劉鑫，李洋

(哈爾濱醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院 風濕免疫科，黑龍江 哈爾濱 150086)

·綜述·

間充質干細胞對免疫細胞的影響及其在自身免疫性疾病中的應用

劉鑫，李洋

(哈爾濱醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院 風濕免疫科，黑龍江 哈爾濱 150086)

間充質干細胞(mesenchymal stem cells,MSCs)是一種具有高度自我更新能力、多向分化潛能和強大的免疫調節(jié)能力的多功能非造血干細胞?？梢酝ㄟ^抑制T細胞、B細胞、抗原提呈細胞(antigen- presenting cell，APCs)以及自然殺傷細胞(natural killer cell，NK)介導的免疫反應，從而發(fā)揮其免疫調節(jié)的能力。自身免疫性疾病是指由于機體對自身抗原發(fā)生免疫應答而導致自身組織損害所引起的疾病。隨著多種新型生物制劑的出現(xiàn)，該類疾病得到了更好的控制，但是仍然有一些難治性患者應用現(xiàn)有的治療無效。而大量研究顯示，MSCs可以通過多種免疫調節(jié)途徑有效治療自身免疫性疾病。但鑒于自體MSCs移植療效受患者自身疾病情況和年齡影響較大，具有移植宿主的免疫豁免特性異基因MSCs在自身免疫疾病治療領域備受關注。本文就MSCs對多種免疫細胞的影響及異基因MSCs移植在自身免疫性疾病中的研究現(xiàn)狀進行綜述。

間充質干細胞； 免疫調節(jié)； 自身免疫疾??； 綜述

間充質干細胞(mesenchymal stem cells,MSCs)是一種具有支持造血和多向分化潛能的非造血干細胞，廣泛分布于多種組織中。不同組織來源的MSCs，其增殖、分化及免疫調節(jié)能力均有所不同，另外，不同培養(yǎng)上清液對MSCs體外增殖和分化也有一定影響[1]。MSCs是組織工程細胞的一個理想來源，有報道顯示小鼠骨髓MSCs可以體外向胰腺癌細胞遷移，體內向胰腺癌組織靶向富集[2]。目前有很多關于T細胞、B細胞、樹突狀細胞(dendritic cells，DCs)以及自然殺傷(natural killer，NK)細胞調節(jié)自身免疫疾病的報道，特別是T細胞，但具體的機制還不是十分清楚。作者主要介紹MSCs對多種免疫細胞的調節(jié)作用，以及它在自身免疫性疾病治療中的應用。

1 MSCs

MSCs最初是在1970年由Fridenstein等從骨髓中分離出來的，是一種具有高度自我更新能力、多向分化潛能和強大的免疫調節(jié)能力的多功能非造血干細胞。由于MSCs缺乏特異性的表面標志，2006年國際細胞治療學會(International Society for Cellular Therapy，ISCT)推薦了MSCs鑒定的最低標準：(1)在標準培養(yǎng)條件下呈成纖維細胞樣貼壁生長；(2)表達CD90、CD73、CD105，而不表達CD45、CD34、CD14 (或 CD11b)、CD79 A(或CD19)和HLA- DR分子；(3)體外具有向成骨細胞、成軟骨細胞、脂肪細胞分化的潛能。目前，越來越多的證據表明，MSCs是通過抑制T細胞、B細胞、抗原提呈細胞(antigen- presenting cell，APCs)以及NK細胞介導的免疫反應，從而發(fā)揮其免疫調節(jié)的能力[3]?？梢姡诙喾N免疫相關疾病中，MSCs可以作為誘導免疫耐受的免疫調節(jié)劑。因此，我們需要進一步了解這些免疫調節(jié)細胞的免疫學特性。

