骨髓间充质干细胞移植治疗急性胰腺炎的研究现状

王蓓蓓，曲 波，金世柱

哈尔滨医科大学附属第二临床医学院消化内科，黑龙江哈尔滨150086

急性胰腺炎(acute pancreatitis，AP)是最常见的坏死性炎症之一，病程中炎症因子的激活可使病情急剧恶化，死亡率较高。目前对症、支持治疗、预防胰腺感染和坏死仍然是主要的治疗措施，其治疗效果不佳。近年来，随着干细胞研究的热潮，干细胞治疗急性胰腺炎已逐步成为消化领域中一个新的研究方向。有研究证实，骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs)在活体内外一定的条件下，可分化为有功能的胰腺干细胞，对损伤的胰腺进行修复。目前该领域的研究甚少，本文旨在对BMSCs修复治疗AP的研究现状作一概述。

1 BMSCs

干细胞［1］根据发育的阶段可以分为胚胎干细胞和成体干细胞，而BMSCs是目前研究最多的成体干细胞。骨髓中至少包含两种干细胞成分BMSCs和骨髓造血干细胞(bone marrow hematopoietic stem cells，BMHSCs)，然而和BMHSCs不同的是BMSCs在细胞发育过程中处于较原始阶段，具有强大的自我更新能力和多向分化的潜能，其在特定的条件下可以分化为不同功能的细胞。目前的研究［2］表明，BMSCs在基因治疗领域起着重要的作用，如在软骨和骨组织的修复、神经元的再生、心肌梗死后心肌细胞的再生、肝损伤后肝细胞的再生、皮肤损伤后的修复等方面都卓有成效。因此，BMSCs在再生医学和组织工程中有良好的应用前景。

1.1 BMSCs的多向分化潜能 BMSCs在1961年第一次被Friedenstein［3］提及，并且他提出间充质干细胞在体外依赖一定的条件有分化为骨、软骨或脂肪组织等其他组织的潜能。这些非造血基质中具有自我更新能力的前体细胞具有很高的可塑性，其不需要分化就能扩增到50倍。其在适当的条件和合适的体系中可以向多种组织细胞分化，如成骨细胞、软骨细胞、肌细胞、脂肪细胞、神经细胞、肝脏细胞、胰腺细胞、内皮细胞等。因此，BMSCs多向分化的潜能为急性胰腺炎的治疗提供了良好的理论基础。

1.2 BMSCs的表面标志 虽然BMSCs在临床上已经有了很广泛的研究，但是其主要的细胞表面标志物仍然没有被明确，因此不利于BMSCs的分离和鉴定。Boiret等［4］的研究表明，在不同的组织和组织发育的不同阶段，各种标志物表达的比例也是不同的，目前的研究［5］得出干细胞中以如 CD105、CD45、CD73、CD29、CD44等的表达为主。因为这些特性，BMSCs的分离、培养和扩增变得相对简单。

1.3 BMSCs的免疫调节作用 BMSCs以明确的低免疫原性为特征，开创了通过同种异体移植，以BMSCs为基础的治疗方法。目前的研究［6］证实BMSCs有强大的免疫调节作用，主要是免疫抑制。其主要是通过自身分泌的多种细胞因子如白细胞介素类细胞因子、粒细胞集落刺激因子(granulocyte cell stimulating factor，G-CSF)、基质源性因子(stormal cell derived factor-1，SDF-1)等。输注BMSCs后极大地降低了机体内炎症因子的产生，如肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)、IL-6，同时增加了抗炎因子的量如 IL-4、IL-10等。最近的研究［7］结果指出输注的干细胞能够抑制T细胞细胞因子的产生和增殖，在体外CD4细胞和干细胞的联合培养能够增加FOXP3转录因子的数量，更重要的是在诱导急性胰腺炎和灌注干细胞之后该转录因子明确到达胰腺。该研究结果表明该转录因子在急性胰腺炎修复过程中起着免疫调节的作用。

2 BMSCs的诊疗状况和存在的问题

2.1 BMSCs的诊疗状况 目前干细胞移植治疗血液系统疾病已经进入了相对成熟的阶段，而对其他组织器官的治疗仍然处于临床试验的初级阶段。以自体干细胞移植肝内移植治疗失代偿期肝硬化，术后绝大多数患者丙氨酸氨基转移酶和总胆红素下降，腹水减少，白蛋白升高，病情好转。有研究［8］证实BMSCs对梗死的心肌细胞有修复的功能;Karusssis等［9］证实了鞘内注射BMSCs 24 h内的免疫调节作用;另外，BMSCs在治疗糖尿病、克罗恩病、胰腺疾病等也有相关的报道。并且该治疗方法也被应用于治疗由基因突变引起的遗传性疾病［10］。

