鄭志民，楊紅霞，申眾輝，陳健文

1 永州職業(yè)技術(shù)學(xué)院醫(yī)學(xué)院 藥理學(xué)教研室，湖南永州 425000；2 解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學(xué)中心 腎臟病科，解放軍腎臟病研究所，腎臟疾病國家重點實驗室，國家慢性腎病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，腎臟疾病研究北京市重點實驗室，北京 100853

急性腎損傷(acute kidney injury，AKI)是由缺血、藥物等因素導(dǎo)致的以短時間內(nèi)腎小管上皮細(xì)胞壞死和腎功能減退為主的臨床綜合征。AKI 發(fā)病率高、病死率高，治療措施有限[1]。間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cells，MSCs) 為干細(xì)胞家族重要成員之一，具有強(qiáng)大的自我更新、再生及向其他細(xì)胞譜系分化的能力，還具有能夠逃避宿主免疫監(jiān)視、易于獲取及體外擴(kuò)增的特點[2]。近年來，MSCs 的研究日趨增多，其在AKI 治療中的應(yīng)用也成為熱點。目前研究表明，MSCs 減輕腎組織損傷及促進(jìn)損傷修復(fù)作用的主要機(jī)制有增強(qiáng)免疫調(diào)節(jié)、促進(jìn)腎小管上皮細(xì)胞增殖修復(fù)、促進(jìn)血管再生、改善線粒體功能障礙、抑制氧化應(yīng)激及抑制細(xì)胞凋亡等[3-6]，其中MSCs 強(qiáng)大的免疫調(diào)節(jié)作用在減輕組織損傷中發(fā)揮了重要的作用[7]。免疫系統(tǒng)和腎損傷之間有著非常緊密的聯(lián)系，在AKI 早期，循環(huán)中的中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞迅速浸潤損傷腎并釋放溶酶體酶，導(dǎo)致小管上皮細(xì)胞損傷[8]。隨后，損傷的腎小管上皮細(xì)胞、激活的內(nèi)皮細(xì)胞、組織巨噬細(xì)胞及自然殺傷(natural killer，NK)細(xì)胞之間的對話誘導(dǎo)氧化應(yīng)激和補體激活，導(dǎo)致線粒體功能障礙和脂質(zhì)過氧化，加重細(xì)胞損傷過程[9]。這些免疫反應(yīng)形成了一個持續(xù)的惡性循環(huán)，而MSCs 可在上述各個過程中發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。因此，本文就MSCs 在治療AKI 中發(fā)揮的免疫調(diào)節(jié)作用機(jī)制作一綜述。

1 MSCs 可抑制AKI 后中性粒細(xì)胞浸潤

多項研究表明，住院患者發(fā)生AKI 的風(fēng)險與循環(huán)中性粒細(xì)胞的百分比呈正相關(guān)，提示中性粒細(xì)胞參與了AKI 的發(fā)病[10]。中性粒細(xì)胞最早在急性損傷后1 h 即可檢測到，并在24 h 時達(dá)到高峰[11]。中性粒細(xì)胞通過與內(nèi)皮趨化因子和黏附分子(整合素等)相互作用而被募集到損傷的腎，產(chǎn)生并分泌細(xì)胞毒性化合物(如活性氧)，同時黏附在內(nèi)皮上并滲透到炎癥組織中，加劇組織損傷。在缺血再灌注期間，中性粒細(xì)胞可聚集到腎髓質(zhì)血管內(nèi)皮，造成血管充血，阻礙腎髓質(zhì)血流，腎微循環(huán)的損害也增加了活化中性粒細(xì)胞的腎轉(zhuǎn)運時間，增加其在腎小管周圍毛細(xì)血管中釋放的炎癥介質(zhì)濃度，進(jìn)一步加重腎損傷[12]。Simovic Markovic 等[13]報道，腹腔內(nèi)給予MSCs 可顯著減輕順鉑誘導(dǎo)的腎損傷，顯著抑制受損腎中性粒細(xì)胞的浸潤，降低炎癥因子腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)和白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-17 水平，提高血清IL-10、一氧化氮(nitric oxide，NO)等抗炎細(xì)胞因子的水平。Luo 等[14]研究也發(fā)現(xiàn)MSCs治療可減少腎中性粒細(xì)胞浸潤，降低血清和腎組織中IL-17 等相關(guān)炎性因子的表達(dá)，降低膿毒癥AKI 的血液細(xì)菌負(fù)荷，促進(jìn)腎小管功能恢復(fù)。Burgos-Silva 等[15]通過應(yīng)用脂肪組織來源MSCs治療葉酸誘導(dǎo)腎損傷小鼠，治療24 h 后，趨化因子表達(dá)減少，中性粒細(xì)胞浸潤減少，腎功能改善。

