間充質干細胞治療重癥急性胰腺炎的研究進展

徐先鋒 張再重 鄒忠東 王烈

重癥急性胰腺炎(sever acute pancreatitis，SAP)是臨床上常見的危重急腹癥之一，早期易并發感染性腹膜炎、休克、全身炎癥反應綜合征(systemic inflammatory response syndrome，SIRS)和多器官功能障礙綜合征(multiple organ dysfunction syndrome，MODS) 等嚴重并發癥，其病情兇險，進展快，預后差，目前病死率仍接近10%～25%。盡管近幾年SAP病死率和并發癥發生率有所下降，但目前包括應用抗生素和通過血濾及腹腔灌洗清除已釋放入血液和腹腔中的炎癥遞質等的治療方法都缺乏特異有效性，很難完全阻斷炎癥遞質級聯反應和病程的發展,使得SAP依然存在并發癥多、住院周期長和住院費用昂貴等問題[1]。因此，找到一種創新性的、安全、特異有效的治療方法，既能抑制炎癥因子過度激活引起的SIRS,有效阻斷SIRS向MODS的進程，又能促進損傷的腸黏膜屏障恢復，減少后期感染等并發癥的發生是提高SAP治愈率，降低病死率的關鍵。隨著干細胞的研究進展,國內外學者在干細胞移植治療SAP方面做了大量研究。最新研究表明，間充質干細胞(mesenchymal stem cells, MSCs)在體內外一定條件下可分化為有功能的胰腺細胞，參與組織再生，促進胰腺功能的恢復，并通過自/旁分泌方式分泌多種細胞因子，減輕炎癥反應，發揮免疫調節作用，修復損傷的胰腺，促進組織再生及防止纖維化形成。因此，MSCs移植作為一種治療SAP的新方法越來越引起重視。

一、間充質干細胞的特性

1．MSCs的多向分化潛能：MSCs是發生于中胚層的一類多能干細胞，主要存在于結締組織和器官間質中，以骨髓、臍帶組織中含量最為豐富。MSCs屬于成體干細胞，在特定情況下能向損傷部位遷移并增殖、分化為各種組織細胞類型，維持正常生理更新和修復器官損傷[2-3]。多項動物實驗和臨床試驗表明，定向誘導分化的MSCs對多種器官的病理損傷有促進組織修復的作用。Deng等[4]將猴MSCs在體外誘導后注射至猴受損脊髓，可分化為神經元，受損脊髓功能恢復至2～3級(Tarlov標準)。Berry等[5]給心肌梗死患者注入MSCs可顯著減少心肌纖維化和心肌細胞凋亡，改善心臟功能。

2．MSCs的抗炎作用：MSCs除直接轉化為“靶組織細胞”起到組織修復作用外，還可分泌多種抑制性細胞因子，拮抗炎癥因子的釋放和級聯效應，促進組織修復、改善組織器官功能。Rojas等[6]檢測小鼠肺損傷模型中MSCs移植前后外周血內INF-γ、IL-4、IL-1β等細胞因子的水平，結果發現這些細胞因子的濃度在移植后明顯下降,趨于正常水平，推測受損器官組織可釋放某些體液因子，促進MSCs向受損組織遷移并分化為相應組織細胞。此過程中MSCs通過分泌一些細胞因子和調節蛋白以對抗細胞凋亡、器官纖維化和炎癥反應，從而對受損器官組織發揮保護和修復功能。

3．MSCs的免疫調節作用：MSCs還可通過旁/自分泌方式發揮強大的免疫調節作用，抑制過度活躍的免疫細胞的活性,如抗原呈遞細胞(antigen presenting cell, APC)及T、B淋巴細胞等，起到減輕病變組織內免疫炎性反應的治療作用[7]。目前已將BMSCs輸注應用于治療各種自身免疫性疾病及對抗器官移植的排斥反應和缺血再灌注損傷的研究中。

4．MSCs移植的安全性：由于MSCs具有取材方便、創傷性小、不受倫理道德和移植免疫排斥影響等優點，并具有可體外培養大量擴增等特點，目前己經應用于血液系統、自身免疫性疾病、骨和軟骨疾病以及神經系統疾病、心臟疾病、肝功能衰竭等疾病治療的研究中。由于其要應用于人體，所以移植的安全性是首先需要考慮的。研究表明[8]，MSCs移植后出現內皮功能失衡可導致血栓性微血管病，其可能的機制為MSCs的離心培養和分離可損傷內皮細胞，引起促凝物質的過度表達，促進血小板黏附與聚集。此外，MSCs移植可能引起腫瘤的觀點越來越受到人們的重視。2004年Houghton等[9-10]首次報道BMSCs移植后，在幽門螺桿菌(H.pylori)感染的條件下，BMSCs分化和增殖修復過程中出現不典型增生，最終形成胃癌細胞。正常生理條件下BMSCs移植是否引起腫瘤還未見報道。

