骨髓间充质干细胞联合干细胞因子治疗炎症性肠病

连丽莹，曲 波，金世柱，祝 芳，仝甲钊

哈尔滨医科大学附属第二医院消化内科，黑龙江 哈尔滨150086

炎症性肠病(inflammatory bowel disease，IBD)是一种可累及全身原因未明的慢性非特异性肠道炎症性疾病，包括溃疡性结肠炎(ulcerative colitis，UC)和克罗恩病(Crohn's disease，CD)，且多为青壮年发病，并发症多。目前，其发病率有逐年上升趋势，在亚洲，UC 的年发病率为1.0/10 万～2.0/10 万，CD 的年发病率为0.5/10 万～1.0/10 万，传统治疗药物包括5-氨基水杨酸、糖皮质激素、免疫抑制剂等，可有效缓解部分症状，但其远期疗效欠佳，难以维持长期缓解，且不能有效缩短IBD 的自然病程。如今，许多学者将干细胞用于炎性肠病的治疗中，并已取得良好的效果。因此，干细胞移植联合干细胞因子疗法给IBD 的临床治疗带来了全新的思路。

1 骨髓间充质干细胞和IBD 的治疗现状

1.1 骨髓间充质干细胞 间充质干细胞具有自我更新和可分化为多种组织的能力，它来源于骨髓和成人组织，包括骨骼肌、脂肪组织、脐带、滑膜、循环系统、牙髓。Friedenstein 等［1］首次报道这种附着的，独立于骨髓的细胞，这些细胞可以分化为中胚层系细胞，如心肌细胞、脂肪细胞、软骨细胞和成骨细胞［2］。

最近有报道表明，骨髓间充质干细胞具有促进组织修复、促进增殖、分化内源性组织、减少炎症、减轻免疫反应和较强的体外增殖能力等特点［3］。因为骨髓间充质不引起免疫反应，所以它是良好的同种异体器官，并具有组织修复功能。骨髓来源间充质干细胞显示出可以改善组织损伤、提高肺损伤后的肺功能［4］，能改善肾脏疾病［5］、糖尿病［6］、心肌梗死［7］、肝脏损伤［8］和神经障碍［9］。随着对间充质干细胞的深入研究，已经开始将其应用于多种疾病的治疗，如类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮、Ⅰ型糖尿病、支气管哮喘及多发性硬化等。

1.2 IBD 的治疗现状 IBD 可有持续或反复发作的腹痛、腹泻、黏液脓血便等临床表现。其病情易反复，迁延不愈，可致中毒性巨结肠、直结肠癌变等严重并发症，被世界卫生组织列为世界难病之一。从近年来流行病学资料看，该病的发生率逐年增加，尤以亚非国家较为显著。在亚洲，UC 的年发病率为1. 0/10 万～2.0/10万，CD 则为0.5/10 万～1.0/10 万［10］。中国推测UC 和CD 的患病率分别为1. 6/10 万和1. 4/10 万［11］。

虽然IBD 的病因尚不清楚，但随着对其生理病理学深入认识，治疗方法也有所改善。5-氨基水杨酸、糖皮质激素、甲氨蝶呤和环孢素可用于缓解病情。1998年将抗肿瘤坏死因子用于IBD 的治疗现已收到了良好的效果，其作用包括改善患者预后、减少住院次数、减少外科手术的可能、提高患者生活质量。尽管人们努力优化现有药物，但从当前的形势来看远期效果并不理想。大约1/3 的CD 患者对抗肿瘤坏死因子的治疗无反应，约10%的CD 患者对用于治疗IBD 的药物均无反应。在使用抗肿瘤坏死因子有效的患者中，一部分在治疗后期会出现短时间的无反应现象，他们需要优化或切换到另一个生物制剂。因此，出现了抗凝治疗、干细胞移植等新的治疗方法。

2 骨髓干细胞联合细胞因子治疗IBD 的机制

Drakos 等［12］首次报道了应用干细胞移植治疗1例患非霍奇金淋巴瘤合并CD 的女性，骨髓移植后，不但淋巴瘤症状得到缓解，CD 症状也得到缓解。此后，许多学者对干细胞治疗IBD 的有效性进行了论证，以下将介绍骨髓干细胞联合细胞因子治疗IBD 的机制。