2.2 BMSCs移植的安全性 目前干细胞移植治疗临床上的多种疾病已经成为全球研究的热点，可以以干细胞移植来代替损伤的组织和器官。但是由于其主要应用于人体，所以移植的安全性也是我们必须考虑的。大量的研究［11］表明，干细胞移植后多因素的内皮功能失衡能够导致血栓性微血管病。其可能的机制为移植过程中的离心培养和分离可以损伤内皮细胞，引起促凝物质的过度表达，促进血小板黏附与聚集。肝静脉闭塞症是由于肝细胞内皮或静脉窦内皮细胞损伤而导致，一般发生于移植的早期，可导致肝功能衰竭、肝肾综合征甚至死亡。干细胞移植引起肿瘤的观点越来越被人们所接受。2004年 Houghton等［12-13］首次报道BMSCs移植可导致胃癌。制成幽门螺杆菌(H.pylori)感染的大鼠模型后移植BMSCs，由于H.pylori慢性感染，在各种炎症因子的趋化作用下向损伤及炎症部位迁移和聚集，H.pylori感染时间越长，胃黏膜损伤越重，在胃黏膜的聚集越多，绝大多数胃黏膜被X-gal染色阳性的BMSCs取代，在BMSCs分化和增殖修复过程中出现不典型增生，最终形成胃癌。

2.3 BMSCs移植的途径、数量和刺激因子 目前BMSCs的移植途径也是干细胞移植的重要问题，关于应用哪种途径进行干细胞移植的治疗效果最佳也需要进一步的探讨和研究，在某些研究肝脏疾病的干细胞移植的试验研究［14］中，门静脉、肝动脉、肝内移植和外周静脉移植等途径的治疗效果无明显差异，而外周静脉移植的操作相对简单、方便，目前临床上应用的较多。关于干细胞移植的数量和时机仍然不是很明确，需要进一步的研究和探讨。根据相关报道［15］指出，某些因子如干细胞因子、G-CSF、SDF-1等可以促进大量的骨髓干细胞进入外周血，大大提高了干细胞提取的效率。

3 急性胰腺炎及其治疗进展

3.1 急性胰腺炎 急性胰腺炎［1，16］是胰腺的一种常见的胰腺组织自身消化、水肿、出血甚至坏死的炎症反应。其通常是比较轻微的自限性疾病，然而10% ～15%的病例中病情会比较重，可以引起组织器官的炎症反应，以至于引起全身炎症反应综合征，进而引起多器官功能衰竭，甚至死亡。酗酒和胆石症是导致急性胰腺炎最常见的原因。而吸烟、有毒食物、传染病、外科创伤、局部缺血、解剖结构异常、新陈代谢异常(高血脂、高血钙等)和自身免疫性疾病等都是引起急性胰腺炎少见的原因。由于诊断技术的改进和最近发现的一些遗传高危因素，那些病因不明的特发性胰腺炎发生的比例正在下降，通过最近几十年对急性胰腺炎的探讨和研究，如今我们对其发病机制的了解已经取得了很大的进步。急性胰腺炎的发生通常被认为是由于腺泡内酶原的激活引发的，从而引起胰腺的自身消化，然而引起酶原消化的最初机制仍然不是很清楚。

急性胰腺炎分为轻型胰腺炎和重型胰腺炎。轻型胰腺炎一般给予抑制胰酶分泌、补液、营养支持、预防感染等治疗方案就可以明显改善其症状，临床上习惯应用质子泵抑制剂或H2拮抗剂静脉给药，认为可通过抑制胃酸而抑制胰液分泌，兼有预防应激性溃疡的作用。而重症胰腺炎除症状严重外，通常具有较严重的并发症，如胰腺坏死、脓肿、休克或多器官功能衰竭。因此重症胰腺炎必须采取综合性措施，积极抢救治疗。

3.2 急性胰腺炎的治疗进展 迄今为止，对于急性胰腺炎的治疗仍然没有很明确并且很合适的方案，对急性重症胰腺炎的治疗也仅局限于一般的对症支持、补液、营养支持、预防胰腺感染、坏死为主。对于胆石症引起的急性胰腺炎则给予内镜下胰胆管造影(endoscopic retrograde cholangiopancreatography，ERCP)治疗。因此，创新性的治疗阶段对于降低急性胰腺炎的死亡率是非常必要的。实验研究［7］表明由全身炎症反应综合征引起的胰腺的炎症和坏死程度及多器官功能衰竭的强弱程度决定着急性胰腺炎的预后。患有该疾病的患者似乎存在着促炎因子和抗炎系统的不平衡，以至于促进了炎症介质的传播。其中的几种促炎因子如IL-6、TNF和抗炎因子如IL-4等在患者的血浆中有所增加。它们中的几种因子是该疾病活动的标志。这些结果表明控制胰腺坏死、炎症和促炎因子的产生和抗免疫的治疗方案有潜力能够改善胰腺炎的预后。

