張 靜 綜述，宋紅麗 審校

（天津市第一中心醫(yī)院器官移植中心，天津300192）

腸道疾病是一種常見病、多發(fā)病，嚴(yán)重影響著人們的生活質(zhì)量。傳統(tǒng)方法是通過手術(shù)及藥物治療，但多產(chǎn)生明顯的副作用以及并發(fā)癥。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs）具有強(qiáng)大的增殖能力，多向分化潛能以及向損傷組織定位修復(fù)的功能，在一定條件下可以定向分化成為某種成體干細(xì)胞或者橫向分化為多種組織細(xì)胞，因而備受人們關(guān)注，成為細(xì)胞移植治療的新熱點(diǎn)。大量動物實(shí)驗(yàn)研究己證明BMSCs在治療多系統(tǒng)疾病方面具有顯著效果。本文就BMSCs應(yīng)用于腸道疾病的治療方面做一綜述。

1 BMSCs簡介

BMSCs是最近幾年被發(fā)現(xiàn)的、除造血干細(xì)胞以外的一種成體干細(xì)胞，具有自我更新和多向分化潛能，在適宜的外環(huán)境下可以分化為中胚層的間質(zhì)組織細(xì)胞，還可以分化為脂肪細(xì)胞、骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、心肌細(xì)胞、神經(jīng)元細(xì)胞及星形膠質(zhì)細(xì)胞等[1]。已有研究證實(shí)BMSCs具有明顯的抗炎、促血管再生、免疫抑制等功能，而且其在體外易于分離、純化、培養(yǎng)和擴(kuò)增。Dominici等[2]將轉(zhuǎn)染綠色熒光蛋白(GFP)的間充質(zhì)干細(xì)胞用于治療小鼠成骨不全癥，結(jié)果表明間充質(zhì)干細(xì)胞能夠成功植入受者體內(nèi)，具有明顯的可移植性。因此,BMSCs已經(jīng)成為細(xì)胞移植中極具潛力的細(xì)胞來源，廣泛應(yīng)用于心血管、呼吸、消化、創(chuàng)傷等領(lǐng)域。隨著對BMSCs的不斷深入研究，它將更廣泛地應(yīng)用于臨床上治療各種疾病。

