间充质干细胞免疫调节作用的研究进展①

罗成凤 综述 周 倩 审校 (同济大学附属第一妇婴保健院中心实验室，上海 200040)

间充质干细胞(Mesenchymal stem cell，MSCs)是一类具有多向分化潜能及免疫调节作用的细胞。其来源丰富，几乎存在于所有的组织，如骨髓、脂肪、羊水、脐带、胎盘等。在合适的诱导条件下，能分化为中胚层及其它胚层的细胞。目前大量的研究证据表明MSC具有免疫调节，抗炎及营养的作用。MSC逃避免疫识别，在体外发挥免疫抑制的特性使其成为细胞治疗与组织工程再造的侯选者。临床上已将其用于治疗移植排斥反应、自身免疫性疾病等，本文将近年来有关间充质干细胞的免疫调节作用在此做一综述。

1 间充质干细胞的生物学特性

1．1 MSC免疫表型 MSC没有特异性的标记物，只能以复杂的免疫表型来对其进行鉴别。大量研究表明MSC表面HLA及共刺激分子表达较低，在体外与同源性的T淋巴细胞共培养时，不引起T细胞增殖，表现出较低的免疫原性［1］。Deans［2］及 Morandi［3］的研究证实 MSC表面 MHCⅠ抗原表达较低，不表达 MHCⅡ抗原、FasL、共刺激分子 B7-1、B7-2、CD40、CD40L等。它们不表达造血干细胞的表面标记物CD45、CD34，也不表达内皮细胞表面标记物 CD31、PECAM-1，但它们表达 CD105、CD13、CD106、CD44、CD90、CD29 及 STRO-1［4］。MSC 还组成性的表达非典型性HLA-G及共抑制分子B7-H1及B7-H4，这些分子对于免疫应答具有抑制作用［5，6］。

1．2 MSC的增殖与分化能力 MSC是一类能贴壁生长的，成纤维样的细胞，具有向中胚层分化的能力。能够快速增殖，在合适的诱导条件下能够分化为各种组织细胞，如成骨细胞、软骨细胞、神经细胞、脂肪细胞等。Macias等［7］从终末期的胎盘中提取出蜕膜间充质干细胞，从形态学、表型、生长特性、核型、分化能力等方面证实，蜕膜来源的MSC比胎盘其他部位来源的MSC具有更长的生命周期，更能保持基因组的稳定性，并首次证实蜕膜来源的MSC能够向三胚层细胞分化。

1．3 MSC的营养作用 近年来，关于MSC具有营养作用的报道越来越受到关注。Ankrum等［8］报道，MSC移植后，通过分泌大量的营养分子如细胞外基质糖蛋白、细胞因子、生长因子等促进组织修复。Van等［9］也报道在损伤的急性期，MSC通过其营养作用来促进损伤组织的重建。Wu等［10］将骨髓来源的MSC与原代软骨细胞共培养时发现MSC是通过刺激软骨细胞的增殖及基质的沉积来发挥其营养作用进而促进软骨细胞的形成。此外在辐射烧伤损伤模型、心梗及帕金森疾病模型中，运用MSC进行移植治疗，都观察到其通过发挥营养作用来促进损伤组织的修复。

1．4 MSC的迁移与归巢能力 MSC能分泌大量具有生物活性的因子，同时其表面也表达大量的趋化因子受体。Von等［11］的研究表明当损伤造成时，MSC上趋化因子受体CCR1、CCR4、CCR7、CXCR5及CCR10的表达上调，在炎症因子趋化下，MSC能快速到达受损组织局部，发挥免疫调节及营养作用。Ries等［12］的研究指出，当组织损伤后，MSC能优先到达受损的部位，增强伤口的愈合，促进组织的重建。

