骨髓間充質干細胞移植對炎癥性腸病腸道屏障功能修復的研究進展

魏 慧 (南方醫科大學第二臨床醫學院，廣東 廣州 510515)

李 欣 (中國人民解放軍海軍總醫院消化內科，北京 100048)

doi:10.3969/j.issn.1673-1409.2011.07.099

骨髓間充質干細胞移植對炎癥性腸病腸道屏障功能修復的研究進展

魏 慧 (南方醫科大學第二臨床醫學院，廣東 廣州 510515)

李 欣 (中國人民解放軍海軍總醫院消化內科，北京 100048)

介紹了間質細胞與腸壁修復，綜述了骨髓造血干細胞移植(HSCT)治療炎癥性腸病(IBD)的可能機制，調節腸道免疫，建立起新的免疫系統，分析了患者及其方案選擇。但目前HSCT治療IBD尚處于實驗性治療階段，臨床病例不多，仍存在諸多問題有待于進一步研究解決并加以完善。

造血干細胞移植(HSCT)；炎癥性腸病(IBD)； 腸道免疫系統；腸道間質細胞

炎癥性腸病(IBD)是一組反復發作的慢性非特異性腸道炎癥疾病，近10年來相關臨床報道及系統分析研究表明IBD病例數量上升約3.1倍[1]。炎癥性腸病的發病機制尚不清楚，其中黏膜耐受是目前較為關注的研究方向。黏膜耐受狀態的發生則可能與腸道微生物、腸腔內抗原、腸上皮屏障、淋巴細胞、樹突狀細胞和間質細胞有關[2]，這些細胞在炎癥的形成、延長、復原、修復中起了重要的作用。

1 間質細胞與腸壁修復

1.1腸道間質細胞

在IBD的腸道上皮細胞由于CEA家族及CD1d的表達缺失，使得調節亞群擴增失敗，CD4+T細胞增殖[3-4]；Perera等認為潰瘍性結腸炎(UC)腸道上皮不能表達MHCⅠ類分子，而克羅恩病(CD)腸道上皮表達HLA-E、MICA和MICB，但并不包括CD1d[5]。另一方面，內皮細胞通過對白細胞遷移的嚴密調控來維持黏膜免疫的內環境穩定，其對白細胞的高黏附性與NO合酶有關；而間質細胞在維持黏膜內環境穩定和微環境建立中的作用遠比先前估計的重要。急性損傷后，腸道的修復機制通過調節膠原蛋白轉錄翻譯、促進活化的纖維化型間質蛋白細胞凋亡作用來完成。在CD和UC中，細胞外基質的沉淀和降解處于不平衡的狀態，一方面慢性炎癥刺激腸道內間質細胞活化使得大量細胞外基質產生并沉淀[6]；另一方面，CD狹窄腸道內肌成纖維細胞的TMP-1活性增高，使得MMPs活性下降，從而抑制了細胞外基質的降解，導致纖維化反應過強，疤痕形成[7]。

1.2腸上皮下纖維母細胞(ISEMFs)

近來發現由骨髓干細胞分化而來的間質細胞在修復及纖維化過程中有著突出的作用。ISEMFs位于大部分腸黏膜上皮與固有層組織之間，具有調節上皮細胞功能、參與病理形成免疫應答[8]、誘導耐受等重要功能[9]，并通過調節細胞外基質代謝、控制生長因子和細胞因子的釋放來調控黏膜修復過程。生理情況下，ISEMFs數量增加有利于損傷恢復、抗感染。而在病理狀態時，ISEMFs持續增生，導致間質細胞過多、病變纖維化、瘢痕形成，甚至腔道狹窄。在UC中，ISEMFs常位于潰瘍的邊緣；而CD中，其擁有更高的增殖及分泌生長因子的能力[10]。

