间充质干细胞对类风湿关节炎适应性免疫细胞的调节作用

张卓君 李 芳 李 欣

类风湿关节炎(rheumatoid arthritis，RA)是一种病因未明的以滑膜增生、炎性细胞浸润、关节骨和软骨的进行性损伤以及多器官受累为主要特征的自身免疫性疾病。RA不受控制的进行性炎症和关节损伤使患者出现不可逆的关节畸形，降低患者的生活质量。尽管临床上已常规使用改善病情的抗风湿药及生物制剂来预防或延缓疾病的进展，但有研究发现，这些药物的不良反应及逐渐产生的耐药性不利于疾病的治疗[1]。由此可见，目前仍缺乏有效的治疗RA的方法。

间充质干细胞(mesenchymal stem cells，MSCs)长期以来被认为是一种具有自我更新及多向分化潜能的干细胞类型，但后来的研究发现，MSCs具有低免疫原性及较强的免疫抑制作用。MSCs低表达MHCⅠ类分子且缺乏MHCⅡ类分子和共刺激分子的表达，不易被免疫系统识别，从而具有较低的免疫原性。MSCs可以抑制T淋巴细胞和B淋巴细胞的增殖和发育，诱导调节性T细胞的产生，促进M2巨噬细胞的极化，削弱树突状细胞的功能，并抑制自然杀伤细胞的成熟[2]。而MSCs这些作用的发挥，是通过细胞接触或分泌可溶性因子实现的。本文重点介绍MSCs对参与RA发生、发展的部分T、B淋巴细胞的调节作用及其可能的机制。

一、T淋巴细胞

T淋巴细胞主要参与细胞免疫，其主要功能是释放细胞因子、参与抗原递呈以及直接杀伤靶细胞。MSCs能够抑制T淋巴细胞的增殖、分化、迁移及炎性细胞因子的释放，同时诱导具有免疫调节功能的T细胞，从而发挥免疫抑制作用。大量研究证实，CD4+T辅助细胞参与RA的病理过程，其中Th1/Th2及Th17/Treg比值的失衡与RA的疾病活动密切相关，除此以外，还有研究发现，Tfh细胞和以Vγ9Vδ2+T细胞为代表的异质性γδT细胞与RA的发生密切相关[3,4]。因此，以下重点阐述MSCs对这些免疫细胞的调节作用。

1.调节性T细胞(regulatory T cell,Treg)：Treg细胞通常表现为FOXP3+CD4+CD25+表型，通过细胞接触与分泌白细胞介素-10(interleukin-10，IL-10)、转化生长因子-β(transforming growth factor，TGF-β)等免疫抑制性细胞因子发挥免疫抑制作用，从而诱导免疫耐受及维持免疫稳态。有研究发现，MSCs通过上调胶原诱导关节炎(collagen induced arthritis,CIA)小鼠Treg细胞FOXP3启动区转录因子Helios表达，促进Treg细胞的增殖及IL-10、TGF-β的分泌，并呈剂量依赖性，而Treg细胞分泌的TGF-β还可诱导T淋巴细胞上发挥免疫抑制活性的FOXP3的产生。本研究还发现，骨髓来源的MSCs的这种调节作用优于脂肪及脐带血来源的MSCs[5]。MSCs促进Th1和Treg细胞向炎性组织内迁移及其在引流淋巴结内的优先积聚，同时还能在不改变Ⅱ型胶原抗体水平的情况下调节Th17/Treg的平衡，而这可能与MSCs诱导的IFN-γ+Th1细胞诱导CIA小鼠内源性吲哚胺2,3-双加氧酶(indoleamine 2，3 dioxygenase，IDO)的产生有关[6]。Vasilev等[7]研究发现，脂肪间充质干细胞(adipose mesenchymal stem cells，AD-MSCs)通过分泌可溶性因子PGE2、IL-6、sVEGF-A、CCL2促进中、高疾病活动度RA患者外周血单个核细胞中CD4+FOXP3+T细胞增殖。一项关于RA的体内Ⅰa期临床试验中发现中度活动的RA患者在静脉注射脐带间充质干细胞(umbilical cord mesenchymal stem cells，UC-MSCs)后，其外周血产生IL-10的Treg细胞的数量显著增加[8]。由此可知，无论在体内、体外，MSCs均能诱导Treg细胞产生，从而诱导免疫耐受。