BMSCs是治疗AP有效的措施，其具有多向分化的潜能已经被证明，并且比我们预期的结果要好的多，据报道［1］，BMSCs能够分化为源于三个胚层的多种不同类型的细胞，比如内胚层起源的肝脏细胞和肺泡上皮细胞，中胚层起源的肾脏和肌细胞、外胚层起源的神经和上皮细胞。最重要的是许多研究者已经表明BMSCs起着胰腺干细胞的作用，有助于胰岛的再生和损伤胰腺的修复。BMSCs的移植已经分别用于实验动物治疗1型和2型糖尿病，并且已经取得了令人满意的实验结果。结果表明BMSCs具有一定的生物学特性，BMSCs移植可以作为治疗AP的一种有效方法。

近年，有学者在骨髓间充质干细胞对胰腺损伤修复方面进行了初步研究［7，17］。例如有研究应用核染料Hoechst33258标记SD大鼠的自体骨髓间充质干细胞，并回输到急性胰腺炎和正常大鼠的骨髓腔中。结果发现，造模后2周，标记的间充质干细胞即可出现在正常胰腺组织和损伤胰腺组织中，在正常胰腺组织中偶见，而在损伤胰腺组织中多见，提示自体骨髓间充质干细胞可参与胰腺的生理更新和病理再生，特别是在胰腺损伤修复中发挥重要作用。另有研究通过移植骨髓间充质干细胞的方法治疗L-精氨酸诱导的重型胰腺炎，结果治疗组48 h和72 h测得的血淀粉酶水平明显低于对照组，病理检查结果显示治疗组胰腺损伤程度亦轻于对照组，提示骨髓间充质干细胞有助于减轻重型胰腺炎病情，为治疗重型胰腺炎提供了新的方法。因此，可以设想，在临床治疗中，利用骨髓(或脐带)间充质干细胞可体外大量培养扩增，并且取材方便、创伤性小、不受伦理道德和移植免疫排斥的影响等优点，可在胰腺病理损伤和损伤修复中发挥重要作用。

在当前的研究中［18］观察到，在小鼠 AP模型中，BMSCs移植具有保护性作用，它能够大幅度降低小鼠的死亡率和血清淀粉酶、脂肪酶的活性，通过BMSCs的移植或者注射集落细胞刺激因子同样明显减弱了病理学的变化，与对照组形成了鲜明的对比，关于保护性作用的相关机制可能是通过BMSCs的复原活动调节的。通过PCR技术在损伤的胰腺中可以检测到移植的干细胞的功能。移植的BMSCs可能是在AP发生后从外周血液到达受损的组织，它们能够表现出胰腺干细胞的功能，使受损伤的胰腺组织再生，从而有效防止胰腺的坏死。另外严重的急性胰腺炎通常可以引起多个组织和器官的损伤，从而降低组织的修复和再生能力，同时外周血中移植的干细胞对损伤组织的修复无疑是有很大帮助的。

3.3 BMSCs治疗AP可能的机制 关于骨髓间充质干细胞治疗慢性胰腺炎的机制［19］，推测有以下几点:①骨髓间充质干细胞作为“种子”细胞可定植于急性胰腺炎受损的胰腺并可转化成为胰腺“靶组织细胞”、胰腺干细胞、导管细胞、腺泡细胞、胰岛(样)细胞而发挥组织修复作用。②骨髓间充质干细胞除直接转化为“靶组织细胞”起到组织修复作用外，还可通过旁/自分泌方式分泌多种生物活性分子(如干细胞特异性生长因子等)、拮抗炎症因子的释放和病理作用、抑制诸如胰腺星状细胞的活化而起到促进组织修复、改善组织器官功能。③骨髓间充质干细胞可通过发挥其免疫调节作用(可通过旁/自分泌方式)，抑制T淋巴细胞、抑制细胞毒性T淋巴细胞和自然杀伤细胞等而起到减轻病变胰腺组织内免疫炎性反应的治疗作用。

4 展望

Jung等［20］的一项研究表明以间充质干细胞治疗急性胰腺炎的方法是有效的，他明确表明临床上在AP患者体输注BMSC之后，它可以作为调节细胞控制胰腺细胞死亡、炎症免疫反应和组织再生。而对于BMSCs和宿主细胞之间的相互作用的理解仍然有待进一步提高并且需要证实BMSCs在治疗AP中的巨大潜力。BMSCs移植能否高效快速的应用于临床治疗AP，仍然是一个严峻的挑战，并且会是一个有潜力的治疗方法，从而在AP方面取得卓越的成就。

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