间充质干细胞移植在治疗自身免疫性疾病中的应用进展

束庆，范晴晴，刘蕴星，王丹丹，孙凌云*

（1.南京大学医学院附属鼓楼医院药学部，江苏 南京210008；2. 南京大学医学院附属鼓楼医院风湿免疫科，江苏 南京210008）

自身免疫性疾病（autoimmune diseases）病因复杂，可累及全身多器官多系统，传统治疗方案以糖皮质激素和免疫抑制剂为主，而对于部分难治性患者，传统治疗方法效果差，因此，发展新的有效的治疗方法十分重要。

近年来，相关研究表明：自身免疫性疾病的发病机制与骨髓环境的缺陷有关。干细胞具有高度自我更新能力和多向分化潜能，并且有强大的组织修复和免疫调节能力，干细胞移植主要指造血干细胞（hematopoietic stem cells，HSCs）移植和间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs）移植。HSCs是一种具有多分化潜能的成体干细胞，自20世纪90年代以来，HSCs移植逐渐被用于难治性自身免疫性疾病的治疗。意大利学者Marmont等[1]于1996年报道了1例采用自体骨髓移植治疗成功救治的重症系统性红斑狼疮（systemic lupus erythematosus，SLE）患者，笔者所在课题组于同年在国内开展了自体干细胞移植治疗多种难治性自身免疫性疾病的研究，包括重症SLE、类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）、多发性硬化症（multiple sclerosis，MS）等，均显示出一定的疗效。HSCs移植可缓解部分患者病情，但由于治疗费用高、并发症发生率高，且病情复发率高达40% ～ 50%，因此难以作为常规治疗方案在临床推广[2]。

MSCs是一种主要存在于骨髓中，具有多向分化潜能、低免疫原性和免疫调节特性的成体干细胞。除骨髓外，其亦可从几乎所有的成体组织中分离培养，如胎盘、脐带、脐血及脂肪组织。MSCs具有强大的免疫调节功能，可诱导免疫耐受，且促进造血和组织修复。研究表明，MSCs存在以下几个特性：抑制包括T、B淋巴细胞在内的多种同种免疫细胞的增殖反应[3]；影响免疫细胞的细胞因子分泌，从而诱导其抗炎作用[4]；可释放可溶性因子，参与免疫调节[5]。此外，MSCs不表达主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC）Ⅱ类分子，而主要表达MHCⅠ类分子，这使得其具有低免疫原性[6]。

由于具有多向分化潜能、免疫调节、造血支持以及低免疫原性、无免疫排斥等特点，近年来MSCs已在难治性和重症自身免疫性疾病的治疗中得到应用，为患者提供了安全有效的新治疗选择。

1 间充质干细胞移植治疗自身免疫性疾病机制

MSCs可通过抑制T淋巴细胞、B淋巴细胞、自然杀伤细胞（natural killer cells，NKs）和树突状细胞（dendritic cells，DCs）的增殖与活化，而发挥其免疫调节特性[7-8]。研究发现，SLE患者的MSCs存在数量改变、细胞骨架异常、迁移能力下降、多向分化潜能异常和基础细胞因子分泌异常等多方面的问题[9-10]。SLE患者MSCs免疫调节功能存在异常，使得其抑制T、B淋巴细胞活化，诱导抗体分泌及激活NKs的功能受损，从而导致疾病活动和器官损伤。目前认为，MSCs可抑制多类同种异体免疫细胞的增殖反应[11]，对T淋巴细胞、B淋巴细胞、巨噬细胞、DCs和NKs发挥免疫调节功能。此外，MSCs可通过分泌多种调节细胞因子发挥免疫调节作用，如白细胞介素（interleukin，IL）-4、IL-7、IL-10、γ-干扰素（interferon-γ，IFN-γ）、前列腺素 E2（prostaglandin E2，PGE2）等。

