间充质干细胞和造血干细胞移植
间充质干细胞和造血干细胞移植
治疗自身免疫病的机制
张光峰综述张晓审阅
(广东省人民医院风湿免疫科，广州510080)
摘要：自身免疫性疾病可以累及全身各个系统并最终导致多器官、多系统功能衰竭，严重威胁患者的生命，并以病因不明、治疗棘手而著称。探索安全、有效的治疗方法是医学领域不懈的追求。自从有人提出自身免疫病是一种造血干细胞疾病以来，干细胞移植疗法方兴未艾，并且随着近几年间充质干细胞新功能的发现，尤其是对间充质干细胞免疫功能的进一步阐释，更为干细胞移植治疗自身免疫性疾病的发展起到了推波助澜的作用。同时也因其理想的疗效而展现出了广阔的应用前景。
关键词：间充质干细胞；造血干细胞；移植； 自身免疫病
中图分类号：R392．4 文献标识码：A
文章编号：1001—2478(2006)05—0438—04
许多自身免疫性疾病以B淋巴细胞的过度激活和产生大量自身抗体为主要特征。有些以B细胞介导为主的自身免疫性疾病可以累及全身多个系统并最终导致多器官、多系统功能衰竭，严重威胁患者的生命。由于病因仍然不明确，使用药物治疗和其带来的副作用一样令人棘手，给临床治疗提出了艰巨的挑战。因此寻找更安全、更有效的治疗方法成了医务工作者义不容辞的责任。1998年，Ik—ehara⋯ 在撰写的文章中提到：异体骨髓移植(al—logeneic bone marrow transplantation， allo—BMT)，而不是自体骨髓移植(autologous bonemarrow transplantation，auto-BMT)可以用来治疗诸如系统性红斑狼疮(systemic lupus erythemato—SUS，SLE)、类风湿关节炎(rheumatoid arthritis， RA)、胰岛素依赖型糖尿病(insulin—dependent dia—betes mellitus，IDDM)之类的自身免疫性疾病的
动物模型。与此相反，当把自身免疫性疾病的动物模型的除尽了T细胞的骨髓细胞或部分纯化的造血干细胞(hemopoietic stem cells，HSC)移植到健康动物体内，就会使该健康动物患病。并由此提出
自身免疫性疾病是一种造血干细胞疾病。此后应用造血干细胞移植(haemopoietic stem cell transplan—tation，HSCT)治疗自身免疫性疾病成了临床医师和基础研究的焦点，并在SLE中取得了良好的效
果，说明HSC在SLE发病机制中的地位，同时也提出了许多新的问题，如自体造血干细胞移植(auto—HSCT)，最终难免复发；而移植物抗宿主反应又是同种异体造血干细胞移植(allo—HSCT)最严重的并发症。回顾近年来有关干细胞研究的进展和对自身免疫性疾病治疗机制认识的工作历程，也许会从中得到启发。
1 HSCT造血干细胞移植
HSCT主要分为allo—HSCT 和auto—HSCT。根据干细胞来源可分为骨髓移植(BMT)、外周血干细胞移植(PBSCT)、脐血干细胞移植等。
1．1 auto．HSOT和主要问题由于auto—HSCT不存在MHC不配问题，移植过程较allo—HSCT 简单，且具有移植相关并发症少等特点，目前大量的研究主要集中在auto—HSCT上，并且取得了良好的疗效。例如Oliver Rosen等对三例接受了auto—HSCT的患者进行了6～21个月的追踪观察发现，与本病相关的自身抗体(ANA，dsDNA，抗心磷脂
抗体)滴度都降至正常范围。其中一例患者的抗心磷脂抗体自得病以来第一次正常并且持续到追踪结束。另一例合并肾病综合征患者，蛋白尿在auto—HSCT后得到明显改善。
