間充質干細胞(mesenchymal stem cells,MSCs)大多存在于骨髓中,是一種較原始的骨髓基質細胞,參與骨髓造血微環(huán)境的形成,能夠支持造血細胞的生長、增殖、分化。它還是一種具有自我更新和多向分化潛能的干細胞,在適宜的條件下能夠被誘導分化成骨、軟骨、肌肉、神經、血管內皮等多種組織細胞。同時,MSCs 具有抑制 T 細胞增殖,抑制樹突狀細胞和調節(jié)性 T 細胞成熟、增殖,抑制細胞毒 T 細胞作用等多種免疫調節(jié)作用以及低免疫原性的特征。 MSCs 在自身免疫性疾病的應用研究 MSCs 具有的特性,尤其是免疫調節(jié)的作用,已經被應用到很多白身免疫性疾病的研究中,大量的體外實驗與動物實驗的研究證實了其治療前景。Zhang 等研究了人類骨髓來源間充質干細胞(human bone marrow mensenchymal stromal cells,hBMSCs)在實驗性自身免疫性腦脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis,EAE) 小鼠模型的治療作用,發(fā)現接受靜脈內 hBMSCs 注射的小鼠中樞神經系統(tǒng)中軸突的密度和神經生長因子(nerve growth factor,NGF)的表達均高于對照組,而實驗組小鼠的神經系統(tǒng)癥狀亦比對照組更輕,證實了 hBMSCs 對 EAE 小鼠的軸突保護作用。而 Kassis 等的研究表明,這一過程很可能得益于 MSCs 抑制針對髓鞘磷脂抗原的特異性淋巴細胞增殖等免疫調節(jié)作用。Gonzalez-Rey 等的研究證實了體外條件下,人脂肪細胞來源間充質干細胞(humanadipose-derived mensenchymal stem cells,hAMSCs)具有抑制類風濕關節(jié)炎(rheumatoid arthritis,RA)患者的 T 細胞功能,并可誘導產生減輕炎癥反應的特異性 T 調節(jié)細胞,減少滑膜與軟骨 T 細胞特異性炎癥反應,同時還可以減少 RA 患者滑膜細胞基質降解酶(matrixdegrading enzymes)的產生。這些研究都證實了 MSCs 的免疫調節(jié)、減少炎癥反應的作用在自身免疫病的應用可能。 臨床研究方面,Sun 等報道了 4 例對于環(huán)磷酰胺與糖皮質激素治療無效的系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus,SLE)患者,接受異體骨髓 MSCs 移植治療后 6~18 個月,其癥狀有明顯改善,SLE 疾病活動指數(SLE Disease ActivityIndex,SLEDAI)評分與尿蛋白水平亦有下降,且無明顯的不良反應。近年來,有很多關于 MSCs 在自身免疫性疾病的應用方面臨床試驗的相關報道。MSCs 在克羅恩?。–rohn's Disease,CD)以及多發(fā)性硬化中的應用,目前已有Ⅰ期臨床試驗正在進行。關于其用于治療 1 型糖尿病、血管炎、SSc、SLE 等自身免疫性疾病的臨床試驗,目前也正在設計討論中。而在 MSCs 應用于系統(tǒng)性硬化(systemicsclerosis,SSc)的研究中,人們則發(fā)現了其更多方面的作用機制。 MSCs 的血管內皮分化能力受損:SSc 的病理改變 SSc 是一類以皮膚和內臟器官異常纖維化和血管功能障礙為特征的一類自身免疫性疾病,多伴有雷諾現象。除皮膚外,該病可造成肺間質、心、肺動脈、腎臟血管、消化道等多處受累,病變特征多種多樣。但其共同的病理基礎均為成纖維細胞代謝障礙導致的膠原與基質蛋白異常增生、血管的損傷與減少、免疫系統(tǒng)的異常激活與自身免疫。其中血管內皮的損傷以及新生血管形成(vasculogenesis)障礙與 MSCs 的改變息息相關。 