間充質(zhì)干細(xì)胞的研究進(jìn)展及免疫學(xué)特性

間充質(zhì)干細(xì)胞的研究進(jìn)展及免疫學(xué)特性

0胞減少導(dǎo)致外周血全外周血培養(yǎng)中間充質(zhì)干細(xì)胞是一個多能干的多能干，具有自我更新和多向分化潛力。這是骨髓微環(huán)境的重要組成部分。它不僅具有支持血液培養(yǎng)的功能，而且還具有免疫抑制的功能。再生障礙性貧血(aplasticanaemia,AA)是造血干細(xì)胞減少導(dǎo)致外周血全血細(xì)胞減少及骨髓增生不良為主要特征的一組疾病,其發(fā)病機(jī)制涉及造血微環(huán)境異常、造血干/祖細(xì)胞缺陷和免疫功能紊亂。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為,AA是T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的骨髓造血功能衰竭,是一種自身免疫性疾病。目前免疫抑制劑、造血干細(xì)胞移植是廣泛應(yīng)用于臨床的治療方案。造血干細(xì)胞移植現(xiàn)在仍然是兒童和青年重型AA的一線治療選擇。但供者來源有限,費(fèi)用高,且5%~15%的患者因?yàn)槁砸浦参锟顾拗鞑∮绊懐熜Ш蜕钯|(zhì)量。因此尚需探索能提高療效,減輕不良反應(yīng)的治療途徑。間充質(zhì)干細(xì)胞易于分離并且增殖力穩(wěn)定,在較短時間內(nèi)能獲得更多的細(xì)胞數(shù)量,可以滿足臨床需求,因此具有重要的實(shí)際應(yīng)用價值。本文總結(jié)間充質(zhì)干細(xì)胞的研究進(jìn)展、免疫學(xué)特性以及在再生障礙性貧血治療中的應(yīng)用。1納入和排除標(biāo)準(zhǔn)納入標(biāo)準(zhǔn):(1)文章所述內(nèi)容需與間充質(zhì)干細(xì)胞的研究進(jìn)展相關(guān)。(2)文章所述內(nèi)容需與AA的研究進(jìn)展相關(guān)。(3)文章所述內(nèi)容需與間充質(zhì)干細(xì)胞治療AA發(fā)病機(jī)制及研究進(jìn)展等相關(guān)。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)與此課題目的無關(guān)。(2)較陳舊的文獻(xiàn)。(3)重復(fù)同類研究。數(shù)據(jù)的提取:計算機(jī)初檢得到119篇文獻(xiàn),閱讀標(biāo)題和摘要進(jìn)行初篩,排除因研究目的與本文無關(guān)、發(fā)表較早、內(nèi)容重復(fù)的研究89篇,共保留其中的30篇?dú)w納總結(jié)。質(zhì)量評估:符合納入標(biāo)準(zhǔn)的30篇文獻(xiàn)中,文獻(xiàn)[1-12]探討了間充質(zhì)干細(xì)胞的研究進(jìn)展,文獻(xiàn)[13-19]探討了間充質(zhì)干細(xì)胞的免疫學(xué)特性,文獻(xiàn)[20-30]探討了間充質(zhì)干細(xì)胞在AA發(fā)病機(jī)制及治療研究中的應(yīng)用。2結(jié)果2.1間充質(zhì)干細(xì)胞的誘導(dǎo)分化間充質(zhì)干細(xì)胞的來源:隨著研究的深入,間充質(zhì)干細(xì)胞已不僅僅存在于造血組織,科學(xué)家們已從多種組織中分離出間充質(zhì)干細(xì)胞。骨髓中存在著間充質(zhì)干細(xì)胞,實(shí)驗(yàn)證明它是一種比較原始的骨髓基質(zhì)細(xì)胞,在骨髓中的含量很低,僅占骨髓中單個核細(xì)胞的1/106~1/105,它們除了具有間充質(zhì)干細(xì)胞的特性即能夠自我更新和具有多向分化潛能外,在適宜的培養(yǎng)條件下可被誘導(dǎo)分化成各種組織細(xì)胞,包括骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、肌肉細(xì)胞、脂肪細(xì)胞等。近年來骨髓以外的間充質(zhì)干細(xì)胞也不斷被發(fā)現(xiàn),首先在不同時期的造血器官,包括卵黃囊、主動脈-生殖嵴-中腎區(qū)、胎肝、脾中都發(fā)現(xiàn)存在間充質(zhì)干細(xì)胞并發(fā)揮著支持造血的作用。