1.1 MSCs與APCs

MSCs對DCs的表型、細胞因子的釋放、分化和成熟以及其抗原提呈能力均有影響[4]，使T細胞不能產生強有效的免疫應答。在STAT3、Notch、SOCS1和MSC來源的PGE2等不同分子的作用下，MSCs可以誘導產生具有T細胞抑制特性的調節(jié)性DCs(MSC- DCs)，這些MSC- DCs具有低免疫原性，不能有效刺激T細胞，但可以誘導產生Treg細胞，更為重要的是，MSC- DCs出現(xiàn)的同時伴隨著IL- 10分泌水平的升高。

巨噬細胞可分為經典活化的M1型和選擇性活化的M2型。Fran?ois等[5]發(fā)現(xiàn)MSCs產生的IDO參與M2型巨噬細胞的分化，這些單核細胞來源的M2型巨噬細胞通過產生IL- 10抑制T細胞應答，從而增強MSCs免疫抑制作用。同時，多項研究表明，MSCs的PGE2和IL- 6信號轉導通路互相作用，共同調節(jié)單核細胞免疫功能[6]。

1.2 MSCs與NK細胞

NK細胞是固有免疫應答的主要細胞成分之一。MSCs和NK細胞之間的相互作用具有雙向性。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細胞的增殖和細胞因子的產生，同時通過細胞接觸的途徑抑制NK細胞的細胞毒性作用[7]。Chatterjee等[8]發(fā)現(xiàn)，將NK細胞與MSCs共培養(yǎng)，可得到表達CD73的細胞，其CD39表型不變。而這種CD73+NK細胞可以將5’- 磷酸腺苷轉變?yōu)榫哂忻庖哒{節(jié)功能的腺苷，調節(jié)NK細胞自分泌和旁分泌功能。另一方面，NK細胞介導的溶解作用可能對MSCs產生影響。據文獻報道，活化的NK細胞可對自體或同種異體的MSCs產生同等程度的殺傷作用。為了保證MSCs的治療效果，我們應努力降低NK細胞活性，優(yōu)化以MSC為基礎的免疫治療。而MSCs刺激后獲得的具有更好的調節(jié)能力(如CD73+NK細胞)或耐受性的NK細胞可能成為新的免疫治療途徑。

1.3 MSCs與Treg細胞

目前，關于Treg細胞是否參與MSCs的免疫調節(jié)作用還存在爭議。一些研究顯示，MSCs通過誘導Treg的分化從而間接調節(jié)免疫反應，而另一些研究中并沒有發(fā)現(xiàn)Treg細胞的作用[9]。雖然Prevosto等[10]認為，MSCs分泌的IL- 10、TGF- β和PGE2等可溶性因子并未參與Treg細胞分化及免疫調節(jié)功能,但也有研究顯示，在MSCs和T細胞共培養(yǎng)體系中，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/表達增多，增多的這些調節(jié)分子與Treg細胞分化有關[11]。并且，MSCs可以誘導CD4+和CD8+淋巴細胞向Treg細胞分化，而這些Treg細胞可以強效地抑制淋巴細胞，從而發(fā)揮其免疫調節(jié)能力。此外，MSCs還可以誘導產生適應性調節(jié)性T細胞(iTregs)，發(fā)揮對活化的T細胞的抑制作用[11]。另外，同種異體排斥反應是由于固有免疫系統(tǒng)和適應性免疫系統(tǒng)之間的一系列復雜的相互作用導致的，而T細胞在其中發(fā)揮著重要作用。目前已有研究表明，將Treg細胞和MSCs聯(lián)合移植，可以明顯提高MSCs的生存率，促進其增殖，提高其潛在的血管再生能力[12]。