2 间充质干细胞发挥免疫调节作用的机制研究

MSC是一类具有免疫调节作用的细胞，大量的文献报道了其发挥免疫调节作用的机制。研究发现其可以通过对抗原提呈细胞、NK细胞、B细胞、T细胞、调节性T细胞等免疫细胞的影响来发挥免疫调节作用。其中炎症因子IFN-γ、TNF-α，免疫抑制因子IL-10、IL-4、TGF-β、HGF及 NO、IDO、PGE2等在MSC发挥免疫调节的过程中起着重要作用。

2．1 MSC对抗原提呈细胞的作用 DC是最主要的抗原提呈细胞，它通过促进抗原特异性T细胞的活化，激活固有免疫系统来启动，维持及调节免疫应答。目前研究MSC对DC的作用，主要是聚焦在MSC对单核来源的细胞向DC分化成熟的影响。Nauta等［13］的研究表明MSC能下调DC上共刺激分子CD40、CD80、CD83、CD86的表达，阻止 CD4+单核细胞及CD34+祖细胞向 DC分化。Spaggiari等［14］后来证实MSC通过产生PGE2而抑制从单核细胞到未成熟DC的阶段，通过抑制DC的成熟而抑制免疫反应。Barbara等［15］通过比较脂肪来源的MSC，羊水MSC及肾脏管状上皮细胞对单核来源的DC分化，成熟的影响时发现，羊水MSC通过产生PGE2，上调IL-10，下调IL-12P70的表达来完全消除单核细胞到DC的分化，使其分子表面CD80、CD86及HLA-DR显著降低，显著抑制单核细胞上刺激分子及活化标记物的表达。但也有报道脐带来源的多能性间充质干细胞不仅不能抑制单核细胞向未成熟的DC细胞分化，甚至有促进DC细胞成熟的作用［16］。这种实验结果的差异，可能与MSC的来源不同有关，提示我们MSC来源不同其免疫调节作用可能也具有差异。

2．2 MSC对NK细胞的作用 NK细胞是固有免疫应答的主要细胞，活化的NK细胞可合成和分泌多种细胞因子，发挥调节免疫以及直接杀伤靶细胞的作用。Spaggiari等［17］在研究MSC对NK细胞的作用时发现，其能通过分泌PGF2及IDO来下调NK细胞上激活型受体的水平，进而发挥其免疫抑制的作用。Sotiropoulou等［18］研究发现MSC通过与NK细胞接触，分泌可溶性的细胞因子TGF-β、sHLA-G及PGE-2来抑制IL-2引起的NK细胞的增殖。

2．3 MSC对B细胞的作用 B细胞通过产生抗体来参与体液免疫应答，MSC主要影响B细胞的增殖与抗体产生来发挥免疫调节作用。MSC在IFN-γ存在的情况下能抑制活化的 B细胞的增殖［19］。Corcione等［20］的研究证实MSC可以将B淋巴细胞阻滞在细胞周期的G0/G1期而部分地抑制B细胞的活化及增殖。Comoli等［21］的研究也证实MSC在体外能抑制同源刺激而引起的B细胞抗体的产生。

2．4 MSC对T细胞的作用 大量的研究报道指出，MSC对T细胞的增殖以及细胞毒性T细胞的功能具有免疫抑制的作用。Shi等［22］将MSC与PBMC混合培养时，诱导MSC产生免疫抑制因子sHLA-G及趋化因子CCL1，这两种因子为MSC发挥免疫抑制作用提供了免疫微环境，同时诱导T细胞偏向TH2免疫应答，抑制细胞毒性T细胞的功能。Jones等［23］研究发现胎盘MSC能通过产生IDO来抑制同源性T淋巴细胞的增殖。Najar等［24］研究认为MSC对T细胞增殖产生免疫抑制作用主要与其表达COX1/COX2有关，这两种酶能诱导PGE2的产生而发挥作用，用PGE2抑制剂吲哚美辛阻断PGE2的合成时，T淋巴细胞的增殖能力也明显恢复。此外他们还发现MSC以剂量依耐性来下调活化的T淋巴细胞CD38的表达，通过调节T淋巴细胞的活化来发挥免疫调节作用。Blanc等［25］的研究发现，MSC通过下调活化T淋巴细胞表面上的IL-2受体的表达来抑制其增殖与活化。