2 BMSCs在治療腸道疾病中的作用

2.1 BMSCs在治療炎癥性腸病方面的作用 炎癥性腸?。╥nflammatory bowel disease，IBD）是指一組病因未明的腸道疾病，包括潰瘍性結(jié)腸炎（ulcerative colitis，UD）和克羅恩病(Crohn’s disease,CD)。是由于環(huán)境因素作用于遺傳易感患者，在腸道菌群的參與下，導(dǎo)致機(jī)體的免疫和炎癥反應(yīng)，從而引起腸道黏膜的慢性損傷。腸道黏膜免疫系統(tǒng)在IBD的發(fā)生發(fā)展中起著重要的作用,免疫反應(yīng)過程中釋放大量的免疫因子和炎癥介質(zhì)，這些因子和介質(zhì)激起腸道的炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致腸道疾病的發(fā)生。有研究發(fā)現(xiàn)將BMSCs通過靜脈注入IBD患者的機(jī)體內(nèi)可以發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用，抑制免疫炎癥的發(fā)生,加快腸黏膜的修復(fù)進(jìn)程[3]。BMSCs發(fā)揮這一作用是通過抑制T細(xì)胞、B細(xì)胞的活化，降低樹突狀細(xì)胞（DC）的抗原呈遞作用而實(shí)現(xiàn)的[4]。研究表明，BMSCs體外能夠抑制成熟的DC1細(xì)胞產(chǎn)生TNF-α，而促進(jìn)成熟DC2細(xì)胞分泌IL-10；同時(shí)能夠抑制輔助性T細(xì)胞1(Th1)細(xì)胞分泌IFN-γ，而促進(jìn)Th2細(xì)胞分泌IL-4[5]。另外，間充質(zhì)干細(xì)胞體外還能夠?qū)淋巴細(xì)胞阻滯于Go/G期，抑制B細(xì)胞分泌IgM、IgG、IgA，并下調(diào)B細(xì)胞表面分子CXCR4、CXCR5、CC類趨化因子受體7(CCR-7)、CXCL-12等的表達(dá)[6]。通過抑制這些細(xì)胞的活性，減少由于免疫反應(yīng)造成的大量炎癥介質(zhì)釋放，從而對腸道炎癥性疾病起到治療的作用。腸道上皮細(xì)胞是腸道機(jī)械屏障的重要組成部分，炎癥可以導(dǎo)致腸道上皮細(xì)胞的損傷，腸屏障遭到破壞，腸道通透性增加導(dǎo)致腸功能紊亂。Valcz等[7]發(fā)現(xiàn)BMSCs可以在損傷組織處表達(dá)的某些趨化蛋白的作用下進(jìn)入腸黏膜隱窩，定植于黏膜受損處，分化為腸道間質(zhì)或者上皮樣細(xì)胞，促進(jìn)胃腸上皮再生。Hayashi等[8]將BMSCs注入潰瘍性結(jié)腸炎大鼠模型的腸黏膜下，通過肉眼和免疫組織學(xué)觀察到干細(xì)胞可以分化為結(jié)腸上皮細(xì)胞并且向損傷區(qū)域釋放VEGF和TGF-β1等組織因子，從而極大地加快潰瘍黏膜的愈合。這些發(fā)現(xiàn)表明BMSCs在維持腸道屏障功能的完整性方面發(fā)揮著巨大的作用。已經(jīng)證實(shí)BMSCs釋放的多種細(xì)胞因子在保護(hù)腸黏膜屏障方面同樣發(fā)揮著重要的作用，例如：它釋放的肝細(xì)胞生長因子可以減少細(xì)胞凋亡，促進(jìn)細(xì)胞生長[9]；血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子可以促進(jìn)腸黏膜的血管化，增加腸道的血運(yùn)，使受損腸黏膜獲得豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，加快潰瘍的愈合[10]。由此可見，BMSCs強(qiáng)大的旁分泌功能在治療胃腸道疾病方面起著重要作用。BMSCs移植修復(fù)胃腸道損傷，對于治療胃腸道疾病有著重要的意義，它在治療IBD方面還有哪些機(jī)制，發(fā)揮哪些作用，有待進(jìn)一步探索發(fā)現(xiàn)，相信對BMSCs臨床和基礎(chǔ)的不斷深入研究，將為日后的胃腸道疾病的治療開辟一條新的思路。