在 SSc 中,血管損傷導致的組織缺氧,并沒有激發(fā)正常的新生血管生成的過程。這與血管內皮前體細胞(endothelial progenitor cells,EPCs)數量的改變有很大關系。EPCs 是一類在新生血管形成中起重要作用的細胞。近來研究發(fā)現,血中 EPCs 水平在 SLE、RA 等風濕性疾病中都有減少,并且監(jiān)測到在包括 SSc 在內的許多風濕性疾病中,EPCs 的增生分化功能減低,凋亡增加。另有研究表明,SSc 患者的 EPCs 數量較正常人少,這造成了血管生成的障礙,從而導致患者局部微循環(huán)障礙。而 EPCs 則來源于 MSCs 的分化。這提示在 SSc 患者中,可能存在 MSCs 的血管內皮分化過程損傷。 Cipriani 等的研究證實了這一點。他們對比了 7 例嚴重彌漫型 SSc 患者和 15 名健康人的骨髓 MSCs 在體外培養(yǎng)條件下的一些特性,結果發(fā)現:在 MSCs 的增殖能力、形成成纖維細胞集落形成單位(colony-forming unit-fibroblastoid,CFU-F)的能力、成骨細胞分化、脂肪細胞分化等方面,SSc 患者與健康人對照組并無顯著差異。而在與新生血管形成相關的血管內皮生長因子受體 2(vascularendothelial growth factor receptors-2,VEGFR-2) 、CXC 趨化因子受體 4(CXC receptor-4,CXCR4)等的表達上,SSc 患者 MSCs 的陽性率顯著低于健康對照組。在對血管內皮生長因子(vascularendothelial growth factor,VEGF)、基質細胞衍生因子 1(stromal cell-derived factor 1,SDF-1)等血管形成相關因子的趨化能力以及形成毛細血管網的能力上,SSc 患者 MSCs 也顯著低于健康對照組。同時,他們還研究了在體外條件下經過 VEGF 等支持因子的處理后,形成的內皮樣 MSCs(endothelial-like MSCs,EL-MSCs)的這些特性。結果表明.SSc 患者 EL-MSCs 的 VEGFR-2、CXCR4 的表達率有顯著提高,并且對 VEGF、SDF-1 等的趨化能力增強,在給予 VEGF 及 SDF-1 刺激后,形成毛細血管網的能力也顯著增強。值得注意的是,之前有研究表明,早期 SSc 患者體內可檢測到 VEGF 的升高,但這并不能完全使患者生成正常的血管,而會生成一些混亂的無功能的毛細血管網,這提示在 SSc 患者體內尚有其他影響因素,例如這個實驗中看到的 SSc 患者 MSCs 的 VEGFR-2 表達缺陷。 綜上,在 SSc 患者中,MSCs 的血管內皮分化能力受損,導致血管內皮損傷后,新生血管形成障礙。而在體外經過某些因子,如 VEGF、SDF-1 等的處理后,SSc 患者的 MSCs 在血管內皮分化方面的能力有顯著提高。這一病理過程的證實有望為 SSc 的治療提供新的思路。 SSc 患者 MSCs 的表型和功能特征 從 Cipriani 等的研究中可以看出,盡管 SSc 患者的 MSCs 血管內皮分化能力受到損害,但其增殖能力、成骨細胞分化、脂肪細胞分化等方面均與健康對照組無差異。而 Larghero 等對 SSc 患者 MSCs 的更多表型和功能特征進行了研究,這也為 MSCs 應用于 SSc 的治療提供了更多的理論可能。該項研究選取 12 例 SSc 患者和 13 名健康人,研究了他們的骨髓 MSCs 的一些表型和功能特征。結果發(fā)現:SSc 患者與健康對照者的 MSCs 在免疫表型、形成 CFU-F、成骨細胞與脂肪細胞的分化能力上并無顯著性差異。