2．5 MSC对Treg细胞的作用 Treg细胞是现在公认的具有免疫抑制作用的细胞群。有报道指出将MSC与CD4+T细胞共培养时，MSC能诱导CD4+CD25+FOXP3+Treg细胞及CD8+Treg细胞的增殖，证明MSC具有诱导CD4+T细胞向Treg细胞转化的作用［26］。而 Shi等［22］将 MSC 与 CD4+T 细胞共培养时发现，MSC能通过分泌 TGF-β1及PGE2来诱导Treg细胞的增殖。Casiraghi等［27］研究证实MCS能通过诱导Treg细胞的产生发挥免疫调节作用，抑制移植排斥反应的发生。Chang等［28］的研究也证实MSC能提高Treg细胞的数量，抑制T细胞的增殖而发挥免疫抑制作用，而且这种抑制作用在IFN-γ的存在下进一步加强。

2．6 MSC发挥免疫调节作用有关的其它因素Campioni等［29］认为MSC上CD90抗原的表达对于MSC发挥免疫调节具有重要作用，CD90+MSC可以通过分泌可溶性的HLA-G及IL-10来抑制PHA刺激引起的PBMC的增殖反应。当MSC表面CD90表达下调时，其分泌的可溶性的HLA-G及IL-10减少，不能抑制PHA刺激引起的PBMC的增殖。Sato等［30］在研究NO对鼠源性的MSC发挥免疫调节作用时发现，当阻断MSC表面诱导性NO合酶表达时，其对抗T细胞增殖的能力也消失。说明NO在MSC发挥免疫调节过程中起着重要作用。

3 MSC在母胎免疫耐受中的作用

正常妊娠类似于同种异体移植，母胎界面的免疫耐受微环境对胚胎的成功着床和诱导胎儿在母体子宫内的存活与发育至关重要。大量研究表明母胎界面绒毛及蜕膜组织中存在间充质干细胞，并初步报道了在母胎界面的MSC的免疫原性及其免疫调节作用。Richard等［31］研究羊膜来源的多能性祖细胞的免疫原性，流式检测其表面表达MHCⅠ抗原，不表达MHCⅡ抗原及共刺激分子B7-1和B7-2。通过共培养发现，羊膜来源的多能性干细胞能通过细胞与细胞之间的接触来抑制有丝分裂原刺激引起的外周血单核细胞的增殖。Zhang等［32］的研究发现，胎盘来源的间充质祖细胞能抑制外周血与脐带血中T细胞的增殖。Hwang等［33］通过Real-time PCR及 Western blot证实正常早孕组蜕膜间充质干细胞胞内sICAM-1含量及条件培养基中SDF-1含量比子痫前期患者蜕膜间充质干细胞表达高。进一步研究发现SDF-1通过与蜕膜MSC上的趋化因子受体CXCR4结合而募集MSC到母胎界面局部而发挥免疫调节的作用。多年来人们从不同的角度研究母-胎界面发生的生物学事件，以阐述母-胎免疫调节的机制，但迄今为止母胎免疫耐受的确切机制仍然不甚明了。MSC在母胎界面所起的调节作用，可能为母胎免疫耐受学说提供一个新的视角。

4 结语

MSC既是一种具有多向分化潜能的成人干细胞，同时又具有免疫调节的作用，使其成为再生医学及免疫学研究的热点。虽然现在有大量的证据证明其发挥免疫调节作用的机制，在临床上也将其广泛用于移植排斥反应，辅助造血干细胞移植，治疗各种组织损伤性疾病，但还没有足够的证据证明其长期应用的安全性，所以对其发挥免疫调节的确切机制及临床应用的安全性还需要进一步探讨和深入。

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