2.1 骨髓干细胞移植治疗IBD 的机制 IBD 的特征是黏膜T 细胞的功能障碍、炎性细胞浸润和异常细胞因子的异常增生甚至失控和持续性的肠道透壁炎症。骨髓干细胞包括造血干细胞(hematopoietic stem cells，HSCs)、间充质干细胞(mesenchymal stem cells，MSCs)、内皮祖细胞［13］。骨髓MSCs 具有促进组织再生和刺激血管生成的作用，因此，它可以提高受损组织的修复能力。其次，它还具有调节先天和适应性免疫能力。最近有研究表明，干细胞产生一系列参与免疫调节的因子，如吲哚胺-2、IL-6、IL-10、前列腺素E2(PGE2)等。这些因子通过抑制自身反应性T 细胞和控制在炎症部位的T 细胞效能来调节自身免疫性疾病，以维持免疫动态平衡。此外，MSCs 还可能通过诱导和刺激内源性祖细胞来改善肠黏膜。

腹腔内注入冷冻骨髓来源的MSCs，并嫁接到结肠炎症部位，可以改善三硝基苯磺酸诱导的大鼠结肠炎的症状［14］。同样，在实验性结肠炎模型中注射脂肪来源的MSCs 可以促进结肠黏膜的修复和减少炎症细胞的浸润。骨髓来源的MSCs 注入组与对照组相比，可减少小肠渗透性和绒毛损伤。在老鼠缺血再灌注损伤模型中注入骨髓来源的MSCs 可恢复肠屏障功能［15］。上述实验表明，在某些途径的作用下MSCs 可以定向迁移、定植于受损伤肠道组织进而发挥其修复治疗的作用。

2.2 干细胞因子在骨髓干细胞移植中的应用 如何将干细胞高效诱导成肠道干细胞仍然是一个有待解决的问题。干细胞因子(stem cell factor，SCF)以其对MSCs 的影响直接、作用时间长等优点，逐渐成为干细胞移植的热点。

SCF 又称为C-Kit 配体(C-Kit ligand，KL)，等电点(PI)为5.0，有膜结合型和分泌型两种。它是一种作用于最早期造血干/祖细胞的造血细胞因子，也是一种多功能细胞因子，在机体内主要参与早期的造血祖细胞的增殖、分化和调控等。3% ～6%正常人的骨髓干细胞则对SCF 进行了表达，在人体CD33 呈阳性的造血细胞里有60% ～81%的细胞对干细胞因子进行了表达［16］。

SCF 由F-box、Skp1、Cul1、Rbx1 和Nedd8 组成。F-box 是一个大约有50 个氨基酸组成的结构域，它与Skp1 结合，通过蛋白质-蛋白质相互作用区域，每个F-box 蛋白与很多特异的底物配对;F-box 蛋白的底物包括转录因子、细胞周期调节因子、细胞骨架调节因子、细胞表面受体等;作为支架蛋白的Skp1 分别与Fbox 和Cul1 结合;CX11 作为分子支架，包含3 个结构域，其在氨基端与接头亚单位Skp1 作用，在羧基端与特异性结合酶E2 作用;Rbx1 分别与Cul1 和结合酶E2 相结合，增强Cul1 与结合酶E2 相互作用的稳定性;Nedd8 和Cul1 结合，有助于Cul1 功能的发挥［17］。

SCF 主要作用于最原始的造血干细胞，可诱导其增殖分化，并且对各系造血细胞均有调节作用。作为骨髓干细胞动员剂的SCF 已经逐渐引起了国内外的重视。近年来，许多研究者开始将其应用于心血管系统、呼吸系统、神经系统等［18］。但对于SCF 在促进肠黏膜细胞生长、修复方面的机制尚不明确。有研究表明，SCF 主要促进干细胞由静止期(G0期)进入分裂周期，所以认为SCF 是祖细胞的化学激活因子和趋化因子。而且，有学者从SCF 的信号传导方面进行了研究。结果证明，磷脂酰肌醇3 激酶(PI3K)、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)的信号传导和转录激活因子3(STAT3)是SCF 发挥作用的关键，它们可能在SCF 受体下游信号互补途径中作为一个关键元素［19］。

3 总结

干细胞的研究在过去几十年中已经取得了很大进展。它可以改善IBD 的自然病程、愈合受损肠道黏膜、恢复肠道正常功能、提高患者生存质量。相信随着科学技术的进步，治疗经验的丰富，将会有更多患者从中受益。但此方法治疗IBD 仍处于实验阶段，要将干细胞应用于临床治疗中仍有诸多问题需要解决和完善，如存在的移植排斥反应、干细胞移植并不能消除遗传缺陷、移植后干细胞可能分化为肿瘤细胞［20］等，这些都需要在临床试验中作进一步完善才能应用于患者中。

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