間充質干細胞對類風濕關節炎適應性免疫細胞的調節作用

張卓君 李 芳 李 欣

類風濕關節炎(rheumatoid arthritis，RA)是一種病因未明的以滑膜增生、炎性細胞浸潤、關節骨和軟骨的進行性損傷以及多器官受累為主要特征的自身免疫性疾病。RA不受控制的進行性炎癥和關節損傷使患者出現不可逆的關節畸形，降低患者的生活質量。盡管臨床上已常規使用改善病情的抗風濕藥及生物制劑來預防或延緩疾病的進展，但有研究發現，這些藥物的不良反應及逐漸產生的耐藥性不利于疾病的治療[1]。由此可見，目前仍缺乏有效的治療RA的方法。

間充質干細胞(mesenchymal stem cells，MSCs)長期以來被認為是一種具有自我更新及多向分化潛能的干細胞類型，但后來的研究發現，MSCs具有低免疫原性及較強的免疫抑制作用。MSCs低表達MHCⅠ類分子且缺乏MHCⅡ類分子和共刺激分子的表達，不易被免疫系統識別，從而具有較低的免疫原性。MSCs可以抑制T淋巴細胞和B淋巴細胞的增殖和發育，誘導調節性T細胞的產生，促進M2巨噬細胞的極化，削弱樹突狀細胞的功能，并抑制自然殺傷細胞的成熟[2]。而MSCs這些作用的發揮，是通過細胞接觸或分泌可溶性因子實現的。本文重點介紹MSCs對參與RA發生、發展的部分T、B淋巴細胞的調節作用及其可能的機制。

一、T淋巴細胞

T淋巴細胞主要參與細胞免疫，其主要功能是釋放細胞因子、參與抗原遞呈以及直接殺傷靶細胞。MSCs能夠抑制T淋巴細胞的增殖、分化、遷移及炎性細胞因子的釋放，同時誘導具有免疫調節功能的T細胞，從而發揮免疫抑制作用。大量研究證實，CD4+T輔助細胞參與RA的病理過程，其中Th1/Th2及Th17/Treg比值的失衡與RA的疾病活動密切相關，除此以外，還有研究發現，Tfh細胞和以Vγ9Vδ2+T細胞為代表的異質性γδT細胞與RA的發生密切相關[3,4]。因此，以下重點闡述MSCs對這些免疫細胞的調節作用。

1.調節性T細胞(regulatory T cell,Treg)：Treg細胞通常表現為FOXP3+CD4+CD25+表型，通過細胞接觸與分泌白細胞介素-10(interleukin-10，IL-10)、轉化生長因子-β(transforming growth factor，TGF-β)等免疫抑制性細胞因子發揮免疫抑制作用，從而誘導免疫耐受及維持免疫穩態。有研究發現，MSCs通過上調膠原誘導關節炎(collagen induced arthritis,CIA)小鼠Treg細胞FOXP3啟動區轉錄因子Helios表達，促進Treg細胞的增殖及IL-10、TGF-β的分泌，并呈劑量依賴性，而Treg細胞分泌的TGF-β還可誘導T淋巴細胞上發揮免疫抑制活性的FOXP3的產生。本研究還發現，骨髓來源的MSCs的這種調節作用優于脂肪及臍帶血來源的MSCs[5]。MSCs促進Th1和Treg細胞向炎性組織內遷移及其在引流淋巴結內的優先積聚，同時還能在不改變Ⅱ型膠原抗體水平的情況下調節Th17/Treg的平衡，而這可能與MSCs誘導的IFN-γ+Th1細胞誘導CIA小鼠內源性吲哚胺2,3-雙加氧酶(indoleamine 2，3 dioxygenase，IDO)的產生有關[6]。Vasilev等[7]研究發現，脂肪間充質干細胞(adipose mesenchymal stem cells，AD-MSCs)通過分泌可溶性因子PGE2、IL-6、sVEGF-A、CCL2促進中、高疾病活動度RA患者外周血單個核細胞中CD4+FOXP3+T細胞增殖。一項關于RA的體內Ⅰa期臨床試驗中發現中度活動的RA患者在靜脈注射臍帶間充質干細胞(umbilical cord mesenchymal stem cells，UC-MSCs)后，其外周血產生IL-10的Treg細胞的數量顯著增加[8]。由此可知，無論在體內、體外，MSCs均能誘導Treg細胞產生，從而誘導免疫耐受。

