洪 政，王 峰

1.遵義醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院(貴州 遵義 536000)2.貴州醫(yī)科大學(xué)(貴州 貴陽 550000)

心臟移植是終末期心臟病的治療方式之一[1]。目前，急慢性免疫排斥反應(yīng)是影響心臟移植術(shù)后患者長期生存率及生存質(zhì)量的重要因素之一，臨床中早診斷和治療免疫排斥反應(yīng)對術(shù)后患者移植效果極為關(guān)鍵[2]。術(shù)后長期大量使用免疫抑制劑會(huì)引起心腦血管、腫瘤、感染等多種疾病，嚴(yán)重影響患者預(yù)后[3]。因此，在臨床中需要更有效而又安全的治療方案來調(diào)節(jié)移植術(shù)后的免疫功能，使移植術(shù)后患者獲得更為安全、持久及穩(wěn)定的移植效益。間充質(zhì)干細(xì)胞(Mesenchymal stem cells，MSC)廣泛存在于機(jī)體的各種組織器官中，例如骨髓、脂肪、羊膜、臍帶等。MSC最初在骨髓中被發(fā)現(xiàn)，因此稱之為骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(Bone marrow mesenchymal stem cells，BMSC)，目前認(rèn)為BMSC是干細(xì)胞的最好來源。研究認(rèn)為[5-6]MSC具有一定的免疫調(diào)控作用，可作為心臟移植術(shù)后患者的一種細(xì)胞療法。本文對MSC對同種異體心臟移植術(shù)后誘導(dǎo)免疫耐受的情況進(jìn)行綜述。

1 MSC的特性

1.1MSC的作用MSC指來源于胚胎發(fā)育初期中胚層的一類異質(zhì)性多功能干細(xì)胞。MSC可表達(dá)一氧化氮(NO)、前列腺素E2(PGE2)，轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)，白細(xì)胞介素-10(IL-10)和程序性細(xì)胞死亡-1配體(PD-L1和PD-L2)移植的MSC可以通過細(xì)胞間接觸作用于組織或器官，分泌細(xì)胞因子和細(xì)胞外囊泡(EV)，從而抑制機(jī)體的免疫反應(yīng)[7]。MSC具有獨(dú)特的免疫學(xué)特性，在器官移植免疫耐受領(lǐng)域中，有望發(fā)揮重要作用。

1.2MSC的低免疫原性使其容易逃避免疫識(shí)別MSC之所以能避開受體免疫系統(tǒng)的識(shí)別與攻擊，主要依賴細(xì)胞本身的低免疫原性[8]。此外，MSC還可以降低術(shù)后免疫排斥反應(yīng)的發(fā)生率，主要機(jī)制是減輕機(jī)體的炎癥反應(yīng)[9]。也是因?yàn)镸SC具有這兩種性質(zhì)，向器官移植術(shù)后的患者植入MSC后免疫排斥反應(yīng)不易發(fā)生。然而，由于人體的免疫系統(tǒng)較為復(fù)雜，其中大部分機(jī)制并沒有被人類所掌握，MSC植入后不能保證其一定能夠存活。相關(guān)研究表明[10]向具有不同免疫狀態(tài)的小鼠腹腔內(nèi)注射MSC，其在免疫缺陷小鼠體內(nèi)的存活時(shí)間大于免疫系統(tǒng)正常的同基小鼠，而免疫正常的小鼠存活時(shí)間又大于異基因小鼠體內(nèi)的存活時(shí)間。Schmuck等[11]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)頸靜脈向免疫缺陷的小鼠體內(nèi)注射MSC，8 d后再次檢測MSC殘留量，發(fā)現(xiàn)僅剩下最初含量的0.06%[11]。綜上研究發(fā)現(xiàn)即使MSC的免疫原性較低，不易被體內(nèi)免疫系統(tǒng)攻擊，但MSC依然難以在人體內(nèi)長期存活，并且存活時(shí)長還與宿主的免疫系統(tǒng)存在一定的關(guān)聯(lián)。