1.3骨髓干細胞與腸道間質細胞

骨髓干細胞包括間充質細胞(MSCs)、造血干細胞(HSCs)和內皮祖細胞。在骨髓移植后，受體內的供體骨髓細胞除了分化為造血細胞，還可以分化為其他組織細胞[11]。這些細胞具有遷移能力且廣泛分布于體內，并普遍存在于干細胞中[12-13]。Caplan等[14]對MSCs的旁分泌研究表明其具有參與組織愈合和長期修復的作用,其指MSCs亦在骨髓移植受體中長期具有免疫調節作用[15]；Lennon等[16]認為MSCs可在體外擴增的骨髓中發現，但由于缺乏特征性標志而無法自新鮮標本中分離出。Brittan等[17]的實驗結果提示：骨髓干細胞在腸損傷部位能分化為肌成纖維樣細胞和上皮細胞，骨髓干細胞移植誘導腸上皮細胞再生，骨髓干細胞移植治療腸道疾病具有重要意義。從骨髓干細胞到多能性前體細胞、纖維母細胞、肌纖維母細胞，它們參與了損傷組織器官的重建和修復，提示腸外細胞能夠參與腸道組織的修復更新。

2 骨髓干細胞移植與IBD治療

長期以來，基于病變的強度、部位、內鏡下嚴重程度、臨床表現、并發癥，IBD治療包括抗炎(5-氨基水楊酸、皮質激素)、免疫抑制(AZA、硫嘌呤、環孢素)、生物治療(抗TNF-α的英夫利昔、抗CD3的Vizilizumab)等。這些治療旨在控制活動性炎癥和調節免疫紊亂，對于危重病例的療效有限，并無法縮短IBD的自然病程；另一方面，這些治療措施或多或少存在著不良反應。而無效的IBD患者通常面臨著侵入性手術治療的抉擇，但手術并不能解決根本問題。迄今為止，IBD還沒有治愈的手段，但干細胞治療為患者帶來了希望。

2.1IBD中的骨髓干細胞移植

IBD所造成的腸道黏膜損傷，最佳干細胞來源為腸道上皮干細胞，但由于腸道上皮干細胞來源數量有限、在體外不能長期培養擴增，所以目前多進行造血干細胞移植(包括骨髓移植、外周血造血干細胞、臍帶血干細胞移植)或自體脂肪間充質干細胞移植。在報道的病例中，多為合并造血系統惡性腫瘤(包括非霍奇金淋巴瘤、霍奇金淋巴瘤、髓系白血病)的IBD患者、在接受造血干細胞移植后的7～15年里未曾使用免疫抑制劑的情況下，患者的CD或UC達到了臨床、實驗室緩解，未有復發。在造血干細胞移植的Ⅰ期臨床試驗中，12例難治性CD患者中有11例患者經CDAI評估達顯著緩解；近期的Ⅰ-Ⅱ期研究發現難治性CD患者自體造血干細胞移植后有3/4患者經臨床和內鏡評估達到了緩解[18]。

2.2骨髓干細胞移植治療的可能機制

自身免疫病(AID)是一種免疫應答紊亂和改變使免疫系統對自身抗原產生攻擊所致的疾病。病理損傷是有自身免疫應答的產物包括自身抗體和(或)自身殖民淋巴細胞引起的，可分為器官特異性和全身性[19]。IBD是臨床常見的AID。目前IBD的發病機制可以概括為：環境因素作用于遺傳易感者，在腸道菌群叢等的參與下，啟動了腸道免疫及非免疫系統，最終導致免疫反應和炎癥過程。遺傳是本病的基礎，免疫和炎癥損傷是致病的關鍵，環境、精神等因素可能是發病的誘因[20]。人類基因組的測序和鑒定將加速IBD易感基因的尋找，進而推動IBD的治療。目前認為：IBD是多基因病，易感點位于第3、7、12、16號染色體上[21]。其蛋白表達可能在造血干細胞內，通過干細胞移植，抑制不正常的免疫反應而達到治療目的，這是克羅恩病患者應用造血干細胞移植(hematopoietic stem cell transplantation，HSCT)治療的理論基礎[22]。

腸道黏膜免疫系統在IBD腸道炎癥發生、發展、轉歸過程中始終發揮重要作用，受累腸段產生過量抗體[23]。抗原的類型和遺傳背景等影響到免疫應答T細胞的分類：Th1為主的免疫應答發展為克羅恩病，干擾素γ和腫瘤壞死因子α的釋放增加，從而進一步促進局勢細胞的激活和延遲性變態反應的發展；Th2為主的免疫應答發展為潰瘍性結腸炎，白細胞介素5等釋放增加，從而促進體液免疫過程[24]。通過免疫系統重新組裝，抑制不正常的免疫反應；同時，在干細胞動員和預處理時應用了超過常規劑量的免疫抑制劑也具有一定的治療作用[25]。