近期临床前研究结果进一步阐释了MSCs通过影响B淋巴细胞、T淋巴细胞和巨噬细胞参与免疫调节的机制。例如，已知异基因MSCs移植对B淋巴细胞有一定的直接或间接抑制作用。MSCs通过可溶性细胞因子影响B淋巴细胞表面趋化因子的表达[12-13]，从而发挥免疫调节作用。MSCs亦可通过与IFN-γ协同作用抑制B淋巴细胞发挥作用[14]。

SLE患者体内调节性T细胞（regulatory T cells，Treg）数目和功能均存在异常，Treg在SLE的发病中扮演重要角色。可溶性人类白细胞抗原G（soluble human leukocyte antigen，sHLA-G）可抑制T细胞增殖、上调Treg细胞水平[15-17]，是MSCs分泌的关键调控因子。本课题组近年来的研究提示[18]，SLE患者体内sHLA-G表达异常，MSCs可上调sHLA-G和Treg水平，可能是通过调控sHLA-G上调Treg水平来发挥免疫调节作用。此外，本课题组研究显示：MSCs还可通过调节狼疮转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）和PGE2的表达上调Treg并下调辅助性T细胞17（T-helper cell 17，Th17）水平以发挥治疗作用[19]。

巨噬细胞在SLE发病机制中扮演重要角色。SLE患者巨噬细胞表型、抗炎细胞因子表达、免疫调节能力和吞噬功能均存在异常。MSCs可改善SLE患者巨噬细胞表型、免疫调节能力和吞噬功能，但对促炎-抗炎相关因子的产生影响较小。该研究结果提示MSCs对SLE巨噬细胞的调控可能是MSCs发挥治疗作用的机制之一[20]。

综上所述，目前认为MSCs主要通过抑制T淋巴细胞增殖、抑制B淋巴细胞增殖分化、调节NKs活性和阻止DCs成熟，从而发挥其免疫调节功能，但目前MSCs发挥免疫调节的机制仍未完全阐明，有待进一步探究。

2 间充质干细胞移植治疗自身免疫性疾病的动物实验研究

2.1 治疗系统性红斑狼疮

本课题组动物研究结果表明：单用MSCs或合用环磷酰胺治疗SLE模型小鼠MRL/lpr效果优于单用环磷酰胺，分别表现在逆转狼疮小鼠多器官功能障碍和改善蛋白尿和肾脏病理损害方面[21-22]。此外，研究证实不同来源MSCs在狼疮模型小鼠研究中均可以控制模型鼠疾病进展，改善疾病表现：脐血来源MSCs也可有效缓解狼疮模型小鼠病情[23]；脂肪来源MSCs对于狼疮所造成的免疫系统损害有一定改善作用，可以减轻肾脏的损害[24]。

2.2 治疗类风湿关节炎

基础研究显示，腹腔注射MSCs能够有效缓解小鼠关节炎的症状[25]。骨髓来源、脂肪来源和脐血来源等多种MSCs移植治疗均能够有效缓解类风湿关节炎模型小鼠的症状[26-28]。既往研究认为，由于缺少免疫原性且具有显著的局部免疫抑制能力，来自脐带基质组织的MSCs可以更安全地用于同种异体移植，不需事先诱导激活即可在体内发挥其免疫调节作用，已逐渐替代骨髓来源MSCs[29]。脐带MSCs的特异性可能是由于基因和蛋白质表达谱存在差异，即免疫调节表面蛋白如CD200、CD273、CD274，细胞因子如 IL-1β、IL-8、白血病抑制因子（leukemia inhibitory factor，LIF）和TGF-β2 的表达增加[30]。

2.3 治疗多发性硬化症

MS是自身免疫相关性中枢神经脱髓鞘疾病。基础研究显示：MSCs通过抑制T淋巴细胞增殖，减少 INF-γ和肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）表达水平，进而改善自身免疫性脑脊髓炎模型小鼠的临床症状；此外，MSCs可聚集于外周免疫器官，使外周T 淋巴细胞发生免疫耐受［31-32］。研究发现，TGF-β和IL-4也参与MSCs对MS的免疫调节[33-34]。