1.3MSC對宿主的免疫調(diào)節(jié)功能旁分泌是MSC在宿主體內(nèi)發(fā)揮作用的一種方式，其在免疫調(diào)節(jié)上發(fā)揮著舉足輕重的作用。宿主的免疫系統(tǒng)可以與其通過旁分泌產(chǎn)生的各種免疫因子發(fā)生作用，這些作用調(diào)節(jié)并且抑制著免疫排斥反應(yīng)的發(fā)生發(fā)展。在這些免疫因子中，最關(guān)鍵的物質(zhì)之一就是外泌體(exosomes，Exos)[12]。相關(guān)研究證實(shí)[13]BMSC能夠抑制心臟移植術(shù)后的免疫排斥反應(yīng)，并通過動(dòng)脈注入患者體內(nèi)，能夠比靜脈輸入更好的發(fā)揮作用，從而使移植物存活更長時(shí)間。MSC的這一特性，使其在器官移植領(lǐng)域扮演著重要的角色。

1.4MSC的遷移、趨化作用近年來，在對MSC的研究中發(fā)現(xiàn)，將其注射到人體內(nèi)后，在宿主機(jī)體的損傷部位可以檢測到更多的MSC分布，這種現(xiàn)象是MSC的趨化作用引起的。研究發(fā)現(xiàn)[14]基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1α(SDF-1α)/趨化因子(C-X-C基序)受體4(CXCR4)相互作用可能與MSC遷移密切相關(guān)。另外，相關(guān)研究還發(fā)現(xiàn)，MSC的趨化作用還與IL-3有關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)小鼠耳部真皮炎癥中，2 h內(nèi)有47.8%±8.2%的MSC在向血管外腔轉(zhuǎn)移的過程中，或是已經(jīng)完成了轉(zhuǎn)移[15]。MSC的趨化作用為干細(xì)胞的應(yīng)用過程中提供了很多新的優(yōu)點(diǎn)。在臨床中，如果這種趨化能力可以被人類完全掌握，就可以減少免疫抑制劑的使用量和副作用，甚至還可以為靶向治療提供新的載體。

2 器官移植免疫耐受的機(jī)制理論

免疫耐受指的是器官移植術(shù)后患者，在停止使用免疫抑制劑的情況下，移植器官不被受體免疫系統(tǒng)攻擊，可以正常發(fā)揮其應(yīng)有的功能，且受體的免疫系統(tǒng)保持其正常的功能不受抑制[16]。中樞免疫耐受是機(jī)體在免疫系統(tǒng)未發(fā)育成熟的胚胎期及在中樞免疫器官中的T/B細(xì)胞發(fā)育過程中，對自身抗原形成免疫耐受。外周免疫耐受是免疫細(xì)胞不通過中樞免疫清除，可以逃逸到外周，需要通過外周耐受機(jī)制清除，包括克隆清除、克隆無能、依靠免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞的功能等[17]。