】。类似报道已屡见不鲜。虽然auto-HSCT治疗SIE近期的良好疗效已
经得到大量的动物实验和临床观察的支持。但是由于不能完全清除移植物中残留的HSC及SLE患者体内残存的HSC，移植后复发是auto—HSCT致命的缺陷。Euler等研究了5例自身免疫性疾病患者接受了未经处理的auto—HSCT后，不管是临床症状还是血清学检查都有早期复发的征象】。国内报到道的2例自体骨髓移植治疗sI E的患者也先后复
发。其中有一些是因为临床条件或经济条件的限制造成的，但毫无疑问，造成复发的根本原因在于患者体内仍然存在着病态HSC及T、B淋巴细胞。
为从根本上清除患者体内存在的这些病态细胞，达到免疫重建，许多学者又提出了allo—HSCT。
1．2 alIo-HSCT和主要问题理论上讲，应用健康的同种异体来源的HSC植入自身免疫性疾病患者体内，能够使自身免疫性疾病患者获得造血和免疫重建，达到长期缓解或根治。但考虑到allo—HSCT存在排斥反应等复杂并发症，目前的研究多限于动物试验，但治疗效果相当显著。陆春等报道allo—HSCT在降低BXSB狼疮鼠蛋白尿，使抗双链DNA抗体转阴及改善肾脏病理类型方面明显优于传统的治疗方法。Kushida等也在骨髓内注射同种异体造血干细胞治疗顽固性自身免疫性疾病MRL／lpr小鼠中发现，所有接受移植的老鼠存活都达到了1年以上，并且免疫性疾病没有复发，自身抗体降至正常，异常T淋巴细胞消失，血淋巴细胞得到重建，新产生的T淋巴细胞的耐受性由供体和受体MHC共同决定。另外，还有少量临床病例的报道，近期治疗效果显著，但缺乏长期追踪观察的资料。在所有allO_HSCT中，最严重的并发症是移植物抗宿主病(graft．versus^host disease，GVHD)。Na—kamura等撰文报道：在allo-HSCT中，大约有60％～ 80 在移植100 d后发生不同程度的慢性GVHI~ f。另外还有继发严重的感染及由于本身移植以及相关药物的应用引起严重的胃肠道大出血等并发症，大大增加了患者的死亡率。对于感染尚且能够处理，但是一旦发生GVHD就会为我们的治疗带来更多的麻烦。只有有效控制GVHD，根治
SLE才有可能。
2 间充质干细胞的特性
间充质干细胞(mesenchymal stem cells， MSC)是被发现于若干成年人组织的多能干细胞。具有支持造血和多向分化功能，在体外适当条件下可以分化为脂肪细胞、骨组织、心肌、神经元等中胚层细胞。随着对MSC认识的不断加深，人们还发现MSC具有较强的免疫调节功能，可能会为allo—HSCT提供良好的支持物。
2．1 MSC的免疫学特性
2．1．1 MSC具有低免疫原性 研究表明，人的MSC不表达HSC的表面分子标志CD45、CD34、CD14等，而表达一些特殊的黏附分子标记，如
CD106、CD54、SH2、SH3。不表达MHC II类抗原和T细胞共刺激分子B7，与同种异体T淋巴细胞共培养不引起T细胞的增殖[g]。
2．1．2 MSC的免疫抑制功能 在混合淋巴细胞培养中，MSC能抑制混合淋巴细胞反应及丝裂原刺激的T细胞的增殖。最近的研究明确指出，MSC对T细胞增殖的抑制作用不受MHC的限制，因为无论是来自供体、受体或第三者的MSC均具有相似的免疫调节作用n 。与HSC联合移植，能促进造血细胞增殖、预防GVHD、还可用于治疗严重的急性GVHD。
国内也有研究显示，异基因骨髓源间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells，BMSC)不但可以进人受体的免疫器官，且可以较长时间存在；另外，BMSC对同基因正常、异基因正常和异基因自身免疫病的个体均有一定程度的免疫调节作用。并且与脐带血单个核细胞(cord bloodmononuclear cell，CBMNC)的负性免疫调节功能
