骨髓间充质干细胞移植对炎症性肠病肠道屏障功能修复的研究进展

魏 慧 (南方医科大学第二临床医学院，广东 广州 510515)

李 欣 (中国人民解放军海军总医院消化内科，北京 100048)

doi:10.3969/j.issn.1673-1409.2011.07.099

骨髓间充质干细胞移植对炎症性肠病肠道屏障功能修复的研究进展

魏 慧 (南方医科大学第二临床医学院，广东 广州 510515)

李 欣 (中国人民解放军海军总医院消化内科，北京 100048)

介绍了间质细胞与肠壁修复，综述了骨髓造血干细胞移植(HSCT)治疗炎症性肠病(IBD)的可能机制，调节肠道免疫，建立起新的免疫系统，分析了患者及其方案选择。但目前HSCT治疗IBD尚处于实验性治疗阶段，临床病例不多，仍存在诸多问题有待于进一步研究解决并加以完善。

造血干细胞移植(HSCT)；炎症性肠病(IBD)； 肠道免疫系统；肠道间质细胞

炎症性肠病(IBD)是一组反复发作的慢性非特异性肠道炎症疾病，近10年来相关临床报道及系统分析研究表明IBD病例数量上升约3.1倍[1]。炎症性肠病的发病机制尚不清楚，其中黏膜耐受是目前较为关注的研究方向。黏膜耐受状态的发生则可能与肠道微生物、肠腔内抗原、肠上皮屏障、淋巴细胞、树突状细胞和间质细胞有关[2]，这些细胞在炎症的形成、延长、复原、修复中起了重要的作用。

1 间质细胞与肠壁修复

1.1肠道间质细胞

在IBD的肠道上皮细胞由于CEA家族及CD1d的表达缺失，使得调节亚群扩增失败，CD4+T细胞增殖[3-4]；Perera等认为溃疡性结肠炎(UC)肠道上皮不能表达MHCⅠ类分子，而克罗恩病(CD)肠道上皮表达HLA-E、MICA和MICB，但并不包括CD1d[5]。另一方面，内皮细胞通过对白细胞迁移的严密调控来维持黏膜免疫的内环境稳定，其对白细胞的高黏附性与NO合酶有关；而间质细胞在维持黏膜内环境稳定和微环境建立中的作用远比先前估计的重要。急性损伤后，肠道的修复机制通过调节胶原蛋白转录翻译、促进活化的纤维化型间质蛋白细胞凋亡作用来完成。在CD和UC中，细胞外基质的沉淀和降解处于不平衡的状态，一方面慢性炎症刺激肠道内间质细胞活化使得大量细胞外基质产生并沉淀[6]；另一方面，CD狭窄肠道内肌成纤维细胞的TMP-1活性增高，使得MMPs活性下降，从而抑制了细胞外基质的降解，导致纤维化反应过强，疤痕形成[7]。

1.2肠上皮下纤维母细胞(ISEMFs)

近来发现由骨髓干细胞分化而来的间质细胞在修复及纤维化过程中有着突出的作用。ISEMFs位于大部分肠黏膜上皮与固有层组织之间，具有调节上皮细胞功能、参与病理形成免疫应答[8]、诱导耐受等重要功能[9]，并通过调节细胞外基质代谢、控制生长因子和细胞因子的释放来调控黏膜修复过程。生理情况下，ISEMFs数量增加有利于损伤恢复、抗感染。而在病理状态时，ISEMFs持续增生，导致间质细胞过多、病变纤维化、瘢痕形成，甚至腔道狭窄。在UC中，ISEMFs常位于溃疡的边缘；而CD中，其拥有更高的增殖及分泌生长因子的能力[10]。

