间充质干细胞对免疫细胞的影响及其在自身免疫性疾病中的应用

刘鑫，李洋

(哈尔滨医科大学附属第二医院 风湿免疫科，黑龙江 哈尔滨 150086)

·综述·

间充质干细胞对免疫细胞的影响及其在自身免疫性疾病中的应用

刘鑫，李洋

(哈尔滨医科大学附属第二医院 风湿免疫科，黑龙江 哈尔滨 150086)

间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)是一种具有高度自我更新能力、多向分化潜能和强大的免疫调节能力的多功能非造血干细胞。可以通过抑制T细胞、B细胞、抗原提呈细胞(antigen- presenting cell，APCs)以及自然杀伤细胞(natural killer cell，NK)介导的免疫反应，从而发挥其免疫调节的能力。自身免疫性疾病是指由于机体对自身抗原发生免疫应答而导致自身组织损害所引起的疾病。随着多种新型生物制剂的出现，该类疾病得到了更好的控制，但是仍然有一些难治性患者应用现有的治疗无效。而大量研究显示，MSCs可以通过多种免疫调节途径有效治疗自身免疫性疾病。但鉴于自体MSCs移植疗效受患者自身疾病情况和年龄影响较大，具有移植宿主的免疫豁免特性异基因MSCs在自身免疫疾病治疗领域备受关注。本文就MSCs对多种免疫细胞的影响及异基因MSCs移植在自身免疫性疾病中的研究现状进行综述。

间充质干细胞； 免疫调节； 自身免疫疾病； 综述

间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)是一种具有支持造血和多向分化潜能的非造血干细胞，广泛分布于多种组织中。不同组织来源的MSCs，其增殖、分化及免疫调节能力均有所不同，另外，不同培养上清液对MSCs体外增殖和分化也有一定影响[1]。MSCs是组织工程细胞的一个理想来源，有报道显示小鼠骨髓MSCs可以体外向胰腺癌细胞迁移，体内向胰腺癌组织靶向富集[2]。目前有很多关于T细胞、B细胞、树突状细胞(dendritic cells，DCs)以及自然杀伤(natural killer，NK)细胞调节自身免疫疾病的报道，特别是T细胞，但具体的机制还不是十分清楚。作者主要介绍MSCs对多种免疫细胞的调节作用，以及它在自身免疫性疾病治疗中的应用。

1 MSCs

MSCs最初是在1970年由Fridenstein等从骨髓中分离出来的，是一种具有高度自我更新能力、多向分化潜能和强大的免疫调节能力的多功能非造血干细胞。由于MSCs缺乏特异性的表面标志，2006年国际细胞治疗学会(International Society for Cellular Therapy，ISCT)推荐了MSCs鉴定的最低标准：(1)在标准培养条件下呈成纤维细胞样贴壁生长；(2)表达CD90、CD73、CD105，而不表达CD45、CD34、CD14 (或 CD11b)、CD79 A(或CD19)和HLA- DR分子；(3)体外具有向成骨细胞、成软骨细胞、脂肪细胞分化的潜能。目前，越来越多的证据表明，MSCs是通过抑制T细胞、B细胞、抗原提呈细胞(antigen- presenting cell，APCs)以及NK细胞介导的免疫反应，从而发挥其免疫调节的能力[3]。可见，在多种免疫相关疾病中，MSCs可以作为诱导免疫耐受的免疫调节剂。因此，我们需要进一步了解这些免疫调节细胞的免疫学特性。

1.1 MSCs与APCs

MSCs对DCs的表型、细胞因子的释放、分化和成熟以及其抗原提呈能力均有影响[4]，使T细胞不能产生强有效的免疫应答。在STAT3、Notch、SOCS1和MSC来源的PGE2等不同分子的作用下，MSCs可以诱导产生具有T细胞抑制特性的调节性DCs(MSC- DCs)，这些MSC- DCs具有低免疫原性，不能有效刺激T细胞，但可以诱导产生Treg细胞，更为重要的是，MSC- DCs出现的同时伴随着IL- 10分泌水平的升高。

巨噬细胞可分为经典活化的M1型和选择性活化的M2型。François等[5]发现MSCs产生的IDO参与M2型巨噬细胞的分化，这些单核细胞来源的M2型巨噬细胞通过产生IL- 10抑制T细胞应答，从而增强MSCs免疫抑制作用。同时，多项研究表明，MSCs的PGE2和IL- 6信号转导通路互相作用，共同调节单核细胞免疫功能[6]。