此外,通過加入同樣的造血干細胞(CD34+),在同樣的環(huán)境中培養(yǎng),證實 SSc 患者 MSCs 亦具有與健康對照 MSCs 相同的支持造血細胞功能的作用。同時,通過二者相似的抑制外周血單核細胞(peripheral blood mononuclear cell,PBMC)增殖的作用,證實了 SSc 患者 MSCs 具有正常的免疫調節(jié)作用。 自體造血干細胞移植與 MSCs 移植在 SSc 的應用 近年來,白體造血干細胞移植(hematopoieticstem cell transplantation,HSCT)和 MSCs 移植治療自身免疫病均有相關的報道,亦有相關的研究對比了 MSCs 移植與 HSCT 在 SLE 治療中的應用。在 SSc 治療方面,歐洲抗風濕病聯盟(European LeagueAgainst Rheumatism,EULAR)與歐洲血液骨髓移植組織(European Group for Blood and Marrow Transplan-tation,EBMT)聯合組織了一項 HSCT 治療難治性、早期內臟受累的嚴重 SSc 的研究(國際硬皮病白體干細胞移植試驗,Autologous Stem Cell TransplantationInternational Scleroderma Trial,ASTIS Trail),結果表明 HSCT 治療對降低患者死亡率、緩解癥狀上有明確的療效,其安全性也得到了證實。 關于 MSCs 移植治療 SSc,目前也已有相關的個案報道。2008 年 Christopeit 等報道了 1 例嚴重進行性 SSc 患者,接受異體 MSCs(CD137 配型相同)治療后,其手足潰瘍等癥狀得到明顯改善,其安全性也得到證實。2009 年顧菲等報道,應用人臍帶 MSCs 移植治療 1 例難治性 SSc 合并下肢潰瘍的患者,短期療效較為顯著。 MSCs 的抗淋巴細胞增殖、抗炎和免疫調節(jié)作用,已經被應用于移植物抗宿主?。╣raft-versus-host disease,GVHD)的治療中,Zhou 等報道了 4 例白血病治療中的造血干細胞移植后硬皮病樣移植物抗宿主?。╯clerodermatous chronic GVHD,ScGVHD)患者,應用異體 MSCs 治療,取得良好效果,并未監(jiān)測到病情復發(fā)。此外,MSCs 具有支持造血細胞功能的作用。在 HSCT 治療中,患者新的造血作用與免疫重建的過程需要 CD34+ 細胞(即白體移植造血干細胞)和骨髓基質細胞(分化白 MSCs)二者的共同作用。可見,MSCs 支持造血功能及免疫調節(jié)作用,為 MSCs 移植和 HSCT - 同應用于 SSc 的治療提供了理論可能。 總結及展望 首先,MSCs 的血管內皮分化能力受損,是 SSc 的病理改變的原因之一。在體外經過 VEGF、SDF-1 等因子的處理后,SSc 患者的 MSCs 在血管內皮分化方面的能力有顯著提高,而體外實驗中 SSc 患者 MSCs 免疫表型、增殖能力、免疫調節(jié)作用等與正常對照并無差別。這些體外實驗的研究結果為以 MSCs 體外培養(yǎng)后白體移植的方式治療 SSc 提供了理論依據。 其次,MSCs 支持造血功能的作用和免疫調節(jié)作用,使 MSCs 移植可能在未來與 HSCT 一起成為 SSc 的一種治療方式。MSCs 的低免疫原性也可保證移植后其能夠正常的發(fā)揮功能。 總之,MSCs 作為具有多種分化能力的干細胞以及免疫調節(jié)細胞,可能在 SSc 的病理過程和治療中起到重要作用?,F有的研究多停留在體外實驗和理論支持水平,臨床治療上的應用也僅限于個案報道。隨著研究的進一步深入,MSCs 在未來可能為 SSc 提供新的治療方法。
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