1.3骨髓干细胞与肠道间质细胞

骨髓干细胞包括间充质细胞(MSCs)、造血干细胞(HSCs)和内皮祖细胞。在骨髓移植后，受体内的供体骨髓细胞除了分化为造血细胞，还可以分化为其他组织细胞[11]。这些细胞具有迁移能力且广泛分布于体内，并普遍存在于干细胞中[12-13]。Caplan等[14]对MSCs的旁分泌研究表明其具有参与组织愈合和长期修复的作用,其指MSCs亦在骨髓移植受体中长期具有免疫调节作用[15]；Lennon等[16]认为MSCs可在体外扩增的骨髓中发现，但由于缺乏特征性标志而无法自新鲜标本中分离出。Brittan等[17]的实验结果提示：骨髓干细胞在肠损伤部位能分化为肌成纤维样细胞和上皮细胞，骨髓干细胞移植诱导肠上皮细胞再生，骨髓干细胞移植治疗肠道疾病具有重要意义。从骨髓干细胞到多能性前体细胞、纤维母细胞、肌纤维母细胞，它们参与了损伤组织器官的重建和修复，提示肠外细胞能够参与肠道组织的修复更新。

2 骨髓干细胞移植与IBD治疗

长期以来，基于病变的强度、部位、内镜下严重程度、临床表现、并发症，IBD治疗包括抗炎(5-氨基水杨酸、皮质激素)、免疫抑制(AZA、硫嘌呤、环孢素)、生物治疗(抗TNF-α的英夫利昔、抗CD3的Vizilizumab)等。这些治疗旨在控制活动性炎症和调节免疫紊乱，对于危重病例的疗效有限，并无法缩短IBD的自然病程；另一方面，这些治疗措施或多或少存在着不良反应。而无效的IBD患者通常面临着侵入性手术治疗的抉择，但手术并不能解决根本问题。迄今为止，IBD还没有治愈的手段，但干细胞治疗为患者带来了希望。

2.1IBD中的骨髓干细胞移植

IBD所造成的肠道黏膜损伤，最佳干细胞来源为肠道上皮干细胞，但由于肠道上皮干细胞来源数量有限、在体外不能长期培养扩增，所以目前多进行造血干细胞移植(包括骨髓移植、外周血造血干细胞、脐带血干细胞移植)或自体脂肪间充质干细胞移植。在报道的病例中，多为合并造血系统恶性肿瘤(包括非霍奇金淋巴瘤、霍奇金淋巴瘤、髓系白血病)的IBD患者、在接受造血干细胞移植后的7～15年里未曾使用免疫抑制剂的情况下，患者的CD或UC达到了临床、实验室缓解，未有复发。在造血干细胞移植的Ⅰ期临床试验中，12例难治性CD患者中有11例患者经CDAI评估达显著缓解；近期的Ⅰ-Ⅱ期研究发现难治性CD患者自体造血干细胞移植后有3/4患者经临床和内镜评估达到了缓解[18]。

2.2骨髓干细胞移植治疗的可能机制

自身免疫病(AID)是一种免疫应答紊乱和改变使免疫系统对自身抗原产生攻击所致的疾病。病理损伤是有自身免疫应答的产物包括自身抗体和(或)自身殖民淋巴细胞引起的，可分为器官特异性和全身性[19]。IBD是临床常见的AID。目前IBD的发病机制可以概括为：环境因素作用于遗传易感者，在肠道菌群丛等的参与下，启动了肠道免疫及非免疫系统，最终导致免疫反应和炎症过程。遗传是本病的基础，免疫和炎症损伤是致病的关键，环境、精神等因素可能是发病的诱因[20]。人类基因组的测序和鉴定将加速IBD易感基因的寻找，进而推动IBD的治疗。目前认为：IBD是多基因病，易感点位于第3、7、12、16号染色体上[21]。其蛋白表达可能在造血干细胞内，通过干细胞移植，抑制不正常的免疫反应而达到治疗目的，这是克罗恩病患者应用造血干细胞移植(hematopoietic stem cell transplantation，HSCT)治疗的理论基础[22]。

肠道黏膜免疫系统在IBD肠道炎症发生、发展、转归过程中始终发挥重要作用，受累肠段产生过量抗体[23]。抗原的类型和遗传背景等影响到免疫应答T细胞的分类：Th1为主的免疫应答发展为克罗恩病，干扰素γ和肿瘤坏死因子α的释放增加，从而进一步促进局势细胞的激活和延迟性变态反应的发展；Th2为主的免疫应答发展为溃疡性结肠炎，白细胞介素5等释放增加，从而促进体液免疫过程[24]。通过免疫系统重新组装，抑制不正常的免疫反应；同时，在干细胞动员和预处理时应用了超过常规剂量的免疫抑制剂也具有一定的治疗作用[25]。