2.2 BMSCs在治療放射損傷性腸病方面的作用 臨床上放射治療是腹部和盆腔等惡性腫瘤圍手術(shù)期的一項(xiàng)主要治療手段，但是由于腸道上皮對于輻射高度敏感，放射線極易造成腸黏膜上皮的損傷，導(dǎo)致黏膜屏障破壞，腸的通透性增加，引起腸道功能紊亂，造成放射性腸道損傷。因此如何提高放射損傷后腸黏膜的修復(fù)功能，減輕放射治療的副作用，成為了臨床上研究的熱點(diǎn)問題。BMSCs具有強(qiáng)大的旁分泌功能，它分泌的組織因子包括：IGF-1、EGF、SDF-1[11]等。IGF-1可以通過PI3K/AKT/P53軸抑制PUMA，從而阻止由于放射損傷導(dǎo)致的腸道干細(xì)胞的凋亡[12]。SDF-1是一種骨髓干細(xì)胞的趨化因子，已有研究發(fā)現(xiàn)BMSCs可以向放射性損傷的小腸歸巢、定植并橫向分化，但其定植率比較低，難以進(jìn)行有效的腸黏膜修復(fù)。因此只有提高BMSCs在腸道的定植率才能更充分的發(fā)揮其黏膜修復(fù)功能。張堅(jiān)等[13]通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)在放射性腸道中SDF-1因子表達(dá)增加，通過mCXCR4基因（SDF-1的受體）修飾可明顯提高BMSCs向腸道定植分化的能力，促進(jìn)放射性腸損傷的修復(fù)。是否還有其他方法提高BMSCs在腸道的定植率，有待進(jìn)一步研究。放射治療導(dǎo)致腸道干細(xì)胞衰竭，腸黏膜細(xì)胞萎縮變性，腸黏膜分泌的各種消化液及消化酶減少，植入外源性BMSCs可以加快腸道上皮細(xì)胞的自我更新，同時(shí)有助于腸道分泌功能的恢復(fù)。Semont等[14]發(fā)現(xiàn)在放射性腸損傷的大鼠體內(nèi)注入BMSCs后，小腸絨毛長度增加，從而進(jìn)一步證實(shí)了BMSCs在腸道損傷中的修復(fù)作用。有研究發(fā)現(xiàn)將BMSCs注入放射性腸損傷的大鼠體內(nèi)，其可以通過調(diào)節(jié)小腸上皮細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)，促進(jìn)放射性損傷的上皮細(xì)胞增殖以及抑制其壞死等作用，明顯改善由于放射導(dǎo)致的可逆性腸功能紊亂[15]。研究表明，同基因小鼠骨髓來源的間充質(zhì)干細(xì)胞能夠促進(jìn)重度放射損傷小鼠的造血功能的恢復(fù)[16]。腸道的血運(yùn)狀態(tài)恢復(fù)后，良好的血液灌注，有助于腸道營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，加強(qiáng)腸道的屏障功能，抵御外源微生物的入侵，早期恢復(fù)放射性腸道損傷。放射性胃腸道損傷一直是小腸放射生物學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，深入研究其發(fā)生機(jī)制和救治方法，對于腹部腫瘤局部放療以及核事故引起的消化道損傷的理論與實(shí)踐有著積極的意義，基于BMSCs本身的多種功能，它將成為治療放射性腸損傷的主要研究熱點(diǎn)。

2.3 BMSCs在治療肝移植相關(guān)性腸病方面的作用 目前，各種原因引起的終末期肝衰竭的患者越來越多，肝移植已經(jīng)成為治療各種終末期肝病患者的最有效治療手段，但是肝移植術(shù)后并發(fā)的胃腸功能紊亂成為威脅手術(shù)成功與否的關(guān)鍵。肝移植術(shù)后胃腸功能紊亂的原因包括：手術(shù)本身的創(chuàng)傷、缺血再灌注損傷、移植物抗宿主病等。

BMSCs本身具有低免疫源性，初始T細(xì)胞對抗原發(fā)生免疫應(yīng)答反應(yīng)依靠主要組織相容性復(fù)合體(MHC)分子與抗原肽的復(fù)合物、T細(xì)胞受體(TCR)作為第一信號，同時(shí)需要CD28、B7、細(xì)胞間黏附分子1(ICAM-1)、細(xì)胞間黏附分子2(ICAM-2)等共刺激分子的作用作為第二信號。BMSCs不表達(dá)MHC II類分子和FasL，不表達(dá)共刺激分子B7-1、B7-2，也不表達(dá)或低水平表達(dá)MHC I類分子、CD40和CD40L[17]，因而使T細(xì)胞無法對抗原產(chǎn)生免疫應(yīng)答，發(fā)揮其免疫抑制功能。研究發(fā)現(xiàn)在患有自身免疫源性腸病的大鼠模型中注入BMSCs可以在疾病的活動期減少腸系膜淋巴結(jié)的數(shù)量，并可以抑制活動性T細(xì)胞在腸系膜淋巴結(jié)的聚集。急性的移植物抗宿主病機(jī)制是供體成熟的T細(xì)胞遇到宿主抗原遞呈細(xì)胞(APC)時(shí)，發(fā)生激活、增殖等反應(yīng)，BMSCs能抑制T細(xì)胞的活化與增殖，改變細(xì)胞因子的水平與成分，抑制免疫應(yīng)答。此外BMSCs還可以通過影響T細(xì)胞及DC的遷移，誘導(dǎo)Treg細(xì)胞的擴(kuò)增，抑制B淋巴細(xì)胞分泌抗體及調(diào)節(jié)NO、DO等可溶性因子的分泌，通過這些免疫調(diào)控機(jī)制來抑制干細(xì)胞移植后出現(xiàn)的移植物抗宿主病，因此臨床上可以將BMSCs應(yīng)用于移植術(shù)后抗排斥反應(yīng)，減少移植術(shù)后由于排斥原因造成的腸功能紊亂。