1.4 MSCs與Breg細胞

Breg細胞是具有調節(jié)性的B細胞亞群，可以通過抑制和(或)調節(jié)免疫反應來維持或誘導免疫耐受性。Guo等[13]在多發(fā)性硬化癥的小鼠模型中首次觀察到MSCs對Breg細胞的調節(jié)作用。MSCs不僅可以上調Breg細胞的數(shù)量及活性，而且可以增加IL- 10的分泌，兩者共同調節(jié)免疫反應[14]。目前研究表明，MSCs介導的Breg細胞對自身免疫疾病的改善作用在一定程度上依賴于其產生的IDO。Vadasz等[15]提出，為了更好地治療自身免疫性疾病，我們應該將提高Breg細胞功能作為免疫調節(jié)藥物研發(fā)的目標。而與傳統(tǒng)治療藥物相比，MSCs可能憑借其良好的耐受性和無毒性成為治療自身免疫性疾病的強效的免疫調節(jié)劑。

2 異基因MSCs移植與自身免疫性疾病

自身免疫性疾病是指由于機體對自身抗原發(fā)生免疫應答而導致自身組織損害所引起的疾病。免疫系統(tǒng)的紊亂和失衡是引起自身免疫病發(fā)生和發(fā)展的主要原因。傳統(tǒng)的免疫抑制劑和免疫調節(jié)治療只能控制部分病情，另外持續(xù)的免疫抑制劑治療可能導致嚴重感染，累積的藥物不良反應可能提高血管疾病和惡性腫瘤患病風險。目前，已經有大量體外研究、前臨床模型以及1/2期臨床試驗顯示，MSCs可以通過多種免疫調節(jié)途徑有效治療自身免疫性疾病。在臨床試驗中，雖然MSCs自體移植最為常見，但其療效受患者自身疾病和年齡影響較大。鑒于MSCs不表達主要組織相容性復合體(major histocompatibility complex, MHC)Ⅱ類分子，不表達或低水平表達MHC Ⅰ類分子及CD80、CD86、CD40等共刺激分子，使得MSCs能夠逃逸宿主NK細胞和細胞毒性T淋巴細胞(cytotoxic T lymphocyte,CTL)的攻擊，Ryan等[16]發(fā)現(xiàn)異基因MSCs具有免疫特權的特性，不產生免疫反應。因此，可從健康個體獲得的異基因MSCs在自身免疫疾病治療領域有著廣闊的發(fā)展前景。

2.1 異基因MSCs與系統(tǒng)性紅斑狼瘡

系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus，SLE)是一種伴隨多樣臨床癥狀、累及多器官的自身免疫性疾病。SLE發(fā)病機制復雜，目前未完全闡明，但明確的是免疫系統(tǒng)的失調和紊亂參與了SLE的發(fā)病及后續(xù)的多系統(tǒng)累及。動物實驗表明，MSCs對 SLE小鼠腎臟間質性改變、蛋白管型的沉積及CD3+淋巴細胞的浸潤有抑制作用，同時可以顯著減少SLE小鼠血清TNF- α、IL- 6的水平，對SLE小鼠有治療作用[17]。有研究發(fā)現(xiàn)，異基因UC- MSCs可通過CD8+T cell- IFNγ- IDO軸來抑制SLE患者體內T細胞的增殖[18]。國內一項臨床研究顯示，對40例活動性難治性SLE患者應用異基因MSCs治療，無移植相關不良事件的發(fā)生，1年的隨訪過程中60%患者有臨床癥狀的改善，SLEDAI評分在3、6、9及12個月的隨訪中明顯下降，狼瘡腎炎患者24h蛋白尿水平明顯下降，血肌酐和尿素氮水平在第6個月時達到最低值[19]。另外，還有研究表明，MSCs的輸注可減少SLE患者狼瘡腎炎[20]、彌漫性肺泡出血[21]及難治性血細胞減少[22]的發(fā)生。