2 MSCs 可促進(jìn)AKI 后巨噬細(xì)胞向M2型轉(zhuǎn)換

單核-吞噬細(xì)胞在正常腎中較少。腎缺血再灌注損傷早期，中性粒細(xì)胞與NK 細(xì)胞聚集至損傷腎并活化，釋放活性氧(reactive oxygen species，ROS)及干擾素，損傷的小管釋放損傷相關(guān)分子、單核細(xì)胞趨化蛋白(monocyte chemoattractant protein 1，MCP1)等趨化因子，通過CCR2 等趨化因子受體促進(jìn)巨噬細(xì)胞浸潤并促進(jìn)M1型巨噬細(xì)胞激活[16]。M1型巨噬細(xì)胞激活后，表達(dá)高水平的炎癥因子(TNF-α、INF-γ、IL-1、IL-6、IL-12 等)和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)等，一氧化氮與活性氧相互作用后會產(chǎn)生細(xì)胞毒性過氧亞硝酸鹽，誘導(dǎo)小管細(xì)胞凋亡。損傷后的修復(fù)期，駐留和浸潤的巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)換到M2巨噬細(xì)胞調(diào)節(jié)表型，通過釋放抗炎介質(zhì)(IL-10、TGF-β1、VEGF、IL-4 等) 限制炎癥反應(yīng)，通過Wnt 通路，促進(jìn)腎小管上皮細(xì)胞增殖，發(fā)揮損傷修復(fù)和免疫調(diào)節(jié)作用[17]。MSCs 分泌的前列腺素E2(prostaglandin E2，PGE2) 和吲哚胺2,3 雙加氧酶(indoleamine 2,3 dioxygenase，IDO) 能促進(jìn)巨噬細(xì)胞分化為抗炎的M2型巨噬細(xì)胞，改善MSCs 的抗炎作用，減少順鉑引起的腎損害。Geng 等[18]發(fā)現(xiàn)，MSCs 可促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M2 表型轉(zhuǎn)化，保護(hù)橫紋肌溶解誘導(dǎo)的AKI 小鼠免受腎功能損傷和嚴(yán)重腎小管損傷，且氯磷酸鈉消耗巨噬細(xì)胞延遲了AKI 修復(fù)。巨噬細(xì)胞(M1)與MSCs 在體外共培養(yǎng)時，CD206 水平高，標(biāo)志著巨噬細(xì)胞從促炎的M1型向抗炎的M2型轉(zhuǎn)化，M2 巨噬細(xì)胞表達(dá)高水平的IL-10 和低水平的TNF-α，輸注共培養(yǎng)的巨噬細(xì)胞后AKI 損傷緩解[18-19]。對MSC 與巨噬細(xì)胞共培養(yǎng)的培養(yǎng)基進(jìn)行細(xì)胞因子芯片分析，發(fā)現(xiàn)表皮生長因子、粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子、CXCL1、CCL5、IL-6、IL-8、MCP1 等因子在共培養(yǎng)上清中表達(dá)升高，提示這些因素可能在MSCs介導(dǎo)的巨噬細(xì)胞M1 向M2 極化轉(zhuǎn)變中發(fā)揮重要作用[19]。