2.輔助性T細胞17(T helper cell 17，Th17)：Th17細胞是CD4+輔助性T細胞的一個獨特亞型，其定義與其分泌IL-17有關，而IL-17與機體對感染因素的防御及多種自身免疫性疾病的發生、發展相關。值得注意的是，Th17細胞的活性受Th1和Th2型細胞因子的調節。MSCs通過上調轉錄因子FOXP3的表達及下調RORγt的表達促進Treg細胞的分化及抑制RA患者外周血Th17細胞的分化，從而調節Th17/Treg的平衡，并促進TGF-β的分泌及抑制IL-17的分泌[9]。研究發現，AD-MSCs促進CIA小鼠脾臟內T淋巴細胞向引流淋巴結的遷移并促進Th17細胞向分泌IL-10的調節表型轉變[10]。MSCs還能通過釋放依賴于IL-6的PGE2誘導宿主的Th1/Th17反應向Th2反應轉變，從而減輕宿主的炎性反應[11]。在骨髓間充質干細胞(bone marrow mesenchymal stem cells，BM-MSCs)與PBMC共培養的實驗中發現，Th17細胞的增殖受到抑制，而這可能與BM-MSCs分泌的趨化因子CCL2有關[12]。MSCs除了分泌可溶性因子抑制Th17細胞的增殖和功能外，還可通過細胞接觸依賴機制將線粒體轉移入記憶性Th17細胞使其表達FOXP3獲得抗炎表型[13]。

3.濾泡輔助T細胞(T follicular helper cell，Tfh)：Tfh細胞表達C-X-C趨化因子受體5(C-X-C chemokine receptor type 5，CXCR5)、誘導共刺激分子(induced costimulatory molecule，ICOS)、程序性細胞死亡蛋白1(programmed death protein-1，PD-1)、CD40配體(CD40 ligand，CD40L)等分子，主要位于次級淋巴組織的B淋巴細胞濾泡，參與B淋巴細胞生發中心的形成。Tfh細胞通過分泌IL-21作用于IL-21受體促進B淋巴細胞分化為抗體形成細胞，從而產生抗體參與免疫反應，因此，Tfh細胞的功能失調及其相關分子的過度表達或缺失都有可能導致自身免疫病或免疫缺陷的發生[14]。有研究發現，RA患者外周血Tfh細胞的數量明顯增加，并與血清IL-21、抗環瓜氨酸多肽抗體水平及疾病活動度呈正比，這表明Tfh細胞可能與RA的發病機制及疾病進展相關[3]。Liu等[15]研究發現，UC-MSCs通過分泌IDO抑制Tfh細胞的增殖、分化及其功能，但不促進其凋亡。同時，Tfh細胞分泌的IFN-γ還能誘導UC-MSCs分泌IDO，這進一步增強了MSCs的免疫抑制活性，從而進一步延緩RA的進展。MSCs通過分泌PGE2與CD4+T細胞上的前列腺素受體EP2、EP4結合，從而抑制CIA小鼠外周血CD4+CXCR5+ICOS+Tfh細胞的增殖，減輕炎性反應[16]。

4.輔助性T細胞1(T helper cell 1，Th1)/輔助性T細胞2(T helper cell 2，Th2)：Th1細胞主要分泌IFN-γ、TNF-α、IL-2等Th1型細胞因子，并與RA等多種自身免疫性疾病的發生、發展相關。Th2細胞主要分泌IL-4、IL-6、IL-10等Th2型細胞因子，它們參與了B淋巴細胞的活化，并能抑制Th1細胞的增殖。MSCs通過分泌半乳糖凝集素1抑制Th1細胞的增殖和分化及促進Th2細胞的增殖和分化[17]。MSCs還能通過促進Th1細胞向分泌IL-10的免疫表型轉化及通過抑制其他CD4+T細胞上的IFN-γ受體的功能抑制其增殖，從而減輕與Th1細胞相關的炎性反應[18]。Luz-Crawford等[19]研究發現，MSCs抑制CIA小鼠Th1和Th17細胞分化并促進淋巴結及脾臟中Th2相關細胞因子IL-5、IL-10、IL-13的分泌，最終調節Th1/Th2的平衡，從而延緩CIA的進展。

5.Vγ9Vδ2+T細胞：γδT細胞是RA患者血清和滑液中炎性細胞因子的重要來源，其中，Vγ9Vδ2+T細胞分泌高水平的IFN-γ、IL-17加重炎癥和免疫功能紊亂[4]。Vγ9Vδ2+T細胞在RA患者的血液及關節滑液中大量存在，可將抗原遞呈給初始CD4+T細胞并激活更多的效應T細胞引起過度免疫反應。MSCs能夠抑制Vγ9Vδ2+T細胞增殖、細胞毒作用和細胞因子的產生。UC-MSCs通過抑制Vγ9Vδ2+T細胞表面FasL及腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體的表達抑制其細胞溶解反應，同時不影響Vγ9Vδ2+T細胞的凋亡[20]。MSCs釋放的環氧化酶-2(cyclooxygenase-2，COX-2)依賴的PGE2作用于Vγ9Vδ2+T細胞上的受體EP2和EP4抑制Vγ9Vδ2+T細胞增殖并抑制其IFN-γ及功能酶顆粒的釋放，這一過程與共培養的MSCs的數量相關[20,21]。由此可見，MSCs通過抑制炎性細胞因子的產生和改變Vγ9Vδ2+T細胞的活性抑制Vγ9Vδ2+T細胞介導的免疫應答，從而減輕機體的過度免疫狀態，并最終預防自身免疫病的發生及延緩RA的進展。