3 间充质干细胞移植在治疗自身免疫性疾病中的临床应用

3.1 治疗系统性红斑狼疮

SLE是一种以自身抗体形成为主要表现并累及多器官多系统的自身免疫性疾病。SLE常见于育龄期女性，其临床表现复杂多样，确切发病机制尚未证实。目前SLE的主要治疗方案为糖皮质激素和免疫抑制剂，该方案对部分难治性狼疮患者疗效较差，且不良反应较多，对患者生存质量影响较大。

本课题组自2007年将异基因骨髓及脐带来源MSCs移植疗法应用于难治性SLE的治疗，并开展了相关临床研究。研究结果表明：MSCs移植临床疗效显著，可稳定患者病情，减少患者病情反复；患者接受MSCs移植后无排斥反应，MSCs具有良好的安全性[35-36]。其中一项研究对4名接受异基因骨髓来源MSCs移植治疗的患者进行为期12个月的随访，结果显示该疗法对难治性SLE患者的有效性[35]，患者SLE疾病活动度指数（systemic lupus erythematosus disease activity index，SLEDAI）显著下降。在此基础上，本课题组采用异基因骨髓及脐带来源MSCs移植治疗难治性SLE。2010年，15名难治性SLE患者接受骨髓来源异基因MSCs移植治疗。随访结果显示进行MSCs移植的15例患者疾病均得到控制[37]。随后的临床研究显示，脐带来源MSCs移植可显著缓解疾病发展进程[36]。

随后，本课题组进一步开展了异基因骨髓或脐带来源MSCs移植治疗SLE的Ⅱ期临床研究[38]。研究纳入87例难治性SLE患者，平均随访时间为27 个月。结果显示，MSCs移植治疗具有良好的临床安全性，无严重移植相关不良反应发生，第4年随访完全缓解率达50% ，整体生存率达94%。随后又进行了MSCs移植治疗SLE的多中心临床研究，共纳入4家中心的40名患者。研究结果显示，移植后总体生存率为92.5%，无严重移植相关不良反应发生[39]。

此外，本课题组针对9名难治性SLE患者长达6年的长期随访显示，MSCs输注之前和之后6年，血清肿瘤标志物未增加[40]。表明在这类患者中，同种异体脐带来源MSCs移植治疗具有良好的安全性。可见，对于难治性SLE，MSCs移植治疗有较好的安全性。

3.2 治疗类风湿关节炎

本课题组报道了一项纳入了4名RA患者的研究结果，该研究旨在确定MSCs移植治疗在难治性RA中的安全性和有效性[41]。4名RA患者接受了同种异体MSCs移植治疗，所有患者均处于疾病活动期。通过视觉模拟量表（visual analogue scale，VAS）、C反应蛋白、红细胞沉降率和28关节疾病活动评分（28 joint disease activity score，DAS-28）来进行疗效评估。结果显示，移植后1个月和6个月，4名患者中有3名患者的红细胞沉降率、DAS-28和VAS评分降低。其中2名患者在第6个月达到了欧洲抗风湿联盟规定的缓解要求[42]，研究中无严重不良反应发生。对于难治性RA，异体MSCs移植是安全的，但有效性和治疗机制还需研究阐明。

3.3 治疗其他自身免疫性疾病

在前期研究基础上，本课题组予5例重症系统性硬化症（systemic sclerosis，SSc）患者脐带来源MSCs移植治疗。MSCs移植后，所有患者皮肤厚度评分和生活质量评分都显著改善，血清抗核抗体水平显著下降，无患者出现移植相关不良反应。

Cohen等[43]通过对24名患者的试验，进一步评估自体MSCs移植治疗MS的可行性、安全性和耐受性。其中，10例患者为复发缓解型MS，14例患有继发性进行性MS。输注的平均细胞剂量为1.9×106个/kg，结果未发现严重的不良事件或疾病复发。截至2018年，所有针对MS的注册临床试验仍处于第1阶段或第2阶段，标准用法为静脉或鞘内注入MSCs 2×106个/kg。