骨髓干细胞移植增强了肠道上皮修复能力。骨髓干细胞移植可能调节肠道免疫，目前认为间充质干细胞移植可分化为具有功能的间质和非间质细胞来修复受损组织；其次它具有免疫抑制能力，可抑制T、B淋巴细胞的活化、降低树突状细胞抗原呈递作用和它们的功能[26]。而造血干细胞移植可使免疫系统回到幼稚状态。尽管自体造血干细胞移植并不能消除遗传缺陷，但可能由于缺失触发物而达到长期缓解，其优点是不存在干细胞来源和移植排斥反应的问题[27]；而异体造血干细胞移植后，可建立起新的免疫系统，但风险在于移植物排斥增加了移植排斥反应的风险，存在HLA相合供体干细胞来源缺乏、移植后免疫抑制剂使用等问题[28]。

2.3Prochymal

Prochymal是一种同种异体骨髓间质干细胞制剂，用于治疗急性移植物抗宿主排斥反应(GVHD)和CD。干细胞可以迁移到炎症组织受损部位，加速复原，且不激活同种异体T细胞[29]。其逃避同种异体反应识别能力可能与协同刺激分子表达缺失有关。另外，间充质干细胞移植中的T细胞对受体不产生免疫应答。其Ⅱ期临床试验给激素、英夫利昔、免疫抑制剂失败的中重度CD患者(CDAⅠgt;220)输注了2次Prochymal后，发现CDAⅠ均有显著下降，且1/3的患者达到了临床缓解[30]。

3 患者及其方案选择

3.1患者的选择

克罗恩病多为慢性渐进性，绝大多数患者经相应治疗后，可获得某种程度的康复。发病15年后约半数尚能生存。IBD的病死率是很低的，对于生存时间的降低也是有争议的，而进行HSCT有一定的风险，目前临床资料较少，尚不能充分说明HSCT能为病人带来普遍明显的效果。就目前情况来说，应限于现有治疗方法失败的病情较重的患者[31]。

3.2方案选择

与骨髓移植(bone marrow transplantation，BMT)相比，造血干细胞移植(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、出血症状轻，对症治疗少，住院时间短，简便、安全等优点，因而近年来得以迅速发展。但是有报道称作为造血干细胞动员剂的造血生长因子，与AID的短暂发作有关，尚需慎用[32]。纯化的CD34+细胞移植即是造血干/祖细胞移植。采用体外富集技术，可有效祛除T细胞。CD34+细胞移植可迅速诱导稳定造血重建并且显著降低移植物抗宿主病的发生率和严重程度。但一组实验报道称并未有效防止疾病的早期复发[33]。一般来说，异基因移植是治疗有HSC缺陷的AID的有效方法，而环境刺激等引起的AID，可通过自体HSCT治疗达到满意疗效[34]。应用于IBD，目前病例较少，方案的选择尚需要进一步的探索和临床实践。根据发病机制对IBD患者进行细分，对不同亚群患者实行不同的移植方案可能会进一步提高疗效。另外，在外周血干细胞动员、预处理方案的选择、免疫抑制剂的应用等方面尚需要进一步的探索和完善。

HSCT从遗传和免疫两个方面对IBD有治疗作用，对IBD的治疗提供了新的选择。应用HSCT治疗IBD是很有前景的选择,但至今临床病例不多，尚属实验性治疗，仍存在诸多问题有待于进一步研究解决并加以完善，为了全面评价HSCT治疗IBD的作用，还有待于对更多患者进行治疗研究和长期随访[35]。

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[编辑] 一 凡

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A

1673-1409(2011)07-0225-04

2011-06-22

魏慧，女，主要从事临床医学专业学习与研究工作;通讯作者：李欣，E-mail：13717880290@163.com。