二、B淋巴細胞

B淋巴細胞除了在T淋巴細胞及抗原刺激下分化為漿細胞產生抗體參與體液免疫外，還可分化為調節性B細胞參與免疫抑制過程。RA除了累及全身多關節外，還累及關節外器官和組織，而B淋巴細胞參與了這一過程。有研究發現，RA患者受累關節的異位淋巴濾泡組織分泌的抗環瓜氨酸多肽抗體與RA的疾病活動相關[22]。

1.漿細胞：漿細胞是參與適應性免疫的B2細胞分化形成的抗體形成細胞，與RA的疾病活動相關。MSCs通過COX-2途徑抑制B淋巴細胞的增殖和成熟，從而減輕與B淋巴細胞相關的炎性反應[23]。另外，MSCs通過抑制B淋巴細胞表面早期活化標志物CD69和共刺激分子CD86的表達來抑制B淋巴細胞的活化，并抑制B淋巴細胞對T淋巴細胞的抗原遞呈功能的調節作用[24]。Corcione等[25]研究發現，MSCs可通過分泌可溶性抑制因子將B淋巴細胞阻滯于G0/G1期，從而抑制B淋巴細胞的增殖，但不誘導其凋亡。同時，BM-MSCs釋放可溶性因子上調PAX5的表達及下調B淋巴細胞終末分化主要轉錄調節因子Blimp-1抑制B淋巴細胞向漿細胞的終末分化[26]。MSCs可通過抑制B淋巴細胞分泌IL-4來抑制效應B細胞的活化，同時誘導B淋巴細胞向分泌IL-10的調節性B細胞表型轉化，進一步加強MSCs對B淋巴細胞活化的抑制作用[24]。Gowhari等[27]研究發現，自體 BM-MSCs通過抑制難治性RA患者體內促進B淋巴細胞分化和存活的B淋巴細胞活化因子(B-cell activating factor，BAFF)、增殖誘導配體(a proliferation-inducing ligand，APRIL)的產生及抑制B淋巴細胞表面受體BAFF受體3(BAFF receptor，BR3)、B淋巴細胞成熟抗原(B cell maturation antigen，BCMA)、跨膜激活劑和鈣調親環素配體相互作用分子(interaction molecules between transmembrane activators and calmodulin ligands，TACI)的表達抑制B淋巴細胞的增殖和分化，同時抑制抗環瓜氨酸多肽抗體的產生，從而抑制B淋巴細胞介導的體液免疫，最終緩解RA的癥狀。除此以外，MSCs還可通過抑制Tfh細胞的功能間接抑制B淋巴細胞向漿細胞分化及IgM、IgG的合成[15]。

2.調節性B細胞(regulatory B cell，Breg)：Breg細胞包括多種亞型，除了分泌IL-10發揮免疫調節作用外，還能通過分泌IL-35抑制炎癥性Th1細胞和Th17細胞的分化及誘導Treg細胞和Breg細胞的增殖，從而抑制自身免疫性疾病的發生和延緩疾病進展[28]。MSCs可通過趨化因子SDF-1α及其受體CCR7途徑直接促進CD19+IL-10+Breg細胞的增殖，從而產生免疫抑制微環境[29]。Luz-Crawford等[30]研究發現，BM-MSCs通過分泌白細胞介素-1受體拮抗劑(interleukin-1 receptor antagonist，IL-1RA)抑制B淋巴細胞向分泌IgG的CD19+CD138+漿細胞的分化，同時促進B淋巴細胞分泌IL-10，這可能與IL-RA促進產生IL-10的Breg樣細胞的分化有關，而在CIA小鼠體內，BM-MSCs僅能抑制B淋巴細胞的成熟和分化，未觀察到產生IL-10的Breg樣細胞的顯著增加。這種差異可能與BM-MSCs所處的炎癥微環境有關。

三、展 望

RA所致的關節畸形嚴重影響患者的生活質量，目前的治療方式不能有效緩解患者的關節癥狀。因此，尋找新的治療方式勢在必行。MSCs可以抑制促炎T細胞(Th1、Th17、Tfh等)、B淋巴細胞的功能和誘導具有調節表型的T細胞(Th2、Treg)、Breg細胞而發揮免疫抑制功能。另外，MSCs的免疫調節作用還呈劑量依賴性，MSCs數量過多或過少都不會達到預想的結果。目前，無論從RA炎癥模型到RA患者，還是由體外實驗到體內研究，MSCs對RA的有益作用都得到了逐步確認。但是，關于MSCs的研究大多還是動物實驗，由于動物和人體基因的差異，不同物種的MSCs的免疫調節作用可能不完全相同，除此以外，MSCs的免疫調節機制尚未完全清楚，因此，對于MSCs對RA的治療作用仍有待于進一步研究。但MSCs必將會對治療RA、提高RA患者生活質量產生重要的臨床意義。