在肝移植手術(shù)中阻斷門靜脈的血流，肝臟缺血造成腸功能受損，當(dāng)肝臟再通后腸道恢復(fù)血流，此時(shí)細(xì)胞的功能代謝及結(jié)構(gòu)破壞更為嚴(yán)重，腸道組織釋放大量的氧自由基，造成缺血再灌注損傷。研究顯示間充質(zhì)干細(xì)胞能夠降低缺血再灌注肝損傷的大鼠丙二醛水平，減少由于脂質(zhì)過氧化造成的大量氧自由基的釋放[18]，從而可以推測間充質(zhì)干細(xì)胞同樣能夠減輕大量自由基造成的腸道損傷。

在阻斷門靜脈血流造成的缺血缺氧條件下,BMSCs可以通過分泌多種細(xì)胞因子提高腸道上皮細(xì)胞的生存以及增殖能力，參與組織的修復(fù)[19]。它分泌的VEGF及其他血管發(fā)生蛋白，參與損傷區(qū)域的血管化，促進(jìn)局部血液灌注[20]。同時(shí)VEGF還可以阻止白細(xì)胞的粘附和慢性炎癥反應(yīng)，減輕由于炎癥造成的缺血反應(yīng)[21]。分泌的HGF可以通過促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖，增加血管生成，減少細(xì)胞凋亡[22]；FGF促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增殖以及血管化，同時(shí)還可以使BMSCs在低氧條件下存活率更高[23]。以上可以看出間充質(zhì)干細(xì)胞通過旁分泌功能可以促進(jìn)細(xì)胞再生、抑制功能細(xì)胞的凋亡，改善損傷區(qū)域的血管微環(huán)境。BMSCs所顯示的低免疫原性、免疫調(diào)節(jié)特性及強(qiáng)大的旁分泌特性在肝移植術(shù)后腸病的治療上發(fā)揮著巨大作用，相信隨著對BMSCs研究的不斷深入，BMSCs將更廣泛應(yīng)用于移植治療中，為控制肝移植相關(guān)性腸功能紊亂的發(fā)生帶來新的希望。

3 展望

盡管對間充質(zhì)干細(xì)胞在治療腸道疾病方面的研究取得了巨大的成就，但是也存在很多問題，例如移植時(shí)機(jī)及移植方式的選擇；用于移植的間充質(zhì)干細(xì)胞究竟輸注多少劑量合適?怎樣控制植入的干細(xì)胞由于排斥反應(yīng)導(dǎo)致的干細(xì)胞死亡？如何增強(qiáng)植入細(xì)胞的生存力？怎樣避免植入的干細(xì)胞由于無限增殖能力導(dǎo)致的新生腫瘤的發(fā)生等一系列問題。相信在以后的研究中，這些問題將會迎刃而解，干細(xì)胞療法將會應(yīng)用于更廣闊的領(lǐng)域，從而更好的服務(wù)于臨床。同時(shí)，干細(xì)胞在細(xì)胞和基因工程方面也具有廣泛的應(yīng)用前景，值得進(jìn)一步探索。

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