的肝脏固有免疫细胞激活是肝再生的启动因素，肝间质细胞与实质细胞的相互作用是肝再生的促进因素，肝脏的免疫功能对肝再生具有调节作用[19，20]。

有研究显示，给予终末期慢性肝病患者BMSCs治疗后，患者外周血IL-17水平呈持续下降趋势，并与患者肝功能指标的变化呈正相关，进而在动物实验发现BMSCs通过下调IL-17水平促进肝功能恢复[11]。在BMSCs移植后还可通过调节Kupffer细胞，促进肝功能恢复，主要表现为促进肝内Kupffer由M1型向M2型转化，其机制与BMSCs旁分泌IL-10，活化STAT3信号通路有关[21]，提示BMSCs移植后通过Kupper细胞的免疫功能变化，间接调节肝细胞的再生。此外，体外研究还证实，BMSCs与T细胞在体外共培养时可抑制活化T细胞的功能，诱导活化T细胞凋亡，但不引起静止T细胞的凋亡。BMSCs还能抑制细胞毒性T细胞的形成，且具有时间和剂量依赖效应，对活化的细胞毒性T细胞和NK细胞没有影响，但对上述两者介导的细胞死亡具有抵抗力[22]。由此可见，BMSCs具有免疫抑制的特点，与其细胞表面不表达共刺激分子，不引起T细胞免疫反应，不具有免疫原性的特点有关。

此外，巨噬细胞也与BMSCs存在着细胞间的相互作用，并在免疫调节方面起着重要的作用。BMSCs在TNF-α等细胞因子的作用下，通过NF-κB等信号通路，导致促炎因子减少，并且伴有抗炎因子IL-10的增多，对巨噬细胞炎症反应信号通路起着调控作用[23]。然而，肝脏的免疫系统是一个十分复杂的网络，尽管现有的研究对BMSCs与巨噬细胞之间的相互作用略有所了解，但对BMSCs与其他肝脏非间质细胞、过客淋巴细胞之间的相互作用尚不明确，有关BMSCs对肝脏损伤性疾病的免疫调控作用的认识也有待深入。

目前，BMSCs对肝脏影响的认识主要体现在：①临床研究显示BMSCs对某些肝脏损伤性疾病治疗有效；②在肝脏损伤性疾病存在的情况下，BMSCs具有肝脏归巢的作用；③BMSCs具有融合与转化，并向肝细胞样细胞分化的潜能；④BMSCs具有促进肝细胞再生的作用；⑤BMSCs通过促进Kupffer细胞向M2型转化，调节肝脏免疫功能。但我们对BMSCs的生物学特点、融合和转化机制、对免疫功能的调节还没有完全了解，且在临床应用的起步阶段尚存在伦理学和生物安全性等问题的争论。因此，对BMSCs与肝脏细胞之间相互作用的深入研究将有利于BMSCs由基础向临床的转化。

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（收稿：2017-05-04）

（本文编辑：陈从新）

Bone m arrow derived m esenchym al stem cells and liver

Sun Wenjing，Liu Kaijun，Wen Liangzhi，et al.Department of Gastroenterology，Institute of Field Surgery，Daping Hospital，Third Military Medical University，Chongqing 400042

Bone marrow derived mesenchymal stem cells；Liver；Cell regeneration；Cell interaction

400042重庆市 第三军医大学大坪医院野战外科研究所消化内科

孙文静，医学博士，主治医师。从事慢性肝病防治研究。E-mail：fountaincs@163.com

陈东风，E-mail：chendf1981@126.com

10.3969/j.issn.1672-5069.2017.04.004