2.1免疫嵌合理論誘導(dǎo)免疫耐受在進(jìn)行器官移植、組織移植的過程中，同時(shí)進(jìn)行骨髓移植，并加以適當(dāng)?shù)拿庖咭种苿梢猿掷m(xù)提供骨髓細(xì)胞、骨髓基質(zhì)細(xì)胞，從而向受體持續(xù)的進(jìn)行抗原刺激，并誘導(dǎo)免疫耐受的發(fā)生，在緩慢停用免疫抑制劑后，移植物可以長期存活于受體體內(nèi)。這種案例的成功被稱為免疫嵌合。有研究表明[18]11例親屬活體腎移植聯(lián)合造血干細(xì)胞移植(HSCT)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，1例出現(xiàn)移植腎功能喪失，其余10例移植腎功能穩(wěn)定。11例均未出現(xiàn)骨髓抑制和移植物抗宿主病。后經(jīng)移植腎活檢證實(shí)，1例出現(xiàn)輕度急性排斥反應(yīng)，其余10例未發(fā)生排斥反應(yīng)。5例減少了免疫抑制劑的用量。有研究發(fā)現(xiàn)通過胸腺和靜脈內(nèi)分別注入供體BMSC可以增加受體Treg的數(shù)量，降低炎癥因子的表達(dá)水平，促進(jìn)供體與受體形成免疫嵌合，從而誘導(dǎo)心臟移植術(shù)后免疫耐受，促進(jìn)移植心臟的長期存活[19]。Haizhi Qi等[20]研究也證實(shí)了這一現(xiàn)象，向預(yù)移植肝臟的小鼠體內(nèi)注入BMSC，可以促進(jìn)免疫耐受，從而使得移植肝臟免受受體免疫系統(tǒng)的攻擊。Ding等[21]研究表明對20例同種異體造血干細(xì)胞移植后復(fù)發(fā)的兒童急性淋巴細(xì)胞白血病的患者進(jìn)行嵌合抗原受體T細(xì)胞治療，發(fā)現(xiàn)治療后患者出現(xiàn)好轉(zhuǎn)，然而，第二次進(jìn)行這種治療后，會(huì)產(chǎn)生移植物抗宿主病。王普森等[22]研究發(fā)現(xiàn)，使用非清髓預(yù)處理聯(lián)合造血干細(xì)胞移植的嵌合方法成功的誘導(dǎo)了肝臟移植的免疫耐受。另一項(xiàng)研究表明，3例器官移植患者接受了移植后處理，使用高劑量的ATG和供體CD34+T細(xì)胞輸注，其中2例患者成功地提前停止了免疫抑制，而沒有出現(xiàn)移植物排斥反應(yīng)[23]。

2.2調(diào)節(jié)性T細(xì)胞與免疫耐受Treg(調(diào)節(jié)性T細(xì)胞Regulatory cells)指通常起著維持自身耐受和避免免疫反應(yīng)過度損傷機(jī)體的重要作用。根據(jù)其來源、以及作用機(jī)制可分為自然調(diào)節(jié)性Treg(natural regulatory T cell，nTreg)和適應(yīng)性調(diào)節(jié)性Treg(adaptive regulatory T cell，aTreg)。自然調(diào)節(jié)性Treg主要來源于胸腺，主要對于自身免疫發(fā)揮作用，而適應(yīng)性調(diào)節(jié)性Treg主要根據(jù)抗原的刺激而來，主要應(yīng)對感染和器官移植[24]。目前認(rèn)為調(diào)節(jié)性Treg是一種能夠調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答的一類Treg。也正是因?yàn)檎{(diào)節(jié)性Treg具有負(fù)向免疫調(diào)節(jié)作用，故而被廣泛用于自身免疫性疾病[25]、器官移植術(shù)后免疫耐受等方向的研究及應(yīng)用[23]。多克隆Treg目前被研究人員當(dāng)做抑制器官移植術(shù)后免疫排斥反應(yīng)的一種手段，從而開啟廣泛的研究。Treg免疫療法的有效性已經(jīng)在同種異體移植[26，28]和自身免疫性糖尿病中得到了證實(shí)[28-30]。研究發(fā)現(xiàn)[31]調(diào)節(jié)性Treg可以通過直接或間接的途徑誘導(dǎo)免疫耐受。調(diào)節(jié)性Treg可以分泌IL-10、IL-25和腫瘤壞死因子抑制Treg活化。另外，它還可以與樹突狀細(xì)胞、T細(xì)胞、B細(xì)胞相互作用，表達(dá)一些免疫因子來抑制這3種細(xì)胞的增殖、活化，從源頭上抑制免疫激活。HALL等[32]研究發(fā)現(xiàn)：在器官移植后7 d對大鼠使用IL-5可以抑制免疫排斥反應(yīng)，治療后，所有移植物存活超過2個(gè)月。并且IL-5還可以促進(jìn)Ts2細(xì)胞活化為Th2樣Treg。而未使用該治療的大鼠在第31 d完全排斥(P<0.01)。首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽醫(yī)院肝膽胰脾外科也研究了調(diào)節(jié)性T細(xì)胞在肝移植中發(fā)揮的作用，發(fā)現(xiàn)耐受組大鼠外周血CD4+CD25+Treg、CD8+Treg表達(dá)水平較急性排斥反應(yīng)組大鼠均升高(P<0.05)[33]。說明調(diào)節(jié)性Treg水平升高時(shí)，患者發(fā)生免疫排斥反應(yīng)的可能性降低。綜上所述，如果能夠?qū)reg在體外大量擴(kuò)增，再輸注到器官移植的患者體內(nèi)，將很可能降低患者的免疫排斥反應(yīng)，提高移植物的存活時(shí)間。