Kestendjieva等從臍帶中分離出間充質(zhì)干細(xì)胞,這些細(xì)胞顯示出成纖維細(xì)胞樣的形態(tài)并能形成集落,其低表達(dá)HLA-DR和CD34,高表達(dá)CD29,CD90和CD73,其能分化為成骨細(xì)胞和脂肪細(xì)胞,也能分化成內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)CD31,vWF和KDR-2。陸立東等從胎盤中分離出間充質(zhì)干細(xì)胞,具有與骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞極為相似的細(xì)胞形態(tài)及細(xì)胞表面標(biāo)志,表達(dá)CD29,CD44和CD105,不表達(dá)CD34,CD45,CD106和HLA-DR,并且還具有與骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞相似的跨胚層分化能力,能在一定條件下被誘導(dǎo)分化出神經(jīng)元樣細(xì)胞,胎盤間充質(zhì)干細(xì)胞與同種異體混合淋巴細(xì)胞共同培養(yǎng)能抑制T淋巴細(xì)胞的體外增殖。同時科學(xué)家們也從肌肉、脂肪、外周血、臍帶血、羊膜、羊水等組織中分離出間充質(zhì)干細(xì)胞,其也具有和骨髓來源間充質(zhì)干細(xì)胞相似的生物學(xué)特性。2.2間充質(zhì)干細(xì)胞的免疫特性2.2.1b7-2表達(dá)間充質(zhì)干細(xì)胞不表達(dá)MHC-Ⅱ類分子和FasL,不表達(dá)共刺激分子B7-1,B7-2,低水平表達(dá)或不表達(dá)MHC-Ⅰ類分子、CD40和CD40L。將間充質(zhì)干細(xì)胞與異基因外周血單個核細(xì)胞或同種異體T淋巴細(xì)胞共培養(yǎng)后不能引起同種異體T淋巴細(xì)胞顯著增殖,說明間充質(zhì)干細(xì)胞具有低免疫原性和較低的抗原提呈能力。2.2.2間充質(zhì)干細(xì)胞保肝作用的機(jī)制:細(xì)胞生物學(xué)在細(xì)胞毒性t細(xì)胞上的調(diào)節(jié)作用間充質(zhì)干細(xì)胞抑制了T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞的功能,也影響了樹突狀細(xì)胞的活性。此外,間充質(zhì)干細(xì)胞還能夠產(chǎn)生多種生長因子、細(xì)胞因子、趨化因子以及可能在細(xì)胞免疫調(diào)節(jié)或遷移過程中起關(guān)鍵作用的蛋白酶。間充質(zhì)干細(xì)胞在體外有抑制T淋巴細(xì)胞增殖的作用,而且這種抑制作用不依賴于間充質(zhì)干細(xì)胞的來源。間充質(zhì)干細(xì)胞對T淋巴細(xì)胞的免疫抑制作用呈劑量依賴性,隨著間充質(zhì)干細(xì)胞劑量的增加,抑制作用增強(qiáng)。Ramasamy等研究發(fā)現(xiàn)間充質(zhì)干細(xì)胞抑制T淋巴細(xì)胞增殖呈劑量依賴性,測量了等量CD4+和CD8+T淋巴細(xì)胞的增殖,他們在植物血凝素的刺激下被抑制的程度相同。早期被標(biāo)記上的CD25和CD69的活性不變,發(fā)現(xiàn)間充質(zhì)干細(xì)胞的免疫抑制作用不是抑制了T淋巴細(xì)胞活性,而是抑制了T淋巴細(xì)胞的增殖。間充質(zhì)干細(xì)胞對細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞及自然殺傷細(xì)胞的抑制作用可逃避被細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞和同種異體反應(yīng)的自然殺傷細(xì)胞的識別,不能夠被同種異體的細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞或自然殺傷細(xì)胞裂解。間充質(zhì)干細(xì)胞還可通過改變細(xì)胞因子分泌格局而介導(dǎo)免疫調(diào)節(jié)作用。趙霞等研究顯示植物血凝素刺激作用下的T淋巴細(xì)胞與間充質(zhì)干細(xì)胞共培養(yǎng)后,白細(xì)胞介素2分泌明顯下降,Th1細(xì)胞的增生、激活明顯受抑。白細(xì)胞介素4是Th2細(xì)胞分泌的一種免疫負(fù)調(diào)節(jié)因子,能夠抑制Th1細(xì)胞分泌白細(xì)胞介素2、γ-干擾素等因子,誘導(dǎo)免疫耐受的作用。