2.辅助性T细胞17(T helper cell 17，Th17)：Th17细胞是CD4+辅助性T细胞的一个独特亚型，其定义与其分泌IL-17有关，而IL-17与机体对感染因素的防御及多种自身免疫性疾病的发生、发展相关。值得注意的是，Th17细胞的活性受Th1和Th2型细胞因子的调节。MSCs通过上调转录因子FOXP3的表达及下调RORγt的表达促进Treg细胞的分化及抑制RA患者外周血Th17细胞的分化，从而调节Th17/Treg的平衡，并促进TGF-β的分泌及抑制IL-17的分泌[9]。研究发现，AD-MSCs促进CIA小鼠脾脏内T淋巴细胞向引流淋巴结的迁移并促进Th17细胞向分泌IL-10的调节表型转变[10]。MSCs还能通过释放依赖于IL-6的PGE2诱导宿主的Th1/Th17反应向Th2反应转变，从而减轻宿主的炎性反应[11]。在骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells，BM-MSCs)与PBMC共培养的实验中发现，Th17细胞的增殖受到抑制，而这可能与BM-MSCs分泌的趋化因子CCL2有关[12]。MSCs除了分泌可溶性因子抑制Th17细胞的增殖和功能外，还可通过细胞接触依赖机制将线粒体转移入记忆性Th17细胞使其表达FOXP3获得抗炎表型[13]。

3.滤泡辅助T细胞(T follicular helper cell，Tfh)：Tfh细胞表达C-X-C趋化因子受体5(C-X-C chemokine receptor type 5，CXCR5)、诱导共刺激分子(induced costimulatory molecule，ICOS)、程序性细胞死亡蛋白1(programmed death protein-1，PD-1)、CD40配体(CD40 ligand，CD40L)等分子，主要位于次级淋巴组织的B淋巴细胞滤泡，参与B淋巴细胞生发中心的形成。Tfh细胞通过分泌IL-21作用于IL-21受体促进B淋巴细胞分化为抗体形成细胞，从而产生抗体参与免疫反应，因此，Tfh细胞的功能失调及其相关分子的过度表达或缺失都有可能导致自身免疫病或免疫缺陷的发生[14]。有研究发现，RA患者外周血Tfh细胞的数量明显增加，并与血清IL-21、抗环瓜氨酸多肽抗体水平及疾病活动度呈正比，这表明Tfh细胞可能与RA的发病机制及疾病进展相关[3]。Liu等[15]研究发现，UC-MSCs通过分泌IDO抑制Tfh细胞的增殖、分化及其功能，但不促进其凋亡。同时，Tfh细胞分泌的IFN-γ还能诱导UC-MSCs分泌IDO，这进一步增强了MSCs的免疫抑制活性，从而进一步延缓RA的进展。MSCs通过分泌PGE2与CD4+T细胞上的前列腺素受体EP2、EP4结合，从而抑制CIA小鼠外周血CD4+CXCR5+ICOS+Tfh细胞的增殖，减轻炎性反应[16]。

4.辅助性T细胞1(T helper cell 1，Th1)/辅助性T细胞2(T helper cell 2，Th2)：Th1细胞主要分泌IFN-γ、TNF-α、IL-2等Th1型细胞因子，并与RA等多种自身免疫性疾病的发生、发展相关。Th2细胞主要分泌IL-4、IL-6、IL-10等Th2型细胞因子，它们参与了B淋巴细胞的活化，并能抑制Th1细胞的增殖。MSCs通过分泌半乳糖凝集素1抑制Th1细胞的增殖和分化及促进Th2细胞的增殖和分化[17]。MSCs还能通过促进Th1细胞向分泌IL-10的免疫表型转化及通过抑制其他CD4+T细胞上的IFN-γ受体的功能抑制其增殖，从而减轻与Th1细胞相关的炎性反应[18]。Luz-Crawford等[19]研究发现，MSCs抑制CIA小鼠Th1和Th17细胞分化并促进淋巴结及脾脏中Th2相关细胞因子IL-5、IL-10、IL-13的分泌，最终调节Th1/Th2的平衡，从而延缓CIA的进展。

5.Vγ9Vδ2+T细胞：γδT细胞是RA患者血清和滑液中炎性细胞因子的重要来源，其中，Vγ9Vδ2+T细胞分泌高水平的IFN-γ、IL-17加重炎症和免疫功能紊乱[4]。Vγ9Vδ2+T细胞在RA患者的血液及关节滑液中大量存在，可将抗原递呈给初始CD4+T细胞并激活更多的效应T细胞引起过度免疫反应。MSCs能够抑制Vγ9Vδ2+T细胞增殖、细胞毒作用和细胞因子的产生。UC-MSCs通过抑制Vγ9Vδ2+T细胞表面FasL及肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体的表达抑制其细胞溶解反应，同时不影响Vγ9Vδ2+T细胞的凋亡[20]。MSCs释放的环氧化酶-2(cyclooxygenase-2，COX-2)依赖的PGE2作用于Vγ9Vδ2+T细胞上的受体EP2和EP4抑制Vγ9Vδ2+T细胞增殖并抑制其IFN-γ及功能酶颗粒的释放，这一过程与共培养的MSCs的数量相关[20,21]。由此可见，MSCs通过抑制炎性细胞因子的产生和改变Vγ9Vδ2+T细胞的活性抑制Vγ9Vδ2+T细胞介导的免疫应答，从而减轻机体的过度免疫状态，并最终预防自身免疫病的发生及延缓RA的进展。

