间充质干细胞在重度炎症性肠病治疗中的研究进展

顾雪香 黄光明

南京医科大学第二附属医院消化医学中心(210011)

间充质干细胞在重度炎症性肠病治疗中的研究进展

顾雪香 黄光明*

南京医科大学第二附属医院消化医学中心(210011)

炎症性肠病(IBD)是一种慢性非特异性肠道炎症性疾病，其病因尚未完全明确。间充质干细胞(MSC)是一种具有多分化潜能的干细胞，已广泛应用于血液系统疾病的治疗。近年研究表明MSC在治疗IBD方面具有独特优势。本文就MSC在重度IBD治疗中的研究进展作一综述。

炎症性肠病； 间质干细胞； 机制； 治疗

炎症性肠病(inflammatory bowel disease, IBD)是一类病因尚未完全阐明的慢性复发性非特异性肠道炎症性疾病，主要包括溃疡性结肠炎(ulcerative colitis, UC)和克罗恩病(Crohn’s disease, CD)。IBD多见于西方国家，但近年研究[1]发现其在亚洲人群中的发病率和患病率逐年上升，重度IBD患者也逐渐增多。IBD的发病机制尚未完全明确，可能与遗传、环境、免疫等因素有关。传统治疗主要着眼于控制患者活动性炎症和调节免疫功能紊乱。目前IBD的常用治疗药物包括氨基水杨酸制剂、糖皮质激素、免疫抑制剂和生物制剂等，但这些药物对重度IBD患者的疗效有限，无法缩短其自然病程，且存在较多不良反应。近年研究认为干细胞移植对IBD有一定的疗效[2]。本文就间充质干细胞(mesenchymal stem cell, MSC)在重度IBD治疗中的研究进展作一综述。

一、IBD发病与免疫因素

IBD是机体在遗传易感基础上对病原体和自身抗原等发生的过度免疫反应，免疫因素在IBD发病中占据重要地位。IBD患者肠上皮屏障受损，肠腔抗原暴露，巨噬细胞、树突细胞(DC)等固有免疫细胞最先发挥防御功能，并进一步激活适应性免疫反应[3]。研究认为T细胞在IBD发病中发挥关键作用[4]，尤其是辅助性T细胞(Th细胞)和调节性T细胞(Treg细胞)，抗原呈递细胞可活化T细胞并诱导分化，成熟T细胞可释放多种炎症因子。UC患者肠黏膜损伤机制以Th2细胞介导的细胞毒作用为主，而CD患者肠黏膜损伤主要由Th1和Th17细胞介导的免疫反应所致。Treg细胞可抑制非致病抗原引发的免疫反应，发挥抗炎作用。Th细胞与Treg细胞之间的平衡对于维持肠道内稳态至关重要，两者失衡可导致肠道炎症发生。此外，参与免疫反应的炎症因子与抗炎因子失衡亦可导致黏膜炎症发生。

二、MSC的生物学特性和临床应用

干细胞种类较多，主要包括造血干细胞(hematopoietic stem cell, HSC)和MSC。HSC是一类最初在骨髓、血液和脐带中被发现的未成熟细胞，具有自我更新和向成熟血细胞分化的能力。MSC最初于1968年在骨髓中被提取，是一种具有自我复制能力和多向分化潜能的成体干细胞，在体外具有分化为成骨细胞、成软骨细胞、脂肪细胞的多能性[5]。国际细胞治疗协会(ISCT)将其生物学特性归纳为[6]：①在标准培养环境下对塑料有很强吸附能力；②表达基质细胞抗原(CD73、CD90、CD105等)，且不表达造血细胞抗原(CD45、CD34、CD14、HLA-Ⅱ分子等)。

MSC主要用于血液系统疾病的治疗，且对其他多种疾病有一定疗效，包括神经系统疾病、心血管系统疾病、免疫系统疾病、糖尿病、肝脏疾病、慢性疼痛等。通过对接受干细胞移植治疗的血液系统疾病合并CD患者随访7～15年发现，患者术后虽未服用免疫抑制剂，但无复发情况，提示干细胞移植可用于治疗IBD[7]。HSC在IBD治疗中起有重要作用[8]。与HSC相比，MSC具有提取方便、易于分离和纯化、体外扩增快、移植并发症少等优点，在治疗IBD上占据优势地位。

