间充质干细胞移植治疗炎症性肠病的作用及机理研究

吴丽丽 周雪媛 周丽萍

摘要：间充质干细胞是一种具有自我更新和多向分化潜能的成体干细胞，具有归巢、促进组织修复和免疫调节功能。炎症性肠病是一类慢性非特异性肠道炎症性疾病，临床表现为腹泻、腹痛，甚至脓血便等症状。肠部炎症的部位有癌变倾向且具有消化道大出血、中毒性巨结肠等并发症。目前，其病因尚未完全明确，研究报道其发病主要与机体自身免疫失调有关。间充质干细胞的免疫调节能力为治疗炎症性肠病提供了新的思路和方法。本文就间充质干细胞的免疫调节能力及其在治疗炎症性肠病的作用和机理做一综述。

关键词：间充质干细胞;炎症性肠病;治疗机制

中图分类号：R574       文献标识码：A 文章编号：1003-2177（2019）03-0115-03

炎症性肠病（Inflammatory bowel disease，IBD）是一组慢性肠道炎症性疾病，具有反复发作的危害性。根据临床表现和组织病理学特点分类溃疡性结肠炎（Ulcerative colitis，UC）和克罗恩病（Crohn’s disease，CD）。IBD患者存在一定的死亡率，死亡的主要原因包括穿孔、消化道出血、脓毒血症[1]。病程漫长的结肠炎患者发生结肠癌的概率较正常人增高10倍以上。肛瘘是CD最常见并发症之一，相关的疼痛、瘘管排泄、脓肿形成等严重影响了患者生活质量[2]。研究报道，其发病主要与机体自身免疫失调有关，并无非常明确的发病原因。目前，治疗IBD大多还着眼于传统方法，集中在控制炎症活动和调节患者免疫紊乱两个方面。

间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs）具有归巢、促进组织修复和免疫调节功能。其在多种疾病如急性心肌梗死、系统性红斑狼疮中具有强大的免疫调节作用已得到证实[3]。MSCs移植治疗IBD有独特的优势，受到了国内外学者越来越多的关注[4]。本文就间充质干细胞的免疫调节能力及其在治疗炎症性肠病的作用和机理做一综述。

1 MSCs的免疫调节能力

在诸多类的干细胞中，MSCs除了具有多向分化的潜能外，还具有低免疫原性和独特的免疫调节能力。这种免疫调节能力不仅在调节外周免疫耐受、移植耐受、自身免疫、肿瘤逃避中发挥作用，且该作用在母胎内就可发生[5]。已有研究证实，MSCs不能被同种异体反应性T细胞所识别，也能逃脱CD8+细胞毒性T细胞和自然杀伤细胞（NK细胞）的识别机制。MSCs可低表达人类主要组织兼容性抗原MHC-Ⅰ类分子，不表达 MHC-Ⅱ类分子和CD86、CD80、CD40等免疫共刺激分子。由于MSCs不表达第二信号分子，效应性T细胞的活化过程因没有MHC-Ⅱ或共刺激分子作为第二信号参与而不能被活化，使得 MSCs产生免疫耐受性。

MSCs具有很强的免疫调节能力。当体内产生炎症损伤时，MSCs对炎症部位具有固有的趋向性，参与损伤组织修复和免疫炎症调节[6]。据文献报道，MSCs发挥其免疫调节作用主要是通过分泌具有免疫抑制功能的可溶性细胞因子[7]。

2 MSCs在IBD治疗中的应用

IBD是一类慢性自身免疫性疾病，目前认为环境因素作用于遗传基因易感者，引起肠道系统发生异常，过度发生免疫反应。迄今为止，临床治疗药物如糖皮质激素、氨基水杨酸制剂、免疫抑制剂、生物制剂和抗肿瘤坏死因子等，均不能起到很好的疗效。近年发现，IBD的死亡率患病率增加迅速[8]。一系列相关临床实验表明，MSCs具有强大的免疫调节作用，帮助机体调节紊乱的免疫系统，为IBD的临床治疗带来了新希望。IBD包含两种临床疾病形式——UC和 CD。

2.1 MSCs对 UC的治疗作用

UC病期迁延难愈且易于反复发作，病变特点是结肠黏膜的弥漫性损害，治愈UC的关键在于修复和重建结肠黏膜。结肠粘膜靠结肠黏膜干细胞维持生理更新，但其数量较少[9]。研究发现，通过体外注射骨髓MSCs可以达到对损伤的结肠黏膜的修复与重建作用，达到治疗目的[10]。干细胞移植试用于UC患者的治疗，为其治疗带来了新的契机。

