脂肪间充质干细胞对肝衰竭治疗作用机制的研究进展

张亚东，史光军

(青岛大学附属青岛市市立医院，山东青岛　266000)



脂肪间充质干细胞对肝衰竭治疗作用机制的研究进展

张亚东，史光军

(青岛大学附属青岛市市立医院，山东青岛266000)

脂肪间充质干细胞(ADMSCs)是一类具有多向分化潜能、免疫调控功能和自主更新能力的干细胞。ADMSCs可通过诱导分化为肝样细胞，参与细胞趋化与黏附、抗纤维化及免疫调节而发挥治疗肝衰竭的作用。通过搭载目的基因来强化或改善ADMSCs干细胞功能活性的方法对急性肝脏衰竭的保护作用明显增强，基因水平的实验研究对进一步发掘ADMSCs的作用和价值意义重大。

肝功能衰竭；脂肪间充质干细胞；干细胞移植；细胞因子；免疫调节

肝功能衰竭患者的临床症候多险恶，病死率高，预后较差。针对急、慢性肝功能衰竭，目前临床上多采用人工肝和原位肝脏移植治疗，然而由于供体缺乏、移植代价高、术后并发症多等问题，使得肝移植在临床上的应用受到限制[1]。人工肝治疗技术虽然可以降低肝衰竭病死率，但并非病因治疗，而且有感染的风险，患者最终的恢复效果仍需依赖肝细胞的再生，故临床效果一般。近年来细胞移植成为众多学者探寻除肝脏移植外治疗终末期肝脏衰竭的方法，脂肪间充质干细胞(ADMSCs)具有强大的免疫调控功能和自主更新能力，不仅取材方便、来源广泛、免疫原性较低，而且增殖速度快、血清选择性低。近年研究[2]发现ADMSCs移植可明显改善肝衰竭大鼠的肝功能情况，降低病死率，提示其在肝组织再生领域中的巨大潜能。本文就ADMSCs移植技术、治疗肝衰竭的分子机制、基因搭载及移植存在的问题进行总结。现综述如下。

1　ADMSCs移植技术

ADMSCs最早是由Zuk等[3]从抽脂术中抽取的脂肪组织悬液中分离、培养得到。 Strem等[4]证实ADMSCs具有多向分化的潜能，在体外一定的诱导条件下可以分化为相应的组织细胞。2005年德国学者首次将间充质干细胞用于肝脏疾病治疗，并证实间充质干细胞可以促进肝脏再生。Banas等[5]研究发现，将ADMSCs移植到经CCl4诱导肝损伤的裸鼠体内，裸鼠体内血氨、ALT 、AST水平逐渐降低并趋于正常，表明ADMSCs对受损肝脏具有明显保护作用。此外，采用PKH26对ADMSCs进行标记(细胞标记率达95%以上)，荧光显微镜下观察肝组织冰冻切片，可见散在分布的红色标记细胞,免疫荧光染色显示大部分标记细胞白蛋白表达阳性，从而证实由ADMSCs分化的肝样细胞可以替代凋亡肝细胞，改善肝功能[6]。

ADMSCs移植后表现出的强大生物学功能得益于其高度活跃的代谢能力，不但可以分泌细胞外基质，还可以通过“旁分泌作用”分泌一系列的细胞因子激活内源性干细胞、通过免疫调节减轻炎症反应、抑制受损肝细胞凋亡、促进新生血管形成等，从而促进肝脏组织的再生，很多人称之为“细胞因子工厂”。Ranganath等[7]提出MSCs 转录组、分泌组和蛋白质组的概念，并通过研究发现ADMSCs并非通过直接细胞替代，而是分泌蛋白及细胞因子发挥组织再生作用。ADMSCs可表达肝细胞生长因子(HGF)、血管上皮生长因子、转移生长因子、IL-6以及肝细胞特异性基因[8,9]，提示ADMSCs移植在肝衰竭治疗方面的巨大潜力和研究价值。

2　ADMSCs治疗肝衰竭的相关机制

2.1ADMSCs诱导分化为肝样细胞 ADMSCs在体外经HGF诱导可分化为肝样细胞，HGF主要由肝脏Kupffer细胞、肝血窦内皮细胞分泌，通过作用于HGF受体c-met,从而启动下游细胞外调节蛋白激酶1/2和磷脂酰肌醇-6 激酶(PI3k)/Akt转录因子，诱导ADMSCs分化；此外，成纤维细胞生长因子通过激活酪氨酸激酶受体、启动 PI3K/Akt/PKB信号通路等途径与HGF相互作用，两者共同调节ADMSCs向肝样细胞的分化。有研究发现此分化过程可能是通过下调Wnt/β-catenin信号通路来完成的[10]。