骨髓干細胞移植增強了腸道上皮修復能力。骨髓干細胞移植可能調節腸道免疫，目前認為間充質干細胞移植可分化為具有功能的間質和非間質細胞來修復受損組織；其次它具有免疫抑制能力，可抑制T、B淋巴細胞的活化、降低樹突狀細胞抗原呈遞作用和它們的功能[26]。而造血干細胞移植可使免疫系統回到幼稚狀態。盡管自體造血干細胞移植并不能消除遺傳缺陷，但可能由于缺失觸發物而達到長期緩解，其優點是不存在干細胞來源和移植排斥反應的問題[27]；而異體造血干細胞移植后，可建立起新的免疫系統，但風險在于移植物排斥增加了移植排斥反應的風險，存在HLA相合供體干細胞來源缺乏、移植后免疫抑制劑使用等問題[28]。

2.3Prochymal

Prochymal是一種同種異體骨髓間質干細胞制劑，用于治療急性移植物抗宿主排斥反應(GVHD)和CD。干細胞可以遷移到炎癥組織受損部位，加速復原，且不激活同種異體T細胞[29]。其逃避同種異體反應識別能力可能與協同刺激分子表達缺失有關。另外，間充質干細胞移植中的T細胞對受體不產生免疫應答。其Ⅱ期臨床試驗給激素、英夫利昔、免疫抑制劑失敗的中重度CD患者(CDAⅠgt;220)輸注了2次Prochymal后，發現CDAⅠ均有顯著下降，且1/3的患者達到了臨床緩解[30]。

3 患者及其方案選擇

3.1患者的選擇

克羅恩病多為慢性漸進性，絕大多數患者經相應治療后，可獲得某種程度的康復。發病15年后約半數尚能生存。IBD的病死率是很低的，對于生存時間的降低也是有爭議的，而進行HSCT有一定的風險，目前臨床資料較少，尚不能充分說明HSCT能為病人帶來普遍明顯的效果。就目前情況來說，應限于現有治療方法失敗的病情較重的患者[31]。

3.2方案選擇

與骨髓移植(bone marrow transplantation，BMT)相比，造血干細胞移植(hematopoietic stem cell transplantation，HSCT)具有避免了全身麻醉采集骨髓的痛苦，移植后重建造血功能早而迅速，感染、出血癥狀輕，對癥治療少，住院時間短，簡便、安全等優點，因而近年來得以迅速發展。但是有報道稱作為造血干細胞動員劑的造血生長因子，與AID的短暫發作有關，尚需慎用[32]。純化的CD34+細胞移植即是造血干/祖細胞移植。采用體外富集技術，可有效祛除T細胞。CD34+細胞移植可迅速誘導穩定造血重建并且顯著降低移植物抗宿主病的發生率和嚴重程度。但一組實驗報道稱并未有效防止疾病的早期復發[33]。一般來說，異基因移植是治療有HSC缺陷的AID的有效方法，而環境刺激等引起的AID，可通過自體HSCT治療達到滿意療效[34]。應用于IBD，目前病例較少，方案的選擇尚需要進一步的探索和臨床實踐。根據發病機制對IBD患者進行細分，對不同亞群患者實行不同的移植方案可能會進一步提高療效。另外，在外周血干細胞動員、預處理方案的選擇、免疫抑制劑的應用等方面尚需要進一步的探索和完善。

HSCT從遺傳和免疫兩個方面對IBD有治療作用，對IBD的治療提供了新的選擇。應用HSCT治療IBD是很有前景的選擇,但至今臨床病例不多，尚屬實驗性治療，仍存在諸多問題有待于進一步研究解決并加以完善，為了全面評價HSCT治療IBD的作用，還有待于對更多患者進行治療研究和長期隨訪[35]。

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[編輯] 一 凡

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1673-1409(2011)07-0225-04

2011-06-22

魏慧，女，主要從事臨床醫學專業學習與研究工作;通訊作者：李欣，E-mail：13717880290@163.com。