2.2 MSCs 对 CD的治疗作用

CD是一种病因未明确的多基因遗传肠道炎性疾病，瘘管是最主要的肠道并发症之一，治疗CD肛瘘成为新的挑战。MSCs对目前药物及外科手术治疗失败的CD肛瘘患者具有积极的治疗作用。有研究实验对CD合并瘘管患者进行异体脂肪MSCs移植治疗，瘘管愈合率为30%，所有患者瘘管流液症状均得到改善[11]。

治疗CD肛瘘的MSCs多来源于骨髓和脂肪，异体与自体都有明显的疗效。有研究进行临床Ⅰ期试验，追踪并发瘘管的CD患者在接受脂肪来源的MSCs局部注射治疗2-3年内的肛瘘愈合情况，结果MSCs促进大部分肛周瘘管愈合，并未出现不良反应，表明MSCs治疗CD的前景较好[12]。Dave等[13]进行的一项meta分析结果显示，MSCs治疗CD肛瘘的疗效佳，CD肛瘘患者愈合率较高，仅轻度不良事件，如发热、腹泻等，无需患者入院治疗。

3 MSCs在治疗IBD中的机制

MSCs治療炎症性肠病主要通过调节免疫细胞和非免疫细胞的增殖或减少、分泌细胞因子种类、定向分化为某些类型的细胞来起治疗作用。

3.1 MSCs对免疫细胞的调节作用

MSCs既可调节非抗原特异性也可调节选择性免疫，且MSCs同种异体T细胞共培养不能引起T细胞的增殖反应，也不影响T细胞的活化;而是对细胞周期蛋白的表达进行抑制，使T细胞处于间期从而减少其克隆扩增。目前研究认为，T细胞是IBD发病机制中发挥关键作用的效应细胞，异常T细胞与肠道菌群的抗原成分发生反应，造成肠道黏膜免疫功能失调，调节性T细胞（Treg）可抑制针对非致病抗原发生的免疫反应[14]。IBD患者体内Treg数量减少免疫功能受损，肠道内稳态依赖于Treg与效应T细胞（Th1、Th2和Th17型淋巴细胞）的平衡来维持，MSCs治疗IBD 的机制主要是通过调节Treg生成来完成[15]。

MSCs通过对免疫细胞的调节治疗CD中，一方面，抗原呈递细胞，如树突状细胞（dendritic cells，DCs）通过T淋巴细胞的生成和极化参与了CD肛瘘的发病过程。发病过程中DCs产生T淋巴细胞应答，Treg比例降低。另一方面CD肛瘘的发病机制还涉及Th1、Th17型淋巴细胞与Treg分化比例失衡有关，MSCs抑制Th1、Th17型细胞分泌促炎性细胞因子，如肿瘤坏死因子-α、γ干扰素（IFN-γ）、IL-6、IL-12、 IL-17、IL-23等，促进具有免疫作用的Treg的生成[16]。

在溃疡性肠黏膜中，以调控相关因子表达为主。张夏梦等[17]发现，MSCs能在UC大鼠结肠组织中定植，并通过下调结肠组织中TNF-α、IL-1β等炎症因子的表达水平，同时，上调bFGF基因的表达水平，从而负调控大鼠结肠组织中的炎症反应，进而将损伤的结肠黏膜修复。MSCs治疗UC的机制也可能是上调了受损结肠组织中的CD34， IL-10， IL-4， NF-kB，Treg细胞; 下调了结肠组织中的IL-10，Th17 细胞[18]。

3.2 MSCs对非免疫细胞的调节作用

MSCs在炎症细胞因子的刺激下对黏膜损伤部位有趋向性，分化为其他细胞，同时调節细胞功能来促进肠道修复。

UC患者肠上皮细胞不能对抗炎性反应，导致免疫炎性反应紊乱。经MSCs移植后，可根据肠黏膜损伤深浅，分化为上皮细胞或调节上皮细胞的增殖迁移从而修复上皮组织。有研究发现，同种异体MSCs经诱导分化为结肠组织黏膜上皮细胞，在抑制NF-κB表达、促进IL-4表达的基础上，促进修复UC大鼠黏膜上皮组织[19]。

此外，MSCs还可分化为内皮细胞或血管周细胞。通过体外血管生成实验，发现MSCs可体外定向分化为内皮样细胞。新的血管生成，促进血液循环，有利于肠道损伤组织的修复和保护局部未受损MSCs。

4 展望

MSCs治疗IBD有较好的应用前景。目前，已有一部分临床试验证实了MSCs对治疗IBD有安全性较高的治疗作用，显示了MSCs在治疗IBD中的应用前景。MSCs在临床研究上还存在未解决问题，如MSCs最佳移植数量，治疗时间间隔，不同类型MSCs治疗差异，术后患者的复发状况都需要更多的试验来明确。相信近一步对机制的研究和明确，MSCs将在IBD的治疗中发挥重大作用。

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