脐带间充质干细胞与系统性红斑狼疮

脐带间充质干细胞与系统性红斑狼疮 王涛 李志军 【摘要】系统性红斑狼疮(SLE)是一种以免疫细胞活化和自身抗体产生为特征的自身免疫病。间充质干细胞(MSC)是属于中胚层的一类多能干细胞，不仅具有多向分化潜能，还有多种免疫调节作用。许多研究表明MSC对可以通过调节免疫细胞(上调Foxp3+T细胞水平、下调Thl7细胞水平、抑制浆细胞的成熟等)的表达以及细胞因子(IL-10、TGF-β、TNF-α等)的分泌干预抑制SLE，并且免疫原性较低。尤其脐带MSC，因为其独特优势，目前已经成为干细胞干预治疗SLE的研究热点。 【关键词】脐带；间充质干细胞；红斑狼疮；系统性 Umbilical cord mesenchymal stem cells and systemic lupus erythematosus WANG Tao，L1Zhi-jun． Department of Rheumatology and Immunology，First affiliated hospital，Bengbu Medical college, Bengbu233004,China Corresponding author：LI Zhi-jun，E-mail：hzhijundr@126.com 【Abstract】Systemic lupus erythematoBus(SLE)is an autoimmune disease characterized by the activation of immune cells and production of autoantibedies by plasma cells and release of cytokines．Mesenchymal stem cells (MSC) are widely studied as an alternative cell source for their ability to differentiate into multiple mesenchymal lineages．An important function for MSC for autoimmune diseases is their immunomedulatory effect on various activated lymphoid cells，such as T cells B cells，NK cells，and dendritic cells；and on cytokines，such as IL-10，TGF-β、TNF-α，et a1．Umbilical cord MSCs (UC-MSCs) had a higher proliferation capacity and lower immunogenicity， indicating that it may be a novel alternative seurce of human MSC for clinical appliction. In this review, we introduce the immunomedulatory effect and clinical application of UC-MSC in SLE based on recent findings in human and animal models． 【Keywords】Umbilical cord；Mesenchymal stem cells；Lupus erythematosus；Systemic 间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs）是来源于发育早期中胚层的具有高度自我更新能力和多向分化潜能的多能干细胞，主要来源于成体骨髓、胰腺、皮肤、肾脏等多处器官组织，也可从相应胎儿组织中分离获得，可在体外培养扩增，并能在特定条件下分化成神经细胞、成骨细胞、软骨细胞、肌肉细胞及脂肪细胞等…[1]。2000年，Erices[2]首次报道了脐带血中可以分离培养出间充质干细胞，随后Romanov等[3]又分别从脐静脉内皮和内皮下、脐带Wharton’s胶质和血管周围组织中分离培养出了MSC，并建立了脐带间充质干细胞(umbilical cord MSCs．UC-MSCs)的分离培养方法。新近研究表明MSCs不仅有多向分化，造血支持、组织修复等功能，还有调控免疫和诱导免疫耐受的作用[4-5]。 