將Treg作為細(xì)胞療法可以減少或減輕患者器官移植術(shù)后的免疫排斥反應(yīng)，然而如何大量的獲取Treg并輸入患者體內(nèi)仍是急待解決的難題。目前獲取Treg的途徑主要是分離患者自身的外周血，可以預(yù)防移植物抗宿主病(GvHD)。分離之后在體內(nèi)使用某些誘導(dǎo)劑在體外擴(kuò)增CD4+CD25+Treg細(xì)胞，即可以得到大量的Treg細(xì)胞[34-35]。王凱等[36]研究發(fā)現(xiàn)，83例接受肝移植手術(shù)的患者中，發(fā)現(xiàn)移植后未發(fā)現(xiàn)明顯移植排斥反應(yīng)的患者中發(fā)現(xiàn)，活化的調(diào)節(jié)性Treg與靜止的調(diào)節(jié)性Treg比例較健康人上升，故而推測這種差異可能是術(shù)后，免疫系統(tǒng)對于移植器官的免疫排斥反應(yīng)激活了這些細(xì)胞，也正是這些細(xì)胞的活化，促進(jìn)了移植免疫耐受。

3 MSC在同種異體心臟移植免疫耐受中的應(yīng)用

在器官移植免疫耐受方面的研究中，目前普遍認(rèn)為調(diào)節(jié)性Treg是誘導(dǎo)免疫耐受的關(guān)鍵因素。Harrell CR等研究表明[37]MSC可以影響Th17/Treg的平衡，抑制機(jī)體內(nèi)Th1、Th2或Th17細(xì)胞的產(chǎn)生，并且促進(jìn)機(jī)體調(diào)節(jié)性Treg產(chǎn)生和擴(kuò)增的能力，從而抑制免疫反應(yīng)。近年來，越來越多的研究表明，MSC不僅具備多向分化的能力，還可以調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)功能。它調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)的能力是根據(jù)機(jī)體環(huán)境的差異性特點(diǎn)來完成的，在不同的環(huán)境中，具備不同的調(diào)節(jié)能力。王海濤等在研究大鼠心臟移植時(shí)發(fā)現(xiàn)，對實(shí)驗(yàn)組大鼠經(jīng)尾靜脈注射受體同系BMSC后，免疫排斥反應(yīng)大大降低，移植的心臟存活時(shí)間較空白組更長，移植組的大鼠CD4+、CD4+/CD8+明顯高于空白組，CD8+T細(xì)胞總量占總淋巴細(xì)胞的比例也顯著低于實(shí)驗(yàn)空白對照組(P<0.05)，說明移植后機(jī)體的免疫細(xì)胞向著抑制的方向傾斜，其原理可能是BMSC誘導(dǎo)了T細(xì)胞分化，從而發(fā)揮其免疫抑制作用。上述多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究表明對實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行BMSC細(xì)胞移植治療后，能夠有效減輕移植后免疫排斥反應(yīng)，延長、改善移植術(shù)后生存時(shí)間及生存質(zhì)量。

MSC既通過分泌外泌體誘導(dǎo)器官移植后的免疫耐受，還可以通過在注射入人體后通過趨化作用移動(dòng)到機(jī)體損傷部位發(fā)揮作用，并且可以通過人為的方法促進(jìn)供受體發(fā)生免疫嵌合，從而有利于移植器官的長期存活。MSC還可以抑制效應(yīng)性T細(xì)胞，阻礙其對移植器官的免疫破壞，并產(chǎn)生調(diào)節(jié)性T細(xì)胞促進(jìn)機(jī)體對移植器官的免疫耐受，減少免疫抑制劑的使用以及降低并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)。