間充質(zhì)干細(xì)胞與Th2細(xì)胞作用后白細(xì)胞介素4的分泌輕度受抑,導(dǎo)致Th1/Th2產(chǎn)生比例失衡。Karen等首先發(fā)現(xiàn)將間充質(zhì)干細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞一起培養(yǎng),會導(dǎo)致CCR7表達(dá)的下降,CCR7是由樹突狀細(xì)胞直接刺激表達(dá)的一種趨化因子。而且,成熟的樹突狀細(xì)胞明顯缺乏對CCL19的趨化性。第1次證明了間充質(zhì)干細(xì)胞保留組織錨定蛋白的能力,阻止CCR7趨化因子受體的表達(dá),同時降低了向淋巴組織移動的能力。Sadaki等將從C57BL/6骨髓分離的間充質(zhì)干細(xì)胞與經(jīng)抗CD43抗體純化的B細(xì)胞共培養(yǎng)于transwell系統(tǒng)中。在間充質(zhì)干細(xì)胞共培養(yǎng)中,脂多糖刺激的B細(xì)胞增殖被抑制,CD138+細(xì)胞百分比下降,凋亡的CD138+細(xì)胞減少。Grazia等證實(shí)了自然殺傷細(xì)胞能夠殺死自體和同種異體間充質(zhì)干細(xì)胞,反之,間充質(zhì)干細(xì)胞也能強(qiáng)烈抑制白細(xì)胞介素2介導(dǎo)的自然殺傷細(xì)胞的增殖。這種抑制效應(yīng)與自然殺傷細(xì)胞表面活化受體NKp30,NKp44和NKG2D急劇下調(diào)有關(guān)。2.3在a機(jī)制研究中，充質(zhì)干細(xì)胞的應(yīng)用2.3.1間充質(zhì)干細(xì)胞在aa患者中的作用研究顯示AA患者的間充質(zhì)干細(xì)胞與正常人間充質(zhì)干細(xì)胞在形態(tài)學(xué)和免疫表型上基本一致,但其增殖能力低于正常骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞,其傳代一般不超過15代。欒希英等發(fā)現(xiàn),AA患者骨髓來源的間充質(zhì)干細(xì)胞體外誘導(dǎo)脂滴形成的時間早于對照組,且在誘導(dǎo)早期脂蛋白脂酶表達(dá)明顯增高,這與臨床上骨髓活檢所示的AA患者骨髓脂肪組織增多相一致。吳艷等發(fā)現(xiàn)AA患兒骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞呈典型的成纖維樣細(xì)胞形態(tài),成纖維集落形成單位(CFU-F)計數(shù)顯著低于對照組,AA患兒骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞免疫抑制率、細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化生長因子β1mRNA表達(dá)水平、肝細(xì)胞生長因子mRNA表達(dá)水平以及MSC培養(yǎng)上清中轉(zhuǎn)化生長因子β1濃度和肝細(xì)胞生長因子濃度都顯著低于對照組。Bacigalupo等比較23例重型AA患者和正常人來源的間充質(zhì)干細(xì)胞在抑制T淋巴細(xì)胞活性方面的區(qū)別時,發(fā)現(xiàn)間充質(zhì)干細(xì)胞對植物血凝素刺激下的T淋巴細(xì)胞具有抑制性,但AA患者間充質(zhì)干細(xì)胞的這種抑制作用明顯減弱,且認(rèn)為AA患者間充質(zhì)干細(xì)胞這種抑制作用的減弱可發(fā)生在疾病的各個階段。2.3.2間充質(zhì)干細(xì)胞在AA發(fā)病機(jī)制及治療研究中的應(yīng)用研究已經(jīng)證實(shí)間充質(zhì)干細(xì)胞是骨髓造血微環(huán)境的主要組成部分,它通過介導(dǎo)造血干細(xì)胞和骨髓造血微環(huán)境的黏附并分泌造血生長因子而發(fā)揮造血支持作用。目前已有體外實(shí)驗(yàn)顯示骨髓來源的間充質(zhì)干細(xì)胞能抑制T淋巴細(xì)胞在混合淋巴細(xì)胞反應(yīng)及有絲分裂原誘導(dǎo)增殖實(shí)驗(yàn)中的增殖,其免疫抑制程度與間充質(zhì)干細(xì)胞的數(shù)量呈正相關(guān);也能抑制B淋巴細(xì)胞和靜止期自然殺傷細(xì)胞的增殖,阻礙樹突狀細(xì)胞的成熟和吞噬功能[13,14,15,16,17,18]。張龔莉等將脂肪源性間充質(zhì)干細(xì)胞聯(lián)合同胞HLA全相合外周血造血干細(xì)胞共移植提高了2例頑固性重型AA造血干細(xì)胞移植治療的移植成功率。