除上述疾病外，目前国内外还采用异体MSCs移植治疗其他难治性自身免疫性疾病，包括干燥综合征（Sjogren's syndrome，SS）[44-45]、 皮 肌 炎/多 发性肌炎（dermatomyositis/polymyositis，DM/PM）[46]， 移植物抗宿主病（graft versus-host disease，GVHD）、克罗恩病（Crohn's disease，CD）、1型糖尿病（type 1 diabetes，T1D）、特应性皮炎（atopic dermatitis，AD）、实验性自身免疫性脑脊髓炎（experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE）和急性胰腺炎（acute pancreatitis，AP），均有良好的疗效。

针对SS患者的研究显示[44]，患者移植后临床症状明显缓解，疼痛评分、口干量表评分显著改善。移植后患者接受MSCs移植治疗的安全性[50]，共考察包括SLE、SS和SSc在内的患者共计404例，考察不良事件主要包括感染和恶性肿瘤。结果显示，患者5年和8年生存率分别为90.4%和88.9%，感染发生率为29.5%（119/404），严重感染发生率为12.9%（52/404），5例患者（1.2%）出现恶性肿瘤；45例患者死亡，移植相关死亡率为0.2%，研究发现最常见的死亡原因是疾病复发和与潜在疾病相关的并发症。可见，MSCs移植治疗对自身免疫性疾病具有良好的安全性。

4 展望

MSCs具有抗增殖、抗炎症特性，通过输注可抑制免疫细胞的活化，从而诱导免疫耐受，且具有不易发生免疫排斥反应，移植后感染、肿瘤发生率低等优点；其针对自身免疫性疾病的治疗已经取得了很多成果，为难治性自身免疫性疾病提供了新的治疗方法，具有良好的应用前景。但MSCs移植治疗自身免疫性疾病在临床上的应用尚处于初期阶段，其对不同自身免疫性疾病的调控机制尚未完全阐明，在临床应用中的给药途径、剂量、频次等问题均有待商榷，未来需要多中心的临床与基础研究来探明，形成指导性的共识或指南，指导临床合理应用。静态、动态唾液流率显著升高，干燥综合征疾病活动指数（Sjogren's syndrome disease activity index，SSDAI）显著改善。10例DM/PM患者（DM 4例，PM 6例）接受异体骨髓或脐带来源MSCs移植治疗，移植后患者总体疼痛评分及手工肌力评分较治疗前有明显改善。移植后6个月，患者血清肌酸激酶、血清肌酸激酶同工酶水平显著下降[46]。7例炎症性肠病（in flammatory bowel disease，IBD）患者接受骨髓或脐带来源MSCs移植治疗后腹泻频率降低、腹痛程度明显改善，疾病活动指数显著降低[47]。3例严重的皮肤和黏膜损伤的Stevens-Johnson综合征患者接受脐带来源MSCs移植治疗后，病变和糜烂皮肤开始脱落，黏膜溃疡逐渐愈合，随后，皮肤变干并开始结痂脱落，新皮肤生长；同时，红细胞沉降率、C-反应蛋白、白细胞水平均降至正常[48]。本课题组针对MSCs移植治疗自身免疫性疾病引起的终末期肝病开展了临床研究，共纳入26例自身免疫性疾病引起的肝硬化患者。移植后6个月、1年和2年，患者丙氨酸转氨酶平均值下降，总胆红素平均值下降，平均血清白蛋白水平有所改善，且无严重不良事件发生。可见，异体MSCs移植治疗对肝硬化患者有明显的疗效且具有良好的安全性，异基因MSCs移植治疗是治疗自身免疫性疾病所致肝硬化的一种潜在选择方案[49]。

此外，本课题组回顾性评价了自身免疫性疾病