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骨髓间充质干细胞治疗肝纤维化研究进展

时间:2017-10-11 16:17来源:未知 作者:360期刊网 点击:

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  骨髓间充质干细胞治疗肝纤维化研究进展

  曹慧颖,邵 鹏(综述),石金升(审校)

  (河北省沧州市和平医院内三科,河北沧州061001)

  【关键词】 间质干细胞;肝硬化;综述文献

  【中图分类号】 R575.2 【文献标志码】doi :10. 3969/j. issn. 1007 -3205. 2012. 02. 052A c文章编号 ] 1007-3205 ( 2012)02-0240-04

  肝纤维化、肝硬化是多种慢性肝脏疾病的终末期病理表现,目前传统的治疗手段难以从根本上修复肝脏的不可逆变化,肝脏原位移植是治疗各种终末期肝病的有效方法,但是由于供体来源不足、操作复杂、移植后免疫排斥、治疗费用昂贵等问题,限制了临床肝移植的发展。随着细胞移植技术的成熟,肝细胞移植有望从根本上治疗肝脏疾病。干细胞方面的研究为解决肝细胞来源问题带来了希望。

  间充质于细胞( mesenchymal stem cells,MSCs)是一类具有自我增殖和分化潜能的多能干细胞,由于骨髓来源的间充质干细胞易于取材,未涉及伦理,而被广泛应用于实验研究。现将骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells.BMSCs)治疗肝纤维化的实验进展及机制研究作一综述。

  1 BMSCs治疗肝纤维化的可行性

  BMSCs是具有高度自我更新能力和多向分化潜能的成体干细胞。中胚层的BMSCs可以跨越胚层向内胚层及外胚层的组织、细胞分化。比如分化为肝细胞、胆管上皮细胞、内皮细胞、骨骼肌细胞、心肌细胞、神经元细胞、视网膜细胞等。研究者口3称之为“可塑性”或“横向分化”。BMSCs在特定条件下横向分化为肝细胞的研究为其移植治疗肝纤维化提供了理论依据。

  吴玉卓等取肝硬化患者骨髓,体外加入细胞因子(肝细胞生长因子、表皮生长因子单独或联合)诱导BMSCs向肝样细胞分化,结果显示诱导组细胞可在21~28d时,变为三角形、多角型或类圆形。诱导组细胞7d检测到甲胎蛋白的表达,21、28d检测出细胞角蛋白18阳性,并以时间依赖方式产生白蛋白。赵文静等H1在体外分离获得纯度较高的人BMSCs,在体外用酒精性肝硬化患者血清诱导,结果示人BMSCs表达甲胎蛋白及白蛋白,且向肝细胞样细胞分化。总之,骨髓中确实存在能分化为肝细胞的干细胞,直接将其移植到肝脏,在肝脏微环境调节下可分化为肝细胞;将BMSCs作为肝细胞移植的细胞来源有重要的临床意义。

  2 BMSCs治疗肝纤维化的机制

  对于治疗肝纤维化来说,最有效的方法莫过于去除病因治疗(清除乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒,减少乙醇摄入,控制脂肪摄入等)。在细胞移植治疗方面,一些体内、外的研究均提示BMSCs可以有效地减轻肝纤维化的病变,其治疗的机制主要集中于下列几个方面。

  2.1 BMSCs促进肝细胞再生:肝硬化的形成过程中是以假小叶形成为主要的病理特点,纤维胶原的沉积会导致大量正常的肝细胞变性甚至死亡。即使肝脏是再生能力很强的器官,但经过慢性病因的长期损伤后,最终的趋势还是会导致肝细胞死亡,肝功能受损。BMSCs在移植后可分化成肝细胞样细胞,促进内源性肝细胞的再生,有效补充肝细胞的数量,从而有效地改善肝功能。在BMSCs植入由四氯化碳诱导的纤维化病肝后,BMSCs不但可以在病变肝脏内定植,有效减轻肝纤维化的病变,而且可以有效地促进内源性肝细胞再生。安德伟等利用体外诱导(利用肝细胞生长因子)的BMSCs定向分化为肝细胞,在移植入纤维化病肝后出现更多表达白蛋白的细胞,说明BMSCs在肝纤维化的环境下可以有效地诱导肝细胞再生。Aziz等通过将BMSCs由尾静脉注入肝纤维化模型鼠内亦可发现BMSCs具有向肝细胞方向的转化及减轻肝纤维化的功能。