相比，MHC的抑制效应更强。
2．2 MSC的免疫抑制机制 虽然我们已经发现MSC的免疫抑制功能，但是其具体的免疫学机制还未完全探明，不过经过这些年来各国学者的不断努力已经有一些新的发现：(1)通过对MSC和纯化的免疫细胞的亚类共同培养检测其免疫调节功能证实：人类MSC改变了树突状细胞、初始T细胞及效应性T细胞(Thl和Th2)和NK细胞等细胞的细胞因子的分泌，从而诱导抗炎或耐受。尤其是人类MSC能减少1型成熟树突状细胞分泌TNF—a和增加2型成熟树突状细胞分泌IL-10；减少Thl细胞分泌IFN一丫和增加Th2分泌IL-4；增加调节性T细胞表达的比例并且降低NK 细胞分泌IFN一丫。这些数据提供了异体间充质细胞和免疫细胞的相互作用前景，显示了在活体内MSC诱导的免疫耐受，减少了治疗过程中的GVHD及排斥反应，揭示了抗炎调节机制 ]。Nakamura也指出产IL．4的CD8 T细胞可能是产生cGVHD作用的免疫靶点 i，最终使Thl／Th2轴偏向Th2从而诱导免疫耐受(图1) 。l。沈友轩等也认为SLE患者体内的确存在Th平衡向Th2偏移的失调状态_1 。这可能是预防GVHD的主要机制；(2)Beyth等认为MSC通过改变抗原提呈细胞的成熟，诱导T细胞无反应，这可能与大量的IL-10分泌相关L1引。但也有学者认为MSC分泌的抑制T细胞的细胞因子为TGF—J31，而不是1L一10 L1 ；(3)MSC通过诱导活化T—cell凋亡，抑制T细胞增殖，而对静止T细胞却没有影响，在IFN一7存在下，MSC表达吲哚胺2，3～双加氧酶，
从而影响了色氨酸向3一氨茴酰丙氨酸的转化率，此物与细胞凋亡有关， 而且MSC的抑制效应既不会在培养期间因细胞增殖而减弱，也不因受到辐射而消失rj ；(4)MSC和同源型靶细胞接触，通过PD-1(programmed death 1)抑制分子和其配体PD—L1、P【)IL2衔接，导致靶细胞对不同细胞因子受体和细胞因子信号转导分子的表达进行调整，而抑制细胞增殖『1 。由此不难看出，正是因为MSC有如此多的不确定性，才给我们留下了这么多的研究空间。图1 T细胞因子模式与(a)移植排斥和(b)移植耐受的关系
3 HSC联合MSC移植治疗自身免疫性疾病的前景与存在问题
虽然HSC和MSC都有多向分化功能，但两者并不完全相同，Rieger等证实allo—HSCT后，通常情况下HSC不能向MSC转化 l。也就是说单用HSC不能产生MSC特有的免疫调节功能，即不能解决免疫排斥反应的发生。
2003年国外有人在利用异体多能HSC 和MSC共同灌注小鼠、大鼠甚至猴子中既没有发生移植物抗宿主反应也没有发生移植失败。提示MSC联合同种HSC是一种新的有价值的异体移植方法。国内研究也显示：异基因MSC移植后可形成稳定嵌合体，并诱导特异性免疫耐受的产生，使供者来源的皮肤移植物长期存活。
4 展望
自身免疫性疾病病因复杂，治疗棘手，allo—HSCT是根治该类疾病的有效途径，而单靠药物或(和)放射线照射解决其排斥反应的发生不是最终的解决办法。能否寻求有效的抗排斥反应是allo—HSCT治疗自身免疫病成功的关键。近年来，发现MSC具有较强的免疫抑制功能，但可能与加入MSC的数量相关。当MSC数量多时表现为负调控，而当MSC数量少时表现为正调控_2 。能否寻求合理的MSC数量利用MSC的免疫调节作用，联合allo—HSCT治疗自身免疫病可能是一条崭新的、有前途的策略。
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