系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus，SLE)以免疫细胞异常活化和自身抗体的产生为特征，机制尚未完全清晰。 l UC-MSCs的特性 1.1形态学特性 倒置显微镜下UC-MSCs与骨髓MSCs相似，贴壁生长，为典型成纤维细胞样，多旋涡状生长，低密度时较扁平，密度增加时细胞细长；扫描电镜下呈长条状纤维样，细胞膜表面不光滑，有小结节状物，细胞无明显突起，细胞间无网络状连接。透射电镜观察UC-MSCs：核大，不规则，核仁明显，常染色质多，异染色质少，胞浆少。胞质内细胞器较少，以粗面内质网和线粒体为主，内有大量游离核糖体，部分细胞可见内质网肿胀。 1.2表面标志 UC-MSCs与骨髓来源的MSCs 一样，能够稳定表达CD29、CD44、CD73、CD 105和HLA-1；但不表达CD34、CD45和HLA-DR，不表达协同刺激分子 CD80、CD86和CD40[6]。一般认为，整合素家族成员CD29，粘附分子CD44、CD105等是其重要标志[6] 。CD106、SH2(CD105)、HLA-1表达低于骨髓MSC[7]，表明UC-MSCs是更原始的间充质千细胞群。 1.3免疫原性 UC-MSCs免疫原性较低[8] ，且不受种属、年龄等限制。因为UC-MSCs不表达主要组织相容性复合物MHC-Ⅱ类分子和凋亡基因配体（Fas L）、不表达或极低水平表达MHC-I类分子、不表达T细胞共刺激分子(B7-I、B7.2、CD40和CD40L)，从而缺少T细胞活化所必需的第二信号。还有证据[9] 发现：将MSC与异体T细胞培养后不能引起T细胞增殖，但再将已与MSC共同培养后移除MSC的T细胞与外周淋巴细胞培养后可诱导T细胞的增殖反应，推断MSC的低免疫原性的还有可能是由于MSC对T细胞的主动抑制作用引起的。UC-MSCs静脉输入小鼠移植物抗宿主病模型，未发生由输注引起排斥反应所直接导致的受体死亡，同时可显著减轻小鼠模型GVHD韵严重程度，存活时间延长。UC-MSCs移植入正常大鼠脑内，未发现脑肿瘤和显免疫排斥反应。将未分化的UC-MSCs移植入无免疫抑制的单侧震颤麻痹大鼠脑内未发现免疫排斥[7] 。 2 UC-MSCs对SLE免疫细胞及相关细胞因子的调节 2.1 对B淋巴细胞的调节 ①抑制增殖，细胞周期被停滞在GO/CI期。②抑制B细胞分泌免疫球蛋白IgM，IgG和IgA。③影响趋化功能，如B细胞表面CXCL12，CXCL13．CX-R4配体，CXCR5配体表达下调。Deng等[12]研究发现：在的SLE小鼠模型（BXSB鼠）中，移植MSCs后1-5周内能够显著抑制抗核抗体的水平，并且可以使小鼠的寿命明显延长。可以显著抑制B细胞的增殖和早期活化，使B细胞分泌IgC水平明显下降，并增加BXSB来源B淋巴细胞上CD40的表达与CD40L的异常高表达[10-11]。 2.2 对T淋巴细胞的调节 ① 抑制所有种类的T细胞增殖。研究发现[12] MSCs对T细胞增殖有显著抑制作用，而且产生IL-4的细胞数明显减少，而产生IFN-y的细胞数明显增加，表明MSCs可以改变Thl/ Th2的免疫平衡状态。②抑制活化。健康鼠与狼疮鼠MSC及培养上清均抑制T细胞凋亡，使T细胞活化标志( CD25、CD69)降低，MSC直接接触抑制作用更强[13]。③改变T淋巴亚群的比例。多数研究[14]认为SLE患者MSC的缺陷[15-16] 还可以导致体内调节性T细胞数量减少和功能的下降。将正常的异基因MSCs移植给狼疮鼠或患者，可以继续发挥对T细胞的免疫调节作用[17]。UC-MSCs移植可上调MRL/lpr狼疮鼠CD4+ CD25+ Foxp3+T细胞水平[17]。MSC还可以下调狼疮Th17细胞的表达[18]，而已有大量研究表明，Th17细胞通过其分泌的IL-17可以扩大狼疮患者的炎性反应及抗体的产生[19] 。④抑制T细胞的因子分泌。UC-MSCs抑制PHA刺激的T淋巴细胞的增殖，能够改变T细胞亚群及T细胞分泌的细胞 因子[20]，这种抑制特性表明，UC-MSCs对免疫反应具负调节作用，可能为自身免疫性疾病治疗提供一条新途径，有助于UC-MSC的临床应用。 2.3 对DC细胞的调节 ①抑制DC的发育及成熟。抑制CD14+的单核细胞分化为不成熟的DC；抑制CD34+细胞来源DC的分化和功能；抑制不成熟的DC向成熟DC发育，减少CD80和CD86的表达[21-22]，②诱导成熟DC分化成Jagged-2依赖的新型调节性DC[23] 。③干扰DC迁移能力（CCL19下调）[21]。④抑制细胞因子分泌。Jiang等[24]也报道MSC可以抑制单核细胞来源的树突细胞的分化与功能。