1.2 MSCs与NK细胞

NK细胞是固有免疫应答的主要细胞成分之一。MSCs和NK细胞之间的相互作用具有双向性。一方面，MSCs可分泌IDO、PGE2和可溶性HLA- G5等可溶性因子，抑制活化的NK细胞的增殖和细胞因子的产生，同时通过细胞接触的途径抑制NK细胞的细胞毒性作用[7]。Chatterjee等[8]发现，将NK细胞与MSCs共培养，可得到表达CD73的细胞，其CD39表型不变。而这种CD73+NK细胞可以将5’- 磷酸腺苷转变为具有免疫调节功能的腺苷，调节NK细胞自分泌和旁分泌功能。另一方面，NK细胞介导的溶解作用可能对MSCs产生影响。据文献报道，活化的NK细胞可对自体或同种异体的MSCs产生同等程度的杀伤作用。为了保证MSCs的治疗效果，我们应努力降低NK细胞活性，优化以MSC为基础的免疫治疗。而MSCs刺激后获得的具有更好的调节能力(如CD73+NK细胞)或耐受性的NK细胞可能成为新的免疫治疗途径。

1.3 MSCs与Treg细胞

目前，关于Treg细胞是否参与MSCs的免疫调节作用还存在争议。一些研究显示，MSCs通过诱导Treg的分化从而间接调节免疫反应，而另一些研究中并没有发现Treg细胞的作用[9]。虽然Prevosto等[10]认为，MSCs分泌的IL- 10、TGF- β和PGE2等可溶性因子并未参与Treg细胞分化及免疫调节功能,但也有研究显示，在MSCs和T细胞共培养体系中，CCL1/I- 309、HLA- G5、LIF、PGE2、TGF- β、HO- 1、IL- 2、IDO- 1、ILT- 3、ILT- 4和 IL- 1β/CCL- 1的分泌/表达增多，增多的这些调节分子与Treg细胞分化有关[11]。并且，MSCs可以诱导CD4+和CD8+淋巴细胞向Treg细胞分化，而这些Treg细胞可以强效地抑制淋巴细胞，从而发挥其免疫调节能力。此外，MSCs还可以诱导产生适应性调节性T细胞(iTregs)，发挥对活化的T细胞的抑制作用[11]。另外，同种异体排斥反应是由于固有免疫系统和适应性免疫系统之间的一系列复杂的相互作用导致的，而T细胞在其中发挥着重要作用。目前已有研究表明，将Treg细胞和MSCs联合移植，可以明显提高MSCs的生存率，促进其增殖，提高其潜在的血管再生能力[12]。

1.4 MSCs与Breg细胞

Breg细胞是具有调节性的B细胞亚群，可以通过抑制和(或)调节免疫反应来维持或诱导免疫耐受性。Guo等[13]在多发性硬化症的小鼠模型中首次观察到MSCs对Breg细胞的调节作用。MSCs不仅可以上调Breg细胞的数量及活性，而且可以增加IL- 10的分泌，两者共同调节免疫反应[14]。目前研究表明，MSCs介导的Breg细胞对自身免疫疾病的改善作用在一定程度上依赖于其产生的IDO。Vadasz等[15]提出，为了更好地治疗自身免疫性疾病，我们应该将提高Breg细胞功能作为免疫调节药物研发的目标。而与传统治疗药物相比，MSCs可能凭借其良好的耐受性和无毒性成为治疗自身免疫性疾病的强效的免疫调节剂。

2 异基因MSCs移植与自身免疫性疾病

自身免疫性疾病是指由于机体对自身抗原发生免疫应答而导致自身组织损害所引起的疾病。免疫系统的紊乱和失衡是引起自身免疫病发生和发展的主要原因。传统的免疫抑制剂和免疫调节治疗只能控制部分病情，另外持续的免疫抑制剂治疗可能导致严重感染，累积的药物不良反应可能提高血管疾病和恶性肿瘤患病风险。目前，已经有大量体外研究、前临床模型以及1/2期临床试验显示，MSCs可以通过多种免疫调节途径有效治疗自身免疫性疾病。在临床试验中，虽然MSCs自体移植最为常见，但其疗效受患者自身疾病和年龄影响较大。鉴于MSCs不表达主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex, MHC)Ⅱ类分子，不表达或低水平表达MHC Ⅰ类分子及CD80、CD86、CD40等共刺激分子，使得MSCs能够逃逸宿主NK细胞和细胞毒性T淋巴细胞(cytotoxic T lymphocyte,CTL)的攻击，Ryan等[16]发现异基因MSCs具有免疫特权的特性，不产生免疫反应。因此，可从健康个体获得的异基因MSCs在自身免疫疾病治疗领域有着广阔的发展前景。

2.1 异基因MSCs与系统性红斑狼疮

系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus，SLE)是一种伴随多样临床症状、累及多器官的自身免疫性疾病。SLE发病机制复杂，目前未完全阐明，但明确的是免疫系统的失调和紊乱参与了SLE的发病及后续的多系统累及。动物实验表明，MSCs对 SLE小鼠肾脏间质性改变、蛋白管型的沉积及CD3+淋巴细胞的浸润有抑制作用，同时可以显著减少SLE小鼠血清TNF- α、IL- 6的水平，对SLE小鼠有治疗作用[17]。有研究发现，异基因UC- MSCs可通过CD8+T cell- IFNγ- IDO轴来抑制SLE患者体内T细胞的增殖[18]。国内一项临床研究显示，对40例活动性难治性SLE患者应用异基因MSCs治疗，无移植相关不良事件的发生，1年的随访过程中60%患者有临床症状的改善，SLEDAI评分在3、6、9及12个月的随访中明显下降，狼疮肾炎患者24h蛋白尿水平明显下降，血肌酐和尿素氮水平在第6个月时达到最低值[19]。另外，还有研究表明，MSCs的输注可减少SLE患者狼疮肾炎[20]、弥漫性肺泡出血[21]及难治性血细胞减少[22]的发生。