三、MSC治疗IBD的作用机制

1. 免疫调节作用：MSC本身并不具有免疫抑制作用，但可在一些炎症因子[干扰素(IFN)-γ、肿瘤坏死因子(TNF)-α和白细胞介素(IL)-1β等]刺激下释放可溶性因子(如吲哚胺2,3-双加氧酶、前列腺素E2、NO)或通过与靶细胞直接接触来发挥免疫抑制作用。MSC活化后可调节机体固有免疫和适应性免疫应答，具体表现为：①MSC能抑制T细胞增殖，诱导幼稚或记忆T细胞转化为Treg细胞，同时下调炎症因子水平，促进抗炎因子表达。②MSC可通过下调cyclin D2和p27Kip1基因表达，抑制DC成熟，损伤其抗原呈递和迁移功能，调节相关细胞因子分泌(如上调IL-10水平、下调IL-12水平等)，并通过Notch信号通路诱导DC分化为调节性DC[9]。③MSC可抑制B细胞活化、增殖、分化及其IgG分泌[10]，可促进CD5+调节性B细胞存活、增殖；也有研究发现MSC可促进幼稚B细胞增殖、分化。④MSC可抑制自然杀伤细胞增殖，抑制其分泌炎症细胞因子。⑤MSC可诱导巨噬细胞产生，发挥抗炎作用，有利于受损组织修复。⑥MSC可分泌外泌体，参与细胞间信息交流，进而抑制淋巴细胞产生和炎症因子释放，发挥免疫调节作用[11]。

2. 修复肠黏膜屏障：MSC可迁移至受损肠道组织并直接分化为肠上皮细胞或内皮细胞，或通过与肠上皮干细胞结合并分泌细胞因子，发挥其对肠道黏膜的保护作用。将MSC移植至葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的结肠炎小鼠体内后，可调节细胞紧密连接蛋白表达，促进损伤隐窝和上皮的修复，维持肠上皮屏障的完整。MSC可分化为肠上皮下肌成纤维细胞(ISEMF)，分泌多种细胞因子，诱导肠上皮细胞增殖、分化，促进损伤局部微循环重建。Deng等[12]发现MSC可诱导新生血管形成，促进肠黏膜修复。目前关于MSC治疗IBD机制的研究较多，为其进一步应用于临床提供了理论基础和实验依据。

四、MSC治疗重度IBD的临床应用

1. 促进瘘管愈合，改善瘘管流液症状：García-Olmo等[13]通过对4例难治性CD合并瘘管患者行瘘管内自体脂肪MSC移植治疗(注射剂量为3×107～30×107)，8周后瘘管愈合率可达75%，所有患者瘘管流液症状均得到改善。Ciccocioppo等[14]通过对10例难治性CD合并瘘管患者行瘘管内注射骨髓来源MSC治疗(注射剂量为15×106～30×106，每4周1次)，12个月后瘘管愈合率为70%，所有患者克罗恩病疾病活动指数(CDAI)和肛周疾病活动指数(PDAI)评分均显著下降，随访结束时直肠黏膜愈合率可达100%。de la Portilla等[15]对CD合并瘘管患者行瘘管内异体脂肪MSC移植治疗(注射剂量为2×107)，瘘管愈合率为30%，所有患者瘘管流液症状均得到改善。一项随机、对照研究[16]纳入了212例CD合并难治性肛瘘患者，其中107例治疗组患者行瘘管内自体脂肪MSC移植治疗(注射剂量为1.2×108)，105例对照组患者瘘管内注射0.9% NaCl溶液，24周后治疗组患者完全缓解率显著高于对照组(P<0.05)。Garcia-Olmo等[17]将49例肛瘘患者随机分为治疗组(注射纤维蛋白和2×107MSC)和对照组(注射纤维蛋白)，8周后治疗组瘘管愈合率为70.8%，明显高于对照组(16%)。一项随机、双盲、对照研究[18]将21例CD合并肛瘘患者随机分为实验组(予不同剂量骨髓MSC治疗)和安慰剂组，第6周和第12周时实验组患者瘘管愈合率高于安慰剂组(53%对17%，47%对33%)，且第12周3×107剂量组瘘管愈合率显著高于安慰剂组、1×107剂量组和9×107剂量组。

2. 诱导临床、内镜缓解：一项试点研究[19]中，9例中-重度难治性CD患者接受静脉输注骨髓MSC治疗，28 d后所有患者的CDAI评分均显著下降，临床应答率和愈合率分别为33.3%和11.1%。Forbes等[20]的研究予16例传统治疗无效的CD合并瘘管患者静脉输注MSC治疗(注射剂量为每周 2×106/kg)，4周后15例患者CDAI评分明显下降，患者临床应答率、临床缓解率、内镜缓解率分别为80%、53.3%、46.7%。Liang等[21]予7例IBD患者激素、免疫抑制剂联合静脉MSC注射(注射剂量为1×106/kg)治疗，3个月后所有患者的临床症状均得到改善，临床缓解率和内镜缓解率分别为71.4%和42.9%。一项 Ⅰ 期临床试验[22]予10例难治性CD患者静脉MSC移植治疗(注射剂量为1×106～2×106/kg)，6周后3例患者CDAI评分显著下降，3例需行外科手术治疗。

