间充质干细胞与变应性鼻炎治疗

张嘉诚 余少卿

变应性鼻炎（Allergic Rhinitis,AR）是一种常见的由变应原所激发的气道慢性炎症性疾病，临床表现为鼻痒、流涕、打喷嚏和鼻塞[1]。中国AR标准化患病率从2005年报道的11.1%上升到2011年的17.6%[2]。究其原因并不完全清楚，主流观点认为是与遗传素质和环境因素有关。目前AR首选治疗方法是避免接触变应原，再者就是要配合药物治疗以及特异性免疫治疗。虽然治疗方法及方案已基本成熟，但在实际运用时均有其局限性，也有部分患者对以上疗法均无良好的反应。近年来，干细胞疗法发展迅速，尤其是间充质干细胞（Mesenchymal Stem Cells,MSCs）已经在AR模型动物上取得了可观的疗效，为AR的治疗带来了新的机遇。因此，本文就MSCs在AR的治疗领域的研究进展作一综述，分析其目前存在的缺陷并展望其前景。

1 MSCs的一般生物学特性

干细胞是一类具有高度增殖、自我更新，并有多向分化潜能的细胞。主要包括了胚胎干细胞和成体或组织干细胞，具体来说是位于胚囊内部、乳腺、前列腺、肠道、卵泡和卵巢表面上皮、血液、肌肉、骨骼及神经等组织中的干细胞[3]。MSCs可以长期处于可逆的生长停滞状态[4]，当机体为了维持组织稳态、修复损伤组织，干细胞可以分化为软骨、骨、骨骼肌、肌腱、脂肪、真皮等中胚层细胞[5]。甚至在体外实验中，经纯化的干细胞可以分化为三个胚层所有类型细胞[5]。而在静止期产生的细胞废物可以通过细胞自噬清除。自噬对于维持干细胞代谢、自我更新和分化有重要意义[6，7]。MSCs除有上述干细胞的一般特性外，本身还有来源简单丰富，便于储存，可重复使用治疗，低致瘤性[8]等优势，同时它的有效性及安全性已经在许多临床试验中得到验证[9]。

2 MSCs具有低免疫原性及免疫调节作用

MSCs在免疫反应中可通过逃避免疫识别的方式表现出低免疫原性，其主要机制为人MSCs表面表达MHC-Ⅰ类分子，不表达MHC-Ⅱ类分子和B7-1、B7-2，CD40、CD40L等共刺激分子[10]。使得辅助T细胞（Th细胞）无反应，促成免疫耐受形成。MHC-Ⅰ类分子还能通过MHC-Ⅰ与NK细胞表达的杀伤抑制受体（KLR）亲合力增强使NK细胞杀伤作用下调从而保护MSCs[11]；MSCs的免疫调节作用主要表现在抑制T细胞的增殖以及移植物和宿主的免疫反应。现阶段对于MSC的这种免疫调节作用的机制并不十分明确，但一些研究显示MSC在不与淋巴细胞接触的情况下仍能抑制其增殖，由此推测MSC可能是通过产生一些可溶性细胞因子介导这一作用，例如IL-10、TGF-β1、PGE2、IL-2[12]等。体外试验中，发现骨髓间充质干细胞（BMSC）可上调CD4+CD25+调节T细胞比例[13]，也可以抑制树突状细胞（Dendritic Cell,DC）成熟，减少其分泌IL-12，减弱其刺激同种异体T细胞增殖的能力[14]。提示上调CD4+CD25+调节T细胞的比例以及抑制DC分化成熟也可能是其发挥免疫调节作用的潜在机制。另外，Wu Ling-qi等[15]的研究显示，MSCs对于B细胞同样有抑制作用，且这种抑制作用同样与细胞间的相互作用和MSCs分泌的可溶性细胞因子有关。

3 MSCs对过敏性疾病的抗炎及抗过敏作用

MSCs由于其抗炎及抗过敏特性已经成为多种过敏性疾病的潜在疗法，并得到一定程度的研究，例如哮喘、AR、特应性皮炎、过敏性结膜炎等[16]。目前MSCs的发挥治疗效果公认的途径是通过旁分泌例如血管内皮生长因子（vascular endothelial growth facto,VEGF）、胰岛素样生长因子-1（insulin-like growth factor-1,IGF-1）、转化生长因子-β（Transforming growth factor-β,TGF-β）等因子[17]来发挥作用。具体机制方面有部分研究发现MSCs可抑制原始CD4+T细胞向Th17细胞方向分化，减少IL-17水平[18]，并诱导Foxp3的转录增加Treg细胞数量来发挥抗炎作用。其他如在哮喘治疗中，有文献报道显示人骨髓间充质干细胞（Bone Marrow MesenchymlStem Cell,BM-MSCs）可以通过诱导M2型巨噬细胞和TGF-β分泌来抑制哮喘发展[19]。Takeda等[20]对其发生机制进一步研究，提出了IFN-γ激活MSCs，增加CCL2的表达和单核细胞向肺的募集对于MSC抑制气道炎症是至关重要的观点。MSCs同样拥有抗过敏的作用，例如在过敏性哮喘的研究中，MSCs可以通过缓解气道高反应性及抑制Th2等免疫细胞数量，相应地抑制相关细胞因子的表达，从而减少嗜酸性粒细胞浸润。这种通过纠正Th1/Th2失衡抗过敏机制同样在AR中发挥着重要作用，同时MSCs可以抑制与炎症细胞浸润相关的IL-25、IL-33和嗜酸性粒细胞趋化因子的水平[21]，而在过敏性皮肤病中MSCs可以通过抑制肥大细胞浸润和脱颗粒发挥抗过敏作用[22]。综上可见MSCs抗炎及抗过敏作用发挥的机制是一个复杂的网络，有待于进一步深入研究。