二、SAP的干細胞治療

1．MSCs治療SAP的基礎實驗研究：近年研究顯示MSCs參與了SAP的損傷修復過程。 MSCs可作為“種子”細胞定植于SAP受損的組織，轉化成為有功能的胰腺細胞而發揮組織修復作用，并可修復腸黏膜損傷，減少腸道細菌易位，減輕SAP的病情，改善預后。Bonner-Weir等[11]將大鼠90%的胰腺切除后，殘存的胰腺組織可見明顯的增殖，形成新的胰島和胰腺外分泌組織，提示胰腺存在干細胞或前體細胞，在特定因素的誘導下能分化成具有特異功能的細胞。金善豐等[12]通過尾靜脈給急性壞死性胰腺炎(ANP)大鼠注入熒光標記的MSCs，觀察各個主要器官MSCs的分布，結果顯示MSCs移植ANP大鼠后能在各臟器穩定分布。江學良等[13]應用核染料Hoechst33258標記大鼠MSCs，并回輸到ANP大鼠模型和對照組大鼠的骨髓腔中，結果發現造模后2周，標記的MSCs即可出現在正常胰腺組織和損傷胰腺組織中，但在正常胰腺組織中少見，而在ANP損傷的胰腺組織中多見，進一步證實胰腺損傷可產生遷移因子引導MSCs到達該部位，參與胰腺的生理更新和病理再生。

進一步研究發現，MSCs在體內遷移和分化過程中,可通過分泌一些抑制性細胞因子來對抗炎癥和抑制機體免疫反應而達到控制SAP早期病情。Cui等[14]通過移植MSCs治療L-精氨酸誘導的SAP，結果治療組48 h和72 h測得的血淀粉酶水平明顯低于對照組；病理檢查結果顯示治療組胰腺損傷程度亦輕于對照組，提示MSCs有助于減輕SAP的病情。Jung等人[15]的研究也顯示，通過尾靜脈給急性胰腺炎SD大鼠輸注MSCs后能明顯降低血中的細胞因子，降低胰腺組織中CD3+T細胞和Foxp3+的表達，治療組大鼠血淀粉酶水平明顯低于對照組，且治療組胰腺病理損傷程度也輕于對照組，顯示MSCs能改善SAP炎癥反應，調節自身免疫。眾多實驗研究[16-18]也證實，MSCs移植能有效減輕ANP大鼠肺、肝、腎等多器官損傷。此外，項愛齋等[19]報道，通過給ANP大鼠皮下注射粒細胞集落刺激因子(G-CSF)動員自體骨髓MSCs的產生，同樣能達到與移植MSCs類似的減輕胰腺病理損害、減輕SAP病情、降低死亡率的作用，但尚未見相關臨床研究的報道。

2．MSCs治療SAP的臨床研究：國內外已見少量將MSCs初步用于治療SAP的臨床研究報道。王瑾等[20]首次報道將MSCs應用于臨床。患者入院后行禁食、胃腸減壓、抗炎、補液、抑制胃液及胰液分泌等對癥支持治療。于第4天經外周靜脈輸注臍帶間充質干細胞，細胞劑量為72×106個。隨后2周，每周輸注臍帶間充質干細胞1次，細胞劑量為80×106個。輸注3次后，血糖、C-反應蛋白、血清淀粉酶和尿淀粉酶顯著下降并維持在正常水平；CT 顯示患者胰腺體積基本恢復，滲出液逐漸吸收，在MSCs移植的過程中未出現不良反應，認為MSCs移植可用于SAP的治療，有利于促進胰腺組織恢復。黃少雄等[21]通過病例對照研究將20例SAP患者隨機分為常規治療組和MSCs治療組，觀察兩組患者生命體征、生化指標、CT征象及炎癥因子濃度等指標，并對比兩組患者的病死率、并發癥發生率、手術率、平均住院時間和出院后隨訪情況，發現MSCs治療組患者的CT征象及白細胞計數、血淀粉酶、尿淀粉酶、C-反應蛋白、血小板活化因子、TNF-α、IL-6、IL-8等指標的濃度較常規組明顯改善，初步證實了MSCs移植有助于改善SAP的炎癥反應，具有減少并發癥、縮短住院時間等優勢，且無明顯不良反應。

三、展望

MSCs的生物免疫學特性與SAP的主要發病機制之間的針對性非常強，因而可以利用MSCs的特性針對性地對抗SAP的致病因素,提高SAP的救治率。雖然MSCs已初步應用于SAP的臨床治療研究中，但其安全性和有效性還有待多中心、大樣本的臨床隨機對照試驗來驗證。MSCs治療SAP還有很多問題需要更加細致、深入的研究，比如MSCs的最佳分離、培養及純化方法；MSCs治療SAP適應證；不同個體移植入MSCs的最佳輸注途徑、細胞數量、植入時機和植入次數；MSCs植入體內后是否能很好地增殖分化以替代損傷的組織器官的功能，是否對各臟器產生不良影響，是否會影響機體免疫功能及引起組織器官惡變，等等。這些問題還有待對MSCs分化調控、信號轉導、歸巢分子機制等的深入研究。

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