  2.2 BMSCs分泌细胞因子/生长因子而抑制炎症反应:BMSCs分泌多种细胞因子和生长因子,如肝细胞生长因子、干细胞因子、基质源因子1d、转化生长因子-B、肿瘤坏死因子-仅等。其中肝细胞生长因子不但具有诱导BMSCs自身向肝细胞分化的功能,还抑制转化生长因子-p.产生,阻止肝脏纤维化,抗肝细胞凋亡,从而提高存活率。白细胞介素-10能破坏肿瘤坏死因子的纤维化信号传导通路,减少纤维化,转化生长因子一B却促进肝星形细胞的纤维化反应,是肝纤维化最主要的致病因子,可以激活转录因子核因子- KB,引起一系列靶基因的激活。而DiNicola等用骨髓细胞与异体树突状细胞或外周血淋巴细胞共同培养,结果表达的转化生长因子-p.和肝细胞生长因子显著抑制CD4+和CD8+细胞的增殖活性[(65±5)%、(75±15)%],表明BMSCs具有很强韵抑制免疫排斥和炎症反应作用。

  2.3 BMSCs抑制肝星形细胞活化、阻止细胞外基质的生成:肝星形细胞是正常肝和纤维化时合成细胞外基质的主要细胞。肝星形细胞的过度激活导致肝纤维化的发生。研究发现,肝星形细胞与BMSCs体外共培养后,肝星形细胞增殖活性明显受抑制,说明BMSCs具有分泌细胞因子抑制肝星形细胞增殖活性的潜能,这在治疗肝纤维化中发挥作用。Kim等认为其机制是BMSCs可能通过肝细胞生长因子阻断细胞外信号调节激酶的磷酸化作用,抑制a-平滑肌蛋白阳性细胞的增殖,使门脉区成纤维细胞的生长抑制、凋亡增加,从而缓解肝纤维化进展。

  2.4 MSCs激活卵圆细胞,促进肝细胞再生:卵圆细胞被认为是肝细胞的前体细胞。转化生长因子一B/肿瘤坏死因子-仪无论体内外都阻止肝细胞增殖,而对于卵圆细胞增殖影响不大。可能转化生长因子-3/肿瘤坏死因子-a作用于两种细胞的信号转导机制不同。基质源因子la可以激活卵圆细胞,在肝细胞再生过程中发挥作用。因而BMSCs在分泌上述细胞因子时起到激活卵圆细胞、促进肝细胞再生的作用。

  2.5 MSCs降解肝内过量的胶原:有研究将MSCs与肝纤维化的病理模型一起共培养,结果显示MSCs可以有效地减少胶原的沉积及降解已沉积的胶原,从而明显减轻肝纤维化的病变程度。

  3基础研究

  基础研究通过不同方法构建肝硬化动物模型,将各种类型的干细胞通过不同途径应用于动物模型,观察移植细胞的转归、肝脏组织学改变、各种蛋白表达及血清因子水平的变化,来评价细胞移植的安全性及有效性,并初步阐明了细胞移植治疗肝硬化的可能机制。

  段峰等[13]应用介入技术将兔BMSCs超选择性移植入肝硬化兔门静脉分支内,移植后3周,荧光免疫组织化学显示移植的BMSCs可以在病理性肝脏组织内存活;血清丙氨酸氨基转移酶下降,与移植前相比差异有统计学意义。Chang等将人BMSCs通过门静脉输入肝硬化模型鼠体内,移植后ld发现绿色荧光蛋白标记的移植细胞迁移到肝小叶周边及血管周围,生化及组织病理学显示肝损伤明显减轻,且移植的细胞表达基质金属蛋白酶,肝纤维化亦明显改善。刘彦等将BMSCs诱导分化的肝样细胞移植到同种大鼠已纤维化的肝脏,结果显示肝样移植细胞逐渐从血管进入肝脏实质,最终散布于肝细胞间,移植后第2周,肝组织中的假小叶逐渐吸收或消散,纤维化程度明显轻于模型对照组,胶原染色变浅。移植后第4周肝细胞排列接近正常,偶见点状坏死,无纤维间隔。