3. 降低复发率，延长持续缓解时间，减少激素用量：两项关于同种异体骨髓MSC移植治疗UC的临床试验[23-24]发现，MSC全身移植治疗可减少UC复发风险，降低患者入院率，并可延长慢性复发型UC和持续活动型UC的持续缓解时间。Lazebnik等[25]予CD患者MSC治疗发现，MSC治疗可显著降低激素依赖型CD患者的糖皮质激素用量。

五、MSC对IBD的有效性和安全性

MSC对IBD的治疗价值已得到广泛证实，但其有效性仍存在争议。Lazebnik等[26]予11例CD患者静脉输注骨髓MSC治疗，4～8个月后所有患者临床症状均无明显改善。Nam等[27]发现腹腔注射MSC对DSS诱导的小鼠结肠炎发生及其严重程度无明显影响。MSC疗效可能与患者个体差异以及研究观察指标差异等有关，其对IBD的有效性仍需更多研究加以证实。MSC治疗IBD的不良反应主要包括一过性发热、结肠炎、阑尾炎等[28-29]，目前尚未见严重不良反应的报道。MSC治疗IBD的安全性仍需长期大规模随访研究来证实。

六、展望

1. 联合治疗：Duijvestein等[30]发现MSC与免疫抑制剂(如甲氨蝶呤、硫唑嘌呤、巯嘌呤、抗TNF药物等)联合用于治疗IBD时，其表型和功能不受药物影响，且巯嘌呤和抗TNF药物还可增强MSC活性。该研究可为临床上MSC联合药物治疗IBD提供依据，但仍需大量研究来证实其与不同药物联合的疗效。

2. 治疗方式和剂量：目前MSC移植途径主要包括静脉注射和局部注射。绝大多数经静脉注射的MSC可滞留于血流丰富的器官(如肝脏、肺脏和脾脏)内，迁移至病变部位的MSC仅占1%，在一定程度上影响了其疗效。现已有大量旨在提高MSC治疗效果的靶向研究正在开展，但目前MSC仍未广泛应用于临床。局部注射MSC效果优于静脉注射，然而局部注射操作较为复杂，如瘘管内局部注射MSC时瘘管位置可影响注射操作及其效果等。目前尚未有明确共识和指南对MSC治疗方式和使用剂量提供指导。

近年研究[31]证实MSC分泌的外泌体具有免疫调节作用，有望用于治疗IBD等免疫性疾病。相较于MSC本身，其分泌的外泌体具有以下优点：①稳定，易于保存，可人为改变其内容物种类和数量[32-33]；②安全，不易堵塞微血管，且可根据需要调节用量[34]；③可跨越细胞膜，不易发生免疫排斥反应[35]。但目前相关研究较少，MSC外泌体的作用及其机制有待更多研究来证实。

综上所述，MSC移植作为IBD的新型治疗方法，在难治性CD合并瘘管治疗上具有良好的临床应用前景。目前相关试验均为小样本研究，对MSC作用机制探讨不足，且对患者纳入标准、移植方式、治疗剂量选择、治疗频次、移植并发症处理等问题仍缺乏明确共识。随着研究的深入，对MSC作用机制的进一步认识将为MSC移植治疗IBD提供更多理论基础和实验依据。

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AdvancesinStudyonMesenchymalStemCellsinTreatmentofSevereInflammatoryBowelDisease

GUXuexiang,HUANGGuangming.

MedicalCenterforDigestiveDiseases,theSecondAffiliatedHospitalofNanjingMedicalUniversity,Nanjing(210011)

HUANG Guangming, Email: hgming@njmu.edu.cn

Inflammatory bowel disease (IBD) is a non-specific, chronic intestinal inflammatory disease, and the pathogenesis of IBD is not completely clear. Mesenchymal stem cell (MSC) is a kind of pluripotent stem cell and has been widely used in the treatment of blood system diseases. Recent studies have shown that MSC has a unique advantage in the treatment of IBD. This article reviewed the advances in study on MSC in the treatment of severe IBD.

Inflammatory Bowel Diseases; Mesenchymal Stem Cells; Mechanism; Therapy

10.3969/j.issn.1008-7125.2017.12.010

*本文通信作者，Email: hgming@njmu.edu.cn

(2017-05-10收稿；2017-06-20修回)