2.2 異基因MSCs與類風濕關節(jié)炎

類風濕關節(jié)炎(rheumatoid arthritis，RA)是一種常見的自身免疫性疾病，該病會導致進行性關節(jié)畸形和功能喪失，繼發(fā)多系統(tǒng)并發(fā)癥，減短患者壽命，同時給社會經濟帶來沉重的負擔。近年來，隨著多種新型生物制劑的出現(xiàn)，該類疾病得到更好的控制，但是仍然有一些難治性患者應用現(xiàn)有的治療無效。目前已有報道顯示，MSCs可以通過降低多種炎癥細胞因子、趨化因子水平減少Th1、Th17細胞的分化，在淋巴結及關節(jié)中誘導抗炎因子IL- 10及抗原特異性Treg細胞的產生，從而降低實驗性關節(jié)炎的發(fā)病率及嚴重程度[23]。另外，臨床研究表明，在172例對傳統(tǒng)抗風濕藥物(DMARDs)治療無效的活動性RA患者中，靜脈注射人臍帶血來源的間充質干細胞(hUC- MSCs)加DMARDs藥物較單獨靜脈注射DMARDs藥物更能有效降低RA患者關節(jié)炎癥狀，降低血清CCP抗體及類風濕因子(RF)水平[24]，說明異基因MSCs的應用可能為活動性RA患者提供一種安全且有效的臨床治療途徑。

2.3 異基因MSCs與系統(tǒng)性硬化癥

系統(tǒng)性硬化癥(systemic sclerosis,SSc)是一種相對少見的自身免疫性疾病,其表現(xiàn)為多系統(tǒng)和器官纖維化,臨床治療較為棘手，目前MSCs作為一種治療手段備受關注。動物實驗顯示，MSCs可降低SSc小鼠皮膚和肺組織纖維化標志物(Col1、Col3、Tgfb1和aSma) 的表達，降低其血清中抗Scl- 70抗體的水平。值得注意的是，MSCs在預防與治療方面均顯示有效[25]。關于MSCs在SSc患者中的應用報道較少。對1例患有重癥難治性SSc的患者應用異基因MSCs進行治療，3個月后患者潰瘍手指數(shù)明顯減少，6個月后患者手部血流明顯改善，經皮氧分壓升高，Rodnan皮膚評分由25降至11，而患者抗Scl- 70抗體的滴度未見降低，T、B淋巴細胞和NK細胞計數(shù)未見明顯改變[26]。其后，研究人員對另外4例患有重癥難治性SSc患者應用異基因MSCs治療，其中2例患者皮膚癥狀有所改善[27]。然而，上述臨床案例不能準確說明異基因MSCs對SSc的療效。異基因MSCs治療SSc還需進一步的臨床研究來提供可靠的證據。

2.4 異基因MSCs與多發(fā)性硬化

多發(fā)性硬化(multiple sclerosis，MS)是一種中樞神經系統(tǒng)慢性炎癥性脫髓鞘疾病，可能導致嚴重殘疾或神經系統(tǒng)損害，全世界患病人口約2 500 000人。目前認為，MS患者Treg細胞功能的受損可能與疾病發(fā)展有重要關系，而實驗研究表明，hUC- MSCs可體外修復MS患者受損的Treg細胞的免疫調節(jié)功能。許多研究證實了hUC- MSCs在MS治療中的安全性及有效性[28- 29]。一項hUC- MSCs治療MS的臨床對照研究顯示，13例應用異基因hUC- MSCs與糖皮質激素聯(lián)合治療的MS患者與另外10例單獨應用糖皮質激素治療的MS患者相比，異基因hUC- MSCs與糖皮質激素聯(lián)合治療MS患者的EDSS評分及復發(fā)率明顯降低[29]。由此可見，異基因MSCs可能成為治療MS的一種有效手段。

3 總 結

MSCs異體移植不易發(fā)生免疫排斥反應，基本沒有不良反應及移植后感染發(fā)生。MSCs的抗炎癥特性目前被廣泛應用于動物實驗和臨床研究，通過輸注MSCs可抑制免疫細胞的活化，從而誘導免疫耐受。目前，異基因MSCs移植在一些自身免疫性疾病的治療中已取得了許多成功，為自身免疫性疾病患者的臨床治療帶來了新希望。但有些細胞生物學和分子生物學作用機制尚不清楚。MSCs治療自身免疫疾病還是一個比較前沿的課題，MSCs體內輸注后是否有致瘤的風險也尚待進一步研究。

[1] 李鑫，馬海英.不同組織上清液對不同間充質干細胞增殖和分化的作用[J].東南大學學報：醫(yī)學版，2016，35(2)：271- 274.