4 MSCs治疗AR的研究

近年来MSCs疗法在多种组织器官、多种疾病中均取得研究成果提示了其对AR治疗的可能性。并被提议为治疗AR的新疗法[23]。现阶段的动物试验以及细胞共培养试验报告一定程度上证明了这一点。目前的研究显示不同来源的MSC通过不同途径进入机体后可以有效在鼻黏膜部位归巢，通过多种机制有效缓解嗜酸性粒细胞、中性粒细胞等炎性细胞在局部黏膜的浸润，减少IgE、组胺、白三烯的释放[24]，并在主观上可以观测到实验动物的AR症状明显缓解。下文将具体介绍现阶段的干细胞治疗AR的研究。

现阶段辅助T细胞的免疫失衡机制是较为公认的AR等过敏性疾病的主要发病机制[25]，其他的机制例如鼻黏膜上皮细胞损伤、上皮源性细胞因子的分泌、Ⅱ型固有淋巴细胞的作用等[26]。而MSCs主要是发挥其免疫调节作用，即纠正各种辅助T细胞的免疫失衡来缓解AR症状。具体作用方式正如上文提到的，主要通过与T细胞接触以及分泌多种可溶性细胞因子的方式来发挥免疫调节的作用，其中分泌细胞因子的方式可能更为关键[27]。Fu等[28]的研究显示人诱导性多能干细胞（Human Induced Pluripotent Stems,iPSCs）所衍生的MSC能通过诱导Treg增殖调节T细胞表型而达到抑制Th2细胞的作用。同样Fan等[27]也在实验中发现在排除例如细胞因子等其他刺激后，iPSCs-MSC可以通过促进静息态淋巴细胞的增殖，激活CD4+CD8+T细胞以及上调Treg来调节Th1/Th2细胞的免疫失衡，并确定通过NFκB途径是发挥该种作用分子机制之一。该种免疫调节可以反映在Th1/Th2细胞所分泌对应的细胞因子的比例变化中，例如DAI等[23]通过收集人脱落乳牙干细胞进行体内及体外实验，结果显示MSCs可以小鼠鼻部症状及鼻黏膜炎症细胞浸润情况明显改善，并可以抑制T细胞增殖，诱导Treg细胞的扩增，上调IFN-γ、IL-10、TGF-β1水平，下调IL-4和IL-17A的水平，并且各因子所对应的mRNA同样产生了相关性改变。疗效上相较于单纯的骨髓间充质干细胞，人脱落乳牙干细胞在部分研究中可以产生更好的效果。在另一项研究中，Kan等[29]使用人脐带间充质干细胞通过尾静脉及腹腔注射的方式处理小鼠的得到了类似的结果，并且结果显示尾静脉注射效果优于腹腔注射。其他例如Ebrahim等[30]在一项使用ADSC干预AR大鼠与孟鲁司特干预的对比实验、Yang等[31]使用小鼠鼻黏膜来源的干细胞干预AR小鼠、Zhao等[32]使用BMSC干预AR小鼠的实验中均可以检测到类似的结果。分子机制方面也有研究发现MSC缓解AR症状可能是通过MAP激酶磷酸化，p65的易位以及NFAT1的激活等分子途径发挥作用[33]。总而言之，上述的研究均在非临床的试验中证明了MSCs治疗AR的潜力及有效性。

5 展望

目前运用间充质干细胞治疗AR仍处于动物试验阶段，临床试验方面研究文献较少，且其治疗效果仍不明确。但MSC本身的低免疫原性、免疫调节及抗炎作用，理论上对于AR这种外界变应原作用于机体的异常免疫反应是有一定的治疗前景的，而且多数的动物试验均取得了可喜的结果。但是对于MSC的给药策略的优化，安全风险的评估，短期及长期疗效的对比等方面还需要更深的研究，以期待其能早日应用于临床，更好、更方便地缓解AR患者的症状。