3 MSCs 可調(diào)節(jié)樹突狀細(xì)胞功能

腎小管上皮和腎小管周毛細(xì)血管之間存在大量樹突狀細(xì)胞(dendritic cell，DC)，可與腎小管上皮和內(nèi)皮及循環(huán)免疫效應(yīng)細(xì)胞直接相互作用。DC 有兩種類型——促炎表型(成熟DC，mDCs) 和抗炎表型(未成熟DC，iDCs)，分別具有免疫誘導(dǎo)和免疫耐受能力。因此，DC 的調(diào)節(jié)失衡將導(dǎo)致AKI 的發(fā)生和進(jìn)展[7]。腎駐留的DC 是AKI 過程中TNF-α 分泌的主要來源，其通過分泌TNF-α、細(xì)胞膜表面的Toll 樣受體和NOD 樣受體以及作為T 細(xì)胞的抗原提呈細(xì)胞促進(jìn)TH1 細(xì)胞激活，釋放TH17 細(xì)胞誘導(dǎo)因子IL-1 和IL-23，上調(diào)黏附分子表達(dá)，促進(jìn)中性粒細(xì)胞外滲，介導(dǎo)腎損傷發(fā)生[20-22]。在順鉑誘導(dǎo)的AKI 中，IL-4 和TNF-α 在初始階段將iDCs 激活為成熟表型，導(dǎo)致腎損傷[22]。Wang 等[23]研究表明，IL-10 主要來自DC 而非調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞，其對順鉑誘導(dǎo)的腎毒性具有顯著的內(nèi)源性保護(hù)作用。Tadagavadi 和Reeves[22]研究表明，IL-10 主要由腎iDCs 分泌，可誘導(dǎo)一氧化氮合酶合成，降低順鉑的腎毒性。MSCs 可通過促進(jìn)腎iDCs 分泌IL-10，促進(jìn)一氧化氮合酶的活性，減輕腎損傷[13]。此外，MSCs 可以抑制DC 成熟，并促進(jìn)其向耐受免疫抑制表型轉(zhuǎn)變；可以通過分泌PGE2、單核細(xì)胞集落刺激因子、IL-10 和TGF-β 等，抑制單核細(xì)胞向iDCs 轉(zhuǎn)化；還可通過分泌TGF-β、PGE2 等抑制iDCs 向mDCs 的成熟；MSCs 還能抑制DC 的抗原提呈作用并減少促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生[24]。這些免疫調(diào)節(jié)作用有助于減少AKI 后的腎損傷。

4 MSCs 可誘導(dǎo)T 細(xì)胞向調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞分化

調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞(regulatory T cell，Treg)是一種免疫抑制性T 細(xì)胞，其表型特征是IL-2 受體(CD25)的高表達(dá)并通過轉(zhuǎn)錄因子FOXP3 維持功能，它在AKI 發(fā)生和進(jìn)展中起到重要的作用[25]。AKI 后，CD4+CD25+FOXP3+的Treg 通 過 釋放TGF-β 和IL-10，抑制IL-1β、TNF-α 和IFN-γ 的產(chǎn)生，并減少CD4+T 細(xì)胞的增殖等多種途徑抑制炎癥，減輕腎小管損傷[26]。抗CD25 抗體部分敲除Treg，導(dǎo)致AKI 后腎中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞增多，加重腎小管損傷，Treg 可能是通過IL-10 介導(dǎo)的先天免疫系統(tǒng)的抑制來調(diào)節(jié)腎缺血再灌注后的損傷[27]。在順鉑誘導(dǎo)的AKI 中，CD4+CD25+的Treg 在順鉑給藥后不久就可遷移到腎，發(fā)揮腎保護(hù)作用，Treg 敲除后，順鉑AKI 模型腎損傷加重。將Treg 移植入T 細(xì)胞缺陷小鼠中，可減輕腎功能不全，緩解腎巨噬細(xì)胞浸潤，降低TNF-α 和IL-1β 等因子水平，發(fā)揮腎保護(hù)作用[12]。MSCs 可抑制Th 和CD8+T 細(xì)胞的產(chǎn)生和活化，也可通過分泌肝細(xì)胞生長因子、TGF-β、PGE2 和IDO 等誘導(dǎo)幼稚CD4+T 細(xì)胞分化為Treg，進(jìn)而發(fā)揮腎保護(hù)作用[24]。MSCs 在體內(nèi)和體外水平均增加脾細(xì)胞中Treg 的百分比，而且MSCs 可抑制脾細(xì)胞的增殖，抑制T 細(xì)胞產(chǎn)生IFN-γ，減輕缺血再灌注誘導(dǎo)的AKI；脾切除術(shù)可降低MSCs 對AKI 的治療作用，Treg 的清除也可減弱MSCs 的治療作用[28]。