  4临床应用

  在国内外大量动物实验结果的理论支持下,干细胞治疗肝硬化的临床应用逐步开展,并已取得可喜成果,为众多肝硬化患者带来新希望。

  Zhong等发现感染的肝硬化患者与健康供者BMSCs相比,增殖能力差,生长因子受体的表达水平及分泌生长因子的能力降低,初步认为患者自身BMSCs不适合用于疾病的治疗。郭晓钟等体外分离纯化BMSCs,通过肝动脉置管移植入肝脏,在移植后2、4、8周复查肝脏功能,观察实验室指标改善,Child - Turcotte - Pugh分数变化及不良反应情况。结果移植后第4周,患者血浆白蛋白由(32.91 +5.58) g/L升至(38. 32±6.45) g/L,丙氨酸氨基转移酶由术前( 96. 92±83. 91) U/L降至(73.48 +18.46)U/L(P <0.01)。凝血酶原时间从移植前的( 16. 66±3.91)s逐渐下降至移植后的(15. 52 +3. 35)s,纤维蛋白原从(2. 22 +0. 88) g/L逐渐升高至(2.58 +0. 88) g/L。移植术后患者临床症状明显改善,其中食欲改善、体力好转72例(92.3%),腹水减少或消失及下肢浮肿减轻70例(89.7%),腹胀减轻68例(87.2%)。陈薇等对11例失代偿期肝硬化患者经肝动脉行外周血干细胞移植治疗,移植后2、4、8、12周,总胆红素逐渐下降有9例( 81. 820/0),白蛋白逐渐升高8例(72. 73%),凝血酶原活动度逐渐升高10例(90. 91%);移植后12周内,腹水减轻7例(63.64%),食欲改善8例(72.73%),体力好转7例(63.64%),腹胀减轻7例(63.64%)。除l例出现轻微骨痛以外,未发现其他明显不良反应及并发症。王迪等经肝动脉移植自体BMSCs治疗肝硬化失代偿期患者40例,移植后第2、4、8周复查肝功能,观察实验室指标,临床症状及不良反应情况。结果显示移植后第4周,血浆白蛋白明显升高,丙氨酸氨基转移酶和天门冬氨酸氨基转移酶与移植前相比显著下降;干细胞移植后4周,凝血机制明显改善,凝血酶原时间逐渐下降,纤维蛋白原逐渐升高;患者生存质量显著提高:食欲改善、体力好转37例(92.5%),腹胀减轻33例( 82.5 010),腹水减少、下肢水肿减轻35例(87.5%)。全部患者术中未发生严重并发症,术后近期无不良反应出现。Pai等对9例酒精性肝硬化患者用粒细胞集落刺激因子进行外周血干细胞动员后,采集干细胞,对CD34+细胞进行体外扩增后经肝动脉回输给患者,结果显示细胞扩增后可达2.3×l08个,所有患者均耐受,未出现治疗相关不良反应,移植后4、8、12周时,血清胆红素水平均显著下降,1周后丙氨酸氨基转移酶及天门冬氨酸氨基转移酶亦显著改善;9例患者中Child - Pugh评分改善7例,腹水减轻5例。此实验结果促进临床研究的进一步发展。Kharaziha等将自体(3~5)×107个BMSCs通过门静脉或外周输注给8例不同原因导致的肝硬化患者,结果显示所有患者均耐受,肝功能明显改善:终末期肝病评分和凝血酶原复合物比率显著下降,血清肌酸酐和胆红素下降,白蛋白升高,未发现不良反应。

  但亦有研究并不支持BMSCs对肝纤维化的治疗作用。Dalakas等将BMSCs应用于酒精性肝损伤的患者,结果显示移植后患者肝组织中和血液中CD34+细胞数[(1.834±0.605)%和(0.195%±0.063)%]较对照组[(0.299±0.208)%和(0.067%+0.010)%]显著增加(P<0.05)。认为这些数量增多的CD34+可能是肝损伤后造成的内源性于细胞释放入外周血和肝脏中,这些细胞促进了成纤维细胞的生成,但并未发现与移植相关的肝细胞再生与修复。

  5 问题及展望

  细胞治疗作为生物治疗主要手段之一,正逐渐为更多的患者所接受。我院与中国军事医学科学院协作开展的肝硬化之干细胞治疗项目,应用自体BMSCs转染肝细胞生长因子基因,通过静脉或肝动脉介入的方式回输给肝硬化患者,亦已取得初步成功。虽然干细胞治疗肝硬化是一种新生疗法,还需长期和大量临床数据来证实其有效性、安全性及其治疗机制。但鉴于目前肝硬化有效手段缺乏的情况下,权衡利弊,选择干细胞治疗亦是对生命的挑战,期望更多患者能早日从中受益,最大程度地摆脱疾苦。

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