董毅等取BALB/c小鼠骨髓進(jìn)行間充質(zhì)干細(xì)胞體外增殖培養(yǎng),然后用于治療AA小鼠,發(fā)現(xiàn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞可以提高AA小鼠存活率,其治療機(jī)制可能與調(diào)節(jié)T淋巴細(xì)胞亞群及抑制T淋巴細(xì)胞分泌的腫瘤壞死因子α有關(guān)。也有臨床個案報道骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞和造血干細(xì)胞共移植治療AA能減輕移植物抗宿主病,提高療效。人源骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞輸注提高免疫介導(dǎo)性AA模型小鼠骨髓造血功能及生存率。3間充質(zhì)干細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)作用AA的發(fā)生、發(fā)展與T細(xì)胞功能亢進(jìn)引起的造血組織損傷密切相關(guān)。T細(xì)胞出現(xiàn)T1極化現(xiàn)象,激活的T細(xì)胞增殖并大量釋放γ-干擾素、腫瘤壞死因子α等造血負(fù)調(diào)控因子,CD8+CD28-T淋巴細(xì)胞單克隆增殖,導(dǎo)致造血干祖細(xì)胞凋亡。目前免疫抑制劑、造血干細(xì)胞移植是廣泛應(yīng)用于臨床的治療方案。造血干細(xì)胞移植現(xiàn)在仍然是兒童和青年重型AA的一線治療選擇。但供者來源有限,費(fèi)用高,且5%~15%的患者因?yàn)槁砸浦参锟顾拗鞑∮绊懐熜Ш蜕钯|(zhì)量。因此尚需探索能提高療效,減輕不良反應(yīng)的治療途徑。間充質(zhì)干細(xì)胞易于分離并且增殖力穩(wěn)定,在較短時間內(nèi)能獲得更多的細(xì)胞數(shù)量,可以滿足臨床需求,因此具有重要的實(shí)際應(yīng)用價值。已有的研究已經(jīng)充分證明免疫功能異常在AA發(fā)病中起到重要作用,間充質(zhì)干細(xì)胞的免疫抑制作用也得到了公認(rèn)。間充質(zhì)干細(xì)胞具有免疫負(fù)調(diào)節(jié)及支持造血雙重作用,且具有可移植性,相信隨著間充質(zhì)干細(xì)胞免疫調(diào)節(jié)機(jī)制的進(jìn)一步闡明,將會為治療AA提供新的思路和方法,也會使間充質(zhì)干細(xì)胞在干細(xì)胞移植治療中發(fā)揮更大作用。間充質(zhì)干細(xì)胞最初是由Friendenstein等從鼠的造血器官中發(fā)現(xiàn)的,且證明其在體外可以分化為成骨細(xì)胞及脂肪細(xì)胞。間充質(zhì)干細(xì)胞這一概念是由MaurenOwen及其同事在Friendenstein工作的基礎(chǔ)上提出來的,又因ArnoldCaplan的關(guān)系得以在20世紀(jì)80年代及90年代被科學(xué)界廣為接受而得到普遍應(yīng)用。間充質(zhì)干細(xì)胞具有分化為多種組織細(xì)胞的潛能,但卻失去了發(fā)育成完整個體的能力,因此又被稱為多能干細(xì)胞。關(guān)于作者:第一作者構(gòu)思、設(shè)計并撰寫;第二作者系第一作者碩士生導(dǎo)師;第三作者系第一作者實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師,審校并修改;第一作者對本文負(fù)責(zé)。基金資助:云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究面上項(xiàng)目資助(2008ZC134M),課題名稱“臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞對再生障礙性貧血患者T細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)作用機(jī)制研究”。利益沖突:課題未涉及任何廠家及相關(guān)雇主或其他經(jīng)濟(jì)組織直接或間接的經(jīng)濟(jì)或利益的贊助。倫理批準(zhǔn):無涉及倫理沖突的內(nèi)容。此問題的已知信息:間充質(zhì)干細(xì)胞是一種重要的多潛能干細(xì)胞,其具有低免疫原性和免