骨髓間充質干細胞在肝臟疾病中的研究*

馮 剛，羅利瓊綜述，陳煥朝審校

(1.湖北省武漢市普愛醫院腫瘤科 430033;2.武漢科技大學附屬天佑醫院腫瘤科 430064;3.湖北省腫瘤醫院，湖北 武漢 430000)

骨髓間充質干細胞(mesenchymal stem cells，MSCs)具有自我復制和多向分化的潛能，在特定條件的誘導下可分化成神經細胞、肝細胞和脂肪細胞等組織細胞。Schwartz等[1]通過誘導大鼠骨髓原始多潛能成體祖細胞(multipotent adultprogenitor cells，MAPCs)分化為肝細胞實驗，證實肝干細胞可以由骨髓分化而來。隨后Clarke等[2-3]在加入肝細胞生長因子等誘導MSCs實驗中，發現有清蛋白(ALB)和細胞角蛋白18(CK-18)的RNA表達。這是肝細胞相對特異性的兩種蛋白，在肝細胞成熟時表達，常用于檢測肝細胞功能的可靠標志。Avital等[4-5]研究發現骨髓中的某種細胞亞型更具有向肝細胞分化的潛能，而白介素3和高濃度肝細胞生長因子(HGF)能在體外誘導MSCs向肝細胞轉化[6]。目前，關于MSCs分化為功能性肝細胞的研究報道多見，本文就MSCs在肝臟疾病中運用的研究進展作一綜述。

1 肝臟功能衰竭

在多數情況下，受損的肝組織主要通過殘存肝細胞的再生來修復，而在肝細胞遭受過于嚴重損傷或殘存肝細胞的再生能力受到抑制時，體內肝臟的微環境能誘導肝干細胞啟動修復等功能。Ju等[7]通過MRI引導技術，觀察將Fe2O3標記后的MSC s歸巢何處。結果發現MSCs在肝損傷處聚集，說明MSC s具有向肝損傷處歸巢的特性。在肝臟等臟器遇到損害時可以產生如肝細胞生長因子(HGF)、基質金屬蛋酶 9(MMP-9)和基質細胞衍生因子-1(stromal cell derived factor-1，SDF-1)等信號分子，與 MSCs表面的 CXCR4相互作用，使細胞內Ca2+濃度短暫上升，SDF-1/CXC R4下游通路能刺激焦點黏附蛋白的酪氨酸磷酸化而改變細胞骨架結構，實現MSCs向肝臟發生趨化遷移[8]。MSCs“歸巢”在肝臟受損的組織后，分泌如HGF等相關的促肝細胞增殖特異相關因子，能促進肝細胞的再生和阻止肝臟細胞的進一步損害，完成增殖和修復作用[9]。

2 肝臟纖維化

近年來肝纖維化被認為具有可逆轉性和可控的，針對肝纖維化發生學的信號傳導通路、細胞因子基因表達、肝星形細胞(HSC)激活等環節的分子機制研究日趨明確。肝纖維化是各種致病原因引起肝內以HSC激活和細胞外基質(ECM)過多產生為病理特征，以枯否細胞為主要細胞產生細胞因子和致病因子引起肝臟氧化應激反應是肝纖維化發生的始動環節。在爭光霉素所致的小鼠肝纖維化模型等相關研究中，實驗結果證明MSCs移植可以減輕纖維化。Oyagi等[10]研究認為MSCs在HGF共培養誘導后才能發揮改善纖維化的作用，單純MSCs移植是不能減輕纖維化。MSCs移植在肝臟纖維化發生學上通過何種抗細胞纖維化機制?在炎癥反應引起的內皮細胞損害中，MSCs可能參與調控信號傳導途徑，減輕炎癥反應，來影響白細胞的黏附和游走，進而影響以枯否細胞為主要細胞產生細胞因子的始動環節。同時，在實驗中發現MSCs在一定的時相中能減輕肝臟內的炎癥程度，在一定的時相中則不能減輕肝臟內的炎癥程度，但最后可減輕肝纖維化和減少肝硬化的發生[11]。Abdel-Aziz等[12]在進行MSCs治療實驗性肝纖維化時，發現MSCs能提高清蛋白的含量，減少膠原沉積，影響產生ECM過多，減輕肝纖維化。