并且也认为是通过细胞间直接接触或可溶性的因子发挥作用。MSCs可以在细胞形态、表型、刺激淋巴细胞增殖以及细胞因子分泌四个方面抑制DCs的成熟[25]。另外，Aggarwal等[26]研究发现，将MSC分别与1型树突细胞、2型树突细胞、原态T细胞以及NK体外培养时发现可以减少DC1分泌TNF-α，而增加DC2分泌IL-10；减少T辅助细胞l(Thl)分泌IFN-γ，增加T辅助细胞2( Th2)分泌IL-4；减少NK分泌IFN-γ。 2.4 对NK细胞的调节 ①抑制增殖[27]；②改变细胞的表型（如减低CD56的表达）[28]；③抑制NK细胞的因子(如TNF-α，IL-10)分泌[26] ；④抑制细胞毒作用（针对表达MHC-I类分子的靶细胞）[29] 。 3 UC-MSCs的相关应用研究 由于MSC具有低免疫原性并有抑制T细胞活性和诱导免疫耐受，可能适合于细胞移植治疗SLE。顾志峰等[5]用不同来源的MSC移植治疔MRU/lpr狼疮鼠发现24 h尿蛋白定量、抗双链DNA抗体滴度、血清肌酐、CD4+T细胞和Th2亚群及肾小球中补体C3沉积均显著低于对照组，表明这种方法能明显改善狼疮肾病理进展，免疫荧光结果也显示治疗组肾脏中IgG、IgM沉积明显减少。且多次移植组疗效好于单次移植组。用UC-MSCs移植可上调MRL/lpr CD4+ CD25+ Foxp3+T细胞水平，并可能成为治疗SLE的有效机制之一[30]。UC-MSCs移植对MRU/lpr鼠肺炎和下领腺炎具有一定的治疗作用，抑制细胞趋化蛋白质( MCP)-1可能是其机制之一[31]。 新近有研究[32]应用UC~MSCs治疗严重、反复发作的SLE患者。其方法是分别于第0、1、3、6、12、18周给予患者静脉注射培养好的UC-MSCs，数量为1 xl06/公斤体重，同时检测血清学指标、病情活动指数（SLEDAI score）并收集体格检查资料，结果显示患者的SLEDAI明显下降；血清抗核抗体、抗ds DNA抗体浓度下降；血白蛋白、补体C3改善；肾脏功能恢复。而且治疗后，外周血调节性T细胞的数量增加；Thl/Th2细胞囡子得以重新平衡。证明UC-MSCs治疗可以缓解SLE病情、改善血清学指标、防止复发并且没有副作用。而且，这种治疗效果随着注射次数的增加而进一步改善，即呈剂量依赖性[32] 。另外，MSCs治疗可以通过重建成骨细胞微环境，恢复Foxp3+ T细胞水平，进而刺激IL-10、TGF-β的产生；下调Th17细胞水平等途径缓解狼疮患者和狼疮鼠的多器官功能不全[18]。还有研究[17]将正常人UC-MSCs经尾静脉注射给MRU/lpr狼疮鼠，剂量为每只小鼠1×l06，结果小鼠Foxp3+T细胞水平上调，且注射3次的要比注射1次的上调更高，这异种UC-MSC移植也可上调Foxp3+T细胞表达，不受种属限制，且呈一定剂量依赖性。另报道[33]，UC-MSCs以2×l06/公斤体重的剂量静脉注射后，可以改善SLE患者的弥漫性出血性肺泡炎。原因是UC-MSCs不仅仅具有免疫调节作用，还可以在体内分化为Ⅱ型肺泡上皮细胞[34]。另外，UC-MSCs分离扩增后移植成功治疗难治性系统性硬化症[35]，也体现了UC-MSCs在自身免疫病治疗方面 的前景。 由上可见，UC-MSCs不但可以调节免疫细胞的表达：即上调Foxp3+T缃胞水平、下调Th17细胞水平、抑制B淋巴细胞向浆细胞的成熟、抑制DC及 NK细胞的活化等；还可以调节下游的炎性细胞因子，比如降低Ilrl0、IL-17、TNF-α、IFN-α等的分泌；另外，由于UC-MSCs抑制了B细胞的成熟，也就抑制了浆细胞分泌免疫球蛋白IgM，IgG和IgA[10]，一些致病性的自身抗体（比如血清抗核抗体、抗ds DNA抗体）就会下降。这些经由UC-MSCs调节的免疫细胞和细胞因子、自身抗体最终改善了狼疮患者和狼疮鼠的靶器官（或组织）的损伤，从而达到干预治疗SLE的目的。 4 展望 SLE的主要免疫病理改变是：T细胞功能异常、B细胞产生过多自身抗体、免疫复合物的异常沉积。传统的治疗方法以糖皮质激素和免疫抑制剂为主，多数疗效尚可，但部分疗效不佳且存在较多副作用。MSCs的相关研究目前成为热点。尤其是UC-MSCs，由于脐带来源广泛，便于取材，对供者无不利影响，无伦理道德问题的限制，且细胞增殖、分化能力较强，适合体外大规模培养。尽管目前UC-MSCs治疗人类SLE相关研究并不多，且SLE已经紊乱的免疫微环境是否会影响UC-MSCs治疗SLE的效果 尚无研究研充报道。但有理由相信，UC-MSCs作为间充质干细胞的新生代表，在进一步完善其作用机制和临床研究的基础上，必将拥有更为广泛的应用前景。 4