二、B淋巴细胞

B淋巴细胞除了在T淋巴细胞及抗原刺激下分化为浆细胞产生抗体参与体液免疫外，还可分化为调节性B细胞参与免疫抑制过程。RA除了累及全身多关节外，还累及关节外器官和组织，而B淋巴细胞参与了这一过程。有研究发现，RA患者受累关节的异位淋巴滤泡组织分泌的抗环瓜氨酸多肽抗体与RA的疾病活动相关[22]。

1.浆细胞：浆细胞是参与适应性免疫的B2细胞分化形成的抗体形成细胞，与RA的疾病活动相关。MSCs通过COX-2途径抑制B淋巴细胞的增殖和成熟，从而减轻与B淋巴细胞相关的炎性反应[23]。另外，MSCs通过抑制B淋巴细胞表面早期活化标志物CD69和共刺激分子CD86的表达来抑制B淋巴细胞的活化，并抑制B淋巴细胞对T淋巴细胞的抗原递呈功能的调节作用[24]。Corcione等[25]研究发现，MSCs可通过分泌可溶性抑制因子将B淋巴细胞阻滞于G0/G1期，从而抑制B淋巴细胞的增殖，但不诱导其凋亡。同时，BM-MSCs释放可溶性因子上调PAX5的表达及下调B淋巴细胞终末分化主要转录调节因子Blimp-1抑制B淋巴细胞向浆细胞的终末分化[26]。MSCs可通过抑制B淋巴细胞分泌IL-4来抑制效应B细胞的活化，同时诱导B淋巴细胞向分泌IL-10的调节性B细胞表型转化，进一步加强MSCs对B淋巴细胞活化的抑制作用[24]。Gowhari等[27]研究发现，自体 BM-MSCs通过抑制难治性RA患者体内促进B淋巴细胞分化和存活的B淋巴细胞活化因子(B-cell activating factor，BAFF)、增殖诱导配体(a proliferation-inducing ligand，APRIL)的产生及抑制B淋巴细胞表面受体BAFF受体3(BAFF receptor，BR3)、B淋巴细胞成熟抗原(B cell maturation antigen，BCMA)、跨膜激活剂和钙调亲环素配体相互作用分子(interaction molecules between transmembrane activators and calmodulin ligands，TACI)的表达抑制B淋巴细胞的增殖和分化，同时抑制抗环瓜氨酸多肽抗体的产生，从而抑制B淋巴细胞介导的体液免疫，最终缓解RA的症状。除此以外，MSCs还可通过抑制Tfh细胞的功能间接抑制B淋巴细胞向浆细胞分化及IgM、IgG的合成[15]。

2.调节性B细胞(regulatory B cell，Breg)：Breg细胞包括多种亚型，除了分泌IL-10发挥免疫调节作用外，还能通过分泌IL-35抑制炎症性Th1细胞和Th17细胞的分化及诱导Treg细胞和Breg细胞的增殖，从而抑制自身免疫性疾病的发生和延缓疾病进展[28]。MSCs可通过趋化因子SDF-1α及其受体CCR7途径直接促进CD19+IL-10+Breg细胞的增殖，从而产生免疫抑制微环境[29]。Luz-Crawford等[30]研究发现，BM-MSCs通过分泌白细胞介素-1受体拮抗剂(interleukin-1 receptor antagonist，IL-1RA)抑制B淋巴细胞向分泌IgG的CD19+CD138+浆细胞的分化，同时促进B淋巴细胞分泌IL-10，这可能与IL-RA促进产生IL-10的Breg样细胞的分化有关，而在CIA小鼠体内，BM-MSCs仅能抑制B淋巴细胞的成熟和分化，未观察到产生IL-10的Breg样细胞的显著增加。这种差异可能与BM-MSCs所处的炎症微环境有关。

三、展 望

RA所致的关节畸形严重影响患者的生活质量，目前的治疗方式不能有效缓解患者的关节症状。因此，寻找新的治疗方式势在必行。MSCs可以抑制促炎T细胞(Th1、Th17、Tfh等)、B淋巴细胞的功能和诱导具有调节表型的T细胞(Th2、Treg)、Breg细胞而发挥免疫抑制功能。另外，MSCs的免疫调节作用还呈剂量依赖性，MSCs数量过多或过少都不会达到预想的结果。目前，无论从RA炎症模型到RA患者，还是由体外实验到体内研究，MSCs对RA的有益作用都得到了逐步确认。但是，关于MSCs的研究大多还是动物实验，由于动物和人体基因的差异，不同物种的MSCs的免疫调节作用可能不完全相同，除此以外，MSCs的免疫调节机制尚未完全清楚，因此，对于MSCs对RA的治疗作用仍有待于进一步研究。但MSCs必将会对治疗RA、提高RA患者生活质量产生重要的临床意义。