5 MSCs 可改善AKI 后補體系統(tǒng)激活

補體系統(tǒng)是一種重要的先天性體液防御屏障，由20 多種血漿蛋白組成，可通過3 種途徑激活——經(jīng)典途徑、替代途徑或凝集素途徑，導(dǎo)致C5 分裂為C5a 和C5b，形成膜攻擊復(fù)合物，最終引起細(xì)胞膜穿孔受損[29]。補體系統(tǒng)在AKI 后快速激活[30]，補體因子B 的靶向缺失可加重腎損傷[31]，C3 與C6 敲除小鼠腎損傷減輕，單克隆抗C5 補體因子可改善腎內(nèi)補體激活，減少局部和全身炎癥，改善腎小球濾過率，表明補體系統(tǒng)在AKI 中發(fā)揮重要作用[32-33]。補體激活通過膜攻擊復(fù)合物的產(chǎn)生、免疫細(xì)胞的募集以及小管細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞中C3b 和C5b 受體的激活造成腎損傷[34]。MSCs可顯著降低AKI 后小鼠血清中C5a 水平和腎組織中C5aR 的表達(dá)，降低NF-κB 易位和炎癥因子的表達(dá)，因而MSCs 可通過抑制C5a/C5aR-NF-κB 通路的激活緩解AKI[35]。

6 結(jié)語與展望

在AKI 過程中，先天性和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的免疫細(xì)胞，如中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、T 淋巴細(xì)胞、補體系統(tǒng)以及免疫系統(tǒng)分泌的各種細(xì)胞因子、趨化因子和活性氧參與了腎損傷的免疫病理機(jī)制，促進(jìn)了疾病進(jìn)展。MSCs 具有強(qiáng)大的免疫調(diào)節(jié)作用，在AKI 中，MSCs 可通過調(diào)節(jié)先天和適應(yīng)性免疫、抑制全身及局部炎癥反應(yīng)，減輕腎損傷、促進(jìn)組織再生并延緩AKI 進(jìn)展。

目前，許多研究者通過各種預(yù)處理的方法提高M(jìn)SCs 的免疫調(diào)節(jié)能力，調(diào)節(jié)相關(guān)免疫應(yīng)答，增強(qiáng)MSCs 的腎修復(fù)作用[36]。然而，對于預(yù)處理的短期和長期影響，MSCs 發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用的具體分子機(jī)制以及MSCs 與免疫細(xì)胞間的相互作用關(guān)系的研究，仍有待進(jìn)一步拓廣與深化。MSCs在AKI 不同階段的免疫調(diào)節(jié)特點也需要得到更多的關(guān)注。將MSCs 推廣到AKI 的臨床治療，現(xiàn)階段也還需要克服很多共性的困難[6,37]。首先，腎結(jié)構(gòu)高度復(fù)雜，細(xì)胞類型有30 余種，AKI 的病因各不相同，發(fā)病機(jī)制也不盡相似，每種類型的AKI 的免疫微環(huán)境還可能影響MSCs 的存活、定植、增殖、遷移和損傷組織的融入，從而影響MSCs 發(fā)揮作用。其次，最佳給藥方式目前仍然沒有統(tǒng)一的定論。目前研究表明，靜脈注射、動脈注射、腹腔注射、大網(wǎng)膜包裹、腎實質(zhì)注射以及腎包膜下注射給藥均有良好的治療效果。靜脈給藥最大的問題是肺部截留，能夠到達(dá)腎的MSCs 非常少；動脈給藥最大的問題在于臨床應(yīng)用受限；大網(wǎng)膜包裹與腎局部給藥在臨床應(yīng)用中不太實際，特別是由于腎病是彌漫性的，局部給藥效果有限。再次，MSCs 的注射時間、注射劑量，仍然沒有得到最佳的定論[38]。MSCs 由于受到AKI 損傷微環(huán)境影響，其注射時機(jī)對組織修復(fù)的成功至關(guān)重要。大劑量MSCs 會導(dǎo)致細(xì)胞滯留在肺內(nèi)阻塞肺毛細(xì)血管，引起通氣和呼吸困難。而低劑量多次給藥容易引起免疫反應(yīng)，增加肺部滯留風(fēng)險。MSCs 在體內(nèi)環(huán)境下，免疫豁免狀態(tài)可能會逐漸消失，且MSCs 長期存活較為困難，難以持續(xù)發(fā)揮作用。上述共性困難也需要更多的深入和系統(tǒng)的研究共同克服。