3 肝臟移植

MSCs強大的分化潛能及具有易于分離培養擴增、遺傳背景穩定、體內植入反應較弱等特性使其在組織工程、細胞替代治療、基因治療等領域得到日益廣泛的應用。目前，肝細胞移植應用于臨床并取得滿意的治療效果，讓部分患者受益匪淺。但仍然面臨許多需要解決的難題，如肝細胞來源不足，移植肝細胞在宿主肝臟中的排斥反應，肝細胞移植并發癥等。MSCs具有多向分化的潛能，免疫原性弱，傾向于向受傷組織的遷移[13-14]，將能有效的克服和解決肝細胞移植時面臨的諸多困難，是需要進行肝細胞移植患者的理想選擇。其中，如何減輕移植排斥反應是影響肝移植成功的關鍵因素之一。研究表示，MSCs能通過細胞間直接接觸后等信號傳遞，抑制T淋巴細胞增殖，進而抑制T淋巴細胞介導的細胞免疫應答[15]。Augello等[16]認為在肝移植術后所致在體內高INF-γ環境下，MSCs在負反饋作用機制下調節CD54和PDL-1的高表達，通過激活PDL旁路途徑抑制 T細胞的增生，誘導移植術后免疫耐受。Ren等[17]認為 INF-γ、TNF-α等炎性因子可激活和誘導MSCs直接表達一氧化氮(NO)等免疫抑制因子并加強其免疫調節作用。MSCs能誘導形成嵌合體并誘免疫耐受[18]，表明移植免疫耐受可以穩定維持。此外，在異種異體宿主體內進行的移植中觀察到MSCs對組織進行損傷和修復[19]。

4 腫瘤治療

腫瘤細胞與干細胞的生物學特性在自我更新、多向分化、無限增殖潛能3大特征上存在驚人的相似性。腫瘤干細胞可能是腫瘤產生和難以治愈的根本原因，但是腫瘤干細胞沒有特異性的分子標記，難以識別和清除，需待進一步研究證實。最新研究表明，新生的腫瘤毛細血管內皮細胞強烈表達黏附分子α4β1的配體及細胞纖維素，而MSCs表面分布有大量的黏附分子α4β1的受體，進入循環的 MSCs能選擇性趨向腫瘤新生血管區發生“歸巢”效應并逐步向腫瘤實質內滲透[20-21]。MSC s還可分泌血管蛋白-1(Ang1)和 BMSCs源生長抑制因子(BM SCs-derived growth inhibitor，BDGI)[22]。Ang1是一種血管生成因子，可以抑制腫瘤血管的通透性，抑制腫瘤生長。BDGI過表達可以制乳腺癌細胞株MCF-7和子宮頸癌細胞株Hela增殖和遷移。Aboody等[23]認為干細胞膜上存在著一種獨特的分子泵，能將外源基因的毒性產物進行自我清除，在殺傷腫瘤細胞的同時，使自身得以保全。MSCs具有的優良的可塑性、強大的腫瘤遷移能力及高效安全的外源基因表達能力，適合作為優良的基因表達載體。Matus等[23-24]以MSCs為載體攜帶干擾素基因INF-β治療了大鼠的轉移肺癌模型A375。Hung等[25]將胸腺激酶(TK)基因導入MSCs后不但獲得了TK基因的穩定表達，而且通過PET觀察到對鼠HT-29結腸癌模型的持久殺傷。

5 結 語

MSCs具有通過增殖，修復受損肝臟，減輕炎癥反應，減輕肝纖維化，抑制移植物抗宿主反應等功能。但是，關于MSCs體內體外的相關研究結果暫不能完全解釋MSCs完成“歸巢”后如何進行胞內分子信息正向和(或)反向信號傳遞，發揮促進細胞增殖、抗纖維化和抑制移植物抗宿主反應等功能?在基因水平和蛋白水平MSCs又是如何進行調控?MSCs又是通過何種信號通路來完成的殺傷腫瘤細胞和保護自我?MSCs作為基因表達載體在體內的長期存在和最終清除對機體生物安全性的影響?目前，關于肝干細胞作為肝癌基因治療載體的相關報道較少。隨著研究的不斷深入，MSCs可能在肝臟疾病治療中發揮作用越來越重要，能為分子靶向的治療提供好的細胞載體，最終可以達到“載體攜帶足夠的效應劑到腫瘤部位并持續發揮作用而對正常組織無不良反應”的治療目標。

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