2.2 异基因MSCs与类风湿关节炎

类风湿关节炎(rheumatoid arthritis，RA)是一种常见的自身免疫性疾病，该病会导致进行性关节畸形和功能丧失，继发多系统并发症，减短患者寿命，同时给社会经济带来沉重的负担。近年来，随着多种新型生物制剂的出现，该类疾病得到更好的控制，但是仍然有一些难治性患者应用现有的治疗无效。目前已有报道显示，MSCs可以通过降低多种炎症细胞因子、趋化因子水平减少Th1、Th17细胞的分化，在淋巴结及关节中诱导抗炎因子IL- 10及抗原特异性Treg细胞的产生，从而降低实验性关节炎的发病率及严重程度[23]。另外，临床研究表明，在172例对传统抗风湿药物(DMARDs)治疗无效的活动性RA患者中，静脉注射人脐带血来源的间充质干细胞(hUC- MSCs)加DMARDs药物较单独静脉注射DMARDs药物更能有效降低RA患者关节炎症状，降低血清CCP抗体及类风湿因子(RF)水平[24]，说明异基因MSCs的应用可能为活动性RA患者提供一种安全且有效的临床治疗途径。

2.3 异基因MSCs与系统性硬化症

系统性硬化症(systemic sclerosis,SSc)是一种相对少见的自身免疫性疾病,其表现为多系统和器官纤维化,临床治疗较为棘手，目前MSCs作为一种治疗手段备受关注。动物实验显示，MSCs可降低SSc小鼠皮肤和肺组织纤维化标志物(Col1、Col3、Tgfb1和aSma) 的表达，降低其血清中抗Scl- 70抗体的水平。值得注意的是，MSCs在预防与治疗方面均显示有效[25]。关于MSCs在SSc患者中的应用报道较少。对1例患有重症难治性SSc的患者应用异基因MSCs进行治疗，3个月后患者溃疡手指数明显减少，6个月后患者手部血流明显改善，经皮氧分压升高，Rodnan皮肤评分由25降至11，而患者抗Scl- 70抗体的滴度未见降低，T、B淋巴细胞和NK细胞计数未见明显改变[26]。其后，研究人员对另外4例患有重症难治性SSc患者应用异基因MSCs治疗，其中2例患者皮肤症状有所改善[27]。然而，上述临床案例不能准确说明异基因MSCs对SSc的疗效。异基因MSCs治疗SSc还需进一步的临床研究来提供可靠的证据。

2.4 异基因MSCs与多发性硬化

多发性硬化(multiple sclerosis，MS)是一种中枢神经系统慢性炎症性脱髓鞘疾病，可能导致严重残疾或神经系统损害，全世界患病人口约2 500 000人。目前认为，MS患者Treg细胞功能的受损可能与疾病发展有重要关系，而实验研究表明，hUC- MSCs可体外修复MS患者受损的Treg细胞的免疫调节功能。许多研究证实了hUC- MSCs在MS治疗中的安全性及有效性[28- 29]。一项hUC- MSCs治疗MS的临床对照研究显示，13例应用异基因hUC- MSCs与糖皮质激素联合治疗的MS患者与另外10例单独应用糖皮质激素治疗的MS患者相比，异基因hUC- MSCs与糖皮质激素联合治疗MS患者的EDSS评分及复发率明显降低[29]。由此可见，异基因MSCs可能成为治疗MS的一种有效手段。

3 总 结

MSCs异体移植不易发生免疫排斥反应，基本没有不良反应及移植后感染发生。MSCs的抗炎症特性目前被广泛应用于动物实验和临床研究，通过输注MSCs可抑制免疫细胞的活化，从而诱导免疫耐受。目前，异基因MSCs移植在一些自身免疫性疾病的治疗中已取得了许多成功，为自身免疫性疾病患者的临床治疗带来了新希望。但有些细胞生物学和分子生物学作用机制尚不清楚。MSCs治疗自身免疫疾病还是一个比较前沿的课题，MSCs体内输注后是否有致瘤的风险也尚待进一步研究。

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2016- 11- 17

2017- 06- 27

刘鑫(1992-)，女，黑龙江巴彦人，在读硕士研究生。E- mail:joanna_rr@126.com

李洋 E- mail:liyanhmu@126.com

刘鑫，李洋.间充质干细胞对免疫细胞的影响及其在自身免疫性疾病中的应用[J].东南大学学报：医学版，2017，36(5)：881- 885.

R593.2

A

1671- 6264(2017)05- 0881- 05

10.3969/j.issn.1671- 6264.2017.05.041

(本文编辑：何彦梅)