2.2细胞趋化与黏附作用 趋化因子基质细胞衍生因子1(SDF-1)与SDF-1受体(CXCR4)分别属于CXC 类趋化因子和CXCR类G蛋白偶联受体超家族，SDF-1/CXCR4信号通路参与细胞内信号转导，影响细胞的趋化、运动、黏附、分泌、血管生成、生长等生物学行为[11]。Jung等[12]将ADMSCs移植到 CCl4诱导的肝损伤模型大鼠体内，发现模型鼠的肝脾肿大及坏死均得到较大改善，肝功酶学指标降低，流式细胞仪及免疫组织化学法检测发现损伤肝组织内CXCR4和SDF-1表达明显增加，提示细胞趋化与黏附为ADMSCs发挥生物学作用奠定了重要基础。

2.3 抗纤维化作用 由肝损伤引发的进行性加重的肝纤维化是肝脏发生衰竭的重要原因之一，Philips 等[13]在肝损伤小鼠模型中用GDC-0449抑制hedgehog通路，发现小鼠肝脏肌成纤维细胞减少，肝纤维程度降低，小鼠病死率降低。此外，有学者将ADMSCs培养液离心并取上清液进行提取浓缩，注入肝衰竭小鼠体内，发现小鼠体内TGF-β/Smad信号通路被抑制，Ⅰ、Ⅲ型胶原蛋白合成量明显减少，肝脏纤维化的进展明显减慢[14]。肝星状细胞(HSC)与肝纤维化的发生发展密切相关[15]，研究[16～18]表明ADMSCs可以激活NF-κB途径和Fas/FasL途径，诱导HSC凋亡，从而发挥抗纤维化作用。

2.4 免疫调节作用 免疫反应在肝细胞坏死过程中扮演重要的角色。ADMSCs可分泌大量细胞因子，抑制免疫细胞增殖、迁移，发挥抗炎作用[19]；此外，ADMSCs还可分泌SDF-1、血管内皮生长因子[20]，其培养上清能显著降低肝衰竭大鼠体内炎性因子水平，抑制巨噬细胞的迁移浸润[21]；Ji等[22]通过提取肝衰竭小鼠肝组织内的 CD4+T细胞，体外与ADMSCs共培养，结果显示CD4+T 细胞分泌IFN-γ和TNF-α的水平明显下降。Higashimoto等[23]发现ADMSCs能够抑制CD4+T细胞和CD11b+髓系细胞TNF-α、CXCL10的分泌，从而发挥抗炎作用。

3　ADMSCs移植技术新思路-基因搭载

近来有学者将ADMSCs治疗肝衰竭的研究领域进一步深化，通过逆转录、基因剪接、复合等技术完成对ADMSCs的基因修饰，将IGF-1、HGF、Trx-1基因片段成功导入ADMSCs内，结果显示ADMSCs移植后对急性肝脏衰竭的保护作用明显增强[24～26]。Du等[27]在实验中诱导间充质干细胞的CXCR4高表达，发现其改善肝功能衰竭的能力得到提高。这种通过搭载目的基因来强化或改善干细胞功能活性的方法为科研工作提供了新思路，基因水平的实验研究对进一步发掘ADMSCs作用和价值意义重大。

4　存在的问题

对于ADMSCs的研究目前主要集中在体外培养条件，对于移植入生物体内之后的原位实验研究仍然较少，各种学说及机制的建立未能在生物体内特定微环境下得到进一步证实。研究发现体内ADMSCs表面高表达δ核心蛋白聚糖，但在体外培养条件下，ADMSCs表面并未见δ核心蛋白聚糖表达，提示体外实验结果与体内情况存在一定的差异；抑制趋化因子受体CXCR4/CXCL12，虽对肝细胞再生有利，但可能有引发细胞癌变等风险[28]，鉴于其疗效和安全性，还需要多环节、大样本的临床研究来进一步验证。

5　总结与展望

肝细胞坏死和肝功能衰竭是目前临床工作和基础研究中面临的难点问题，ADMSCs以其独特的优势，在肝衰竭治疗领域具有良好的应用前景。我们有理由设想，运用基因重组等技术，敲除在肝细胞坏死凋亡过程中起关键作用的基因位点，搭载有利于肝脏再生的基因片段，从而更好地发挥ADMSCs的免疫调节作用；又如是否能通过基因靶向技术在基因水平调节ADMSCs向肝细胞的分化，这些设想的合理性和可行性均需要通过大量的实验来进一步验证。

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史光军(E-mail:sgjzp@hotmail.com)

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