[2] 崔鳳鳴.骨髓間充質干細胞作為胰腺癌基因治療載體的實驗研究[J].現(xiàn)代醫(yī)學，2011，39(4)：387- 392.

[3] RIBEIRO A,LARANJEIRA P,MENDES S,et al.Mesenchymal stem cells from umbilical cord matrix,adipose tissue and bone marrow exhibit different capability to suppress peripheral blood B,natural killer and T cells[J].Stem Cell Res Ther,2013,4(5):360- 369.

[4] SPAGGIARI G M,MORETTA L.Interactions between mesenchymal stem cells and dendritic cells[J].Adv Biochem Eng Biotechnol,2013,130:199- 208.

[5] FRANCOIS M,ROMIEU- MOUREZ R,LI M,et al.Human MSC suppression correlates with cytokine induction of indoleamine 2,3- dioxygenase and bystander M2 macrophage differentiation[J].Mol Ther,2012,20(1):187- 195.

[6] MELIEF S M,GEUTSKENS S B,FIBBE W E,et al.Multipotent stromal cells skew monocytes towards an anti- inflammatory function:the link with key immunoregulatory molecules[J].Haematologica,2013,98(9):121- 122.

[7] CASADO J G,TARAZONA R,SANCHEZMARGALLO F M.NK and MSCs crosstalk:the sense of immunomodulation and their sensitivity[J].Stem Cell Rev,2013,9(2):184- 189.

[8] CHATTERJEE D,TUFA D M,BAEHRE H,et al.Natural killer cells acquire CD73 expression upon exposure to mesenchymal stem cells[J].Blood,2014,123(4):594- 595.

[9] JIANG X,LIU C,HAO J,et al.CD4 + CD25 +,regulatory T cells are not required for mesenchymal stem cell function in fully MHC- mismatched mouse cardiac transplantation[J].Cell Tissue Res,2014,358(2):503- 514.

[10] PREVOSTO C,ZANCOLLI M,CANEVALI P,et al.Generation of CD4+or CD8+regulatory T cells upon mesenchymal stem cell- lymphocyte interaction[J].Haematologica,2007,92(7):881- 888.

[11] LUZ- CRAWFORD P,KURTE M,BRAVO- ALEGRA J,et al. Mesenchymal stem cells generate a CD4+CD25+Foxp3+regulatory T cell population during the differentiation process of Th1 and Th17 cells[J].Stem Cell Res Ther,2013,4(3):1- 12.

[12] ZHOU Y,SINGH A K,HOYT R F,et al.Regulatory T cells enhance mesenchymal stem cell survival andproliferation following autologous cotransplantation in ischemic myocardium[J].J Thorac Cardiovasc Surg,2014,148(3):1131- 1137.

[13] GUO Y,CHAN K H,LAI W H,et al.Human mesenchymal stem cells upregulate CD1dhighCD5+ regulatory B cells in experimental autoimmune encephalomyelitis[J].Neuroimmunomodulation,2013,20(5):294- 303.

[14] FRANQUESA M,MENSAH F K,HUIZINGA R,et al.human adipose tissue- derived mesenchymal stem cells abrogate plasmablast formation and induce regulatory B cells independently of thelper cells[J].Stem Cells,2015,33(3):880- 891.

[15] VADASZ Z,HAJ T,KESSEL A,et al.B- regulatory cells in autoimmunity and immune mediated inflammation[J].FEBS Lett,2013,587(13):2074- 2078.

[16] RYAN J M,BARRY F P,MURPHY J M,et al.Mesenchymal stem cells avoid allogeneic rejection[J].J Inflamm (Lond),2005,2:8.

[17] AUSTIN T,GREGORY Y,MARIA- DOROTHEA N,et al.Human embryonic stem cell- derived mesenchymal cells preserve kidney function and extend lifespan in NZB/W F1 mouse model of lupus nephritis[J].Sci Rep,2015,5:17685.

[18] WANG D,FENG X,LU L,et al.A CD8 T cell/indoleamine 2,3- dioxygenase axis is required for mesenchymal stem cell suppression of human systemic lupus erythematosus[J].Arthritis Rheumatol,2014,66(8):2234- 2245.

[19] WANG D,LI J,ZHANG Y,et al.Umbilical cord mesenchymal stem cell transplantation in active and refractory systemic lupus erythematosus:a multicenter clinical study[J].Arthritis Res Ther,2014,22(2):2267- 2277.

[20] SUN L,WANG D,LIANG J,et al.Umbilical cord mesenchymal stem cell transplantation in severe and refractory systemic lupus erythematosus[J].Arthritis Rheum,2010,62(8):2467- 2475.

[21] SHI D,WANG D,LI X,et al.Allogeneic transplantation of umbilical cord- derived,mesenchymal stem cells for diffuse alveolar hemorrhage,in systemic lupus erythematosus[J].Clin Rheumatol,2012,31(5):841- 846.

[22] LI X,WANG D,LIANG J,et al.Mesenchymal SCT ameliorates refractory cytopenia in patients with systemic lupus erythematosus[J].Bone Marrow Transplant,2013,48(4):544- 550.

[23] LEE H K,LIM S H,CHUNG I S,et al.Preclinical efficacy and mechanisms of mesenchymal stem cells in animal models of autoimmune diseases[J].Immune Netw,2014,14(2):81- 88.

[24] WANG L,WANG L,CONG X,et al.Human umbilical cord mesenchymal stem cell therapy for patients with active rheumatoid arthritis:safety and efficacy[J].Stem Cells Dev,2013,22(24):3192- 3202.

[25] MARIA A T,TOUPET K,BONY C,et al.Anti- fibrotic,anti- oxidant and immunomodulatory effects of mesenchymal stem cells in HOCl- induced systemic sclerosis[J].Arthritis Rheumatol,2016,68(4):1013- 1025.

[26] CHRISTOPEIT M,SCHENDEL M,F?LL J,et al.Marked improvement of severe progressive systemic sclerosis after transplantation of mesenchymal stem cells from an allogeneic haploidentical- related donor mediated by ligation of CD137L[J].Leukemia,2008,22(5):1062- 1064.

[27] KEYSZER G,CHRISTOPEIT M,FICK S,et al.Treatment of severe progressive systemic sclerosis with transplantation of mesenchymal stromal cells from allogeneic related donors:report of five cases[J].Arthritis Rheum,2011,63(8):2540- 2542.

[28] YANG H,SUN J,WANG F,et al.Umbilical cord- derived mesenchymal stem cells reversed the suppressive deficiency of T regulatory cells from peripheral blood of patients with multiple sclerosis in a co- culture - a preliminary study[J].Oncotarget,2016,7(45):72537- 72545.

[29] LI J F,ZHANG D J,GENG T,et al.The potential of human umbilical cord- derived mesenchymal stem cells as a novel cellular therapy for multiple sclerosis[J].Cell Transplant,2014,23(1):113- 122.

2016- 11- 17

2017- 06- 27

劉鑫(1992-)，女，黑龍江巴彥人，在讀碩士研究生。E- mail:joanna_rr@126.com

李洋 E- mail:liyanhmu@126.com

劉鑫，李洋.間充質干細胞對免疫細胞的影響及其在自身免疫性疾病中的應用[J].東南大學學報：醫(yī)學版，2017，36(5)：881- 885.

R593.2

A

1671- 6264(2017)05- 0881- 05

10.3969/j.issn.1671- 6264.2017.05.041

(本文編輯：何彥梅)