干细胞移植治疗炎症性肠病的研究进展

干细胞移植治疗炎症性肠病的研究进展

炎症性肠病(inflammatory bowel disease, IBD)是一组病因未明的慢性肠道炎症性疾病, 包括溃疡性结肠炎(ulcerative colitis, UC)和克罗恩病(Crohn s disease, CD)。本病发病机制复杂，病程迁延，反复发作，治疗难度大，并与结肠癌的发病有一定关系，多数患者因疼痛生活质量受到严重影响［1］。近年来随着人们生活水平的不断提高IBD在我国的发病率也渐呈上升趋势，Lok等［2］对我国UC 患者人口流行病学及临床学特征进行调查研究后发现，UC患者在我国正逐年增加并对年轻患者影响较大。目前的治疗在于控制活动性炎症和调节免疫紊乱，包括5氨基水杨酸、糖皮质激素、免疫抑制剂、生物治疗等多种治疗手段，但无一具有长期疗效且副作用颇多。而近年来干细胞移植的研究进展，给IBD的治愈带来了新的希望，成为目前的研究热点。本文就干细胞移植治疗IBD的研究进展作一综述。

1 干细胞与肠上皮再生

正常肠上皮具有与其他组织不同的特点是保持着短期内快速再生的能力。已证实胃肠上皮的受损在短期内即可被修复，小肠上皮在3～4 d就可被全部更新。研究认为［3］小肠干细胞可能在再生过程中发挥了主要作用，这种小肠干细胞主要位于肠道隐窝内，越靠近肠隐窝基底部其增殖能力越强，越近肠腔增殖能力越弱。肠道上皮干细胞具有持续更新与分裂增殖能力，产生出的增殖前体细胞，成熟后可逐渐发展为胃肠上皮的4种细胞系，即肠细胞、杯状细胞、肠内分泌细胞和Paneth细胞。在稳定状态下，这种增殖成熟与清除维持着动态平衡状态；当胃肠上皮受损时，这种增殖能力明显增强，修复受损肠道黏膜并恢复正常功能。

干细胞是具有自我更新、高度繁殖和多向分化潜能的一类细胞。干细胞根据发育阶段不同分为胚胎干细胞和成体干细胞。成体干细胞包括造血干细胞、间充质干细胞、肠道干细胞等。在干细胞移植治疗IBD中, 最佳干细胞来源为肠道上皮干细胞, 但由于其数量来源有限，在体外不能长期培养扩增，因此肠道干细胞移植受到限制。间充质干细胞是一种无造血功能的干细胞,具有较高的可塑性及可移植性，在特定条件下可分化为脂肪细胞、成骨细胞、软骨细胞等多种非造血组织细胞。近几年，对间充质干细胞的研究增多，间充质干细胞移植已成功应用于循环系统、骨关节病等自身免疫性疾病的治疗。造血干细胞是目前研究最多、应用最成功的，也是最早用于IBD治疗的干细胞。

2 干细胞移植治疗IBD的理论基础

1993年，Drakos报道了第1例淋巴瘤合并CD患者在接受同种异体造血干

细胞后其CD病情得到了改善。随后, 在对患有血液系统疾病或恶性肿瘤的患者进行干细胞移植后亦发现他们原来患有的IBD得到了意想不到的缓解［4］。这引起人们极大关注，干细胞移植为我们提供了治疗IBD的全新思路。

干细胞具有多向分化能力，可定居于肠道，并促进受损微循环的重建，修复黏膜、恢复正常的肠上皮功能，其中还参与了肠道的免疫调节。Brittan等［5］将雄性小鼠骨髓移植到同基因雌性小鼠体内,通过荧光原位杂交法检测发现雌性小鼠受体细胞含Y染色体及SMA2 α，2周后发现小肠和结肠一些细胞同时表达Y染色体和SMA2 α，表明骨髓细胞可以移居肠道并进一步分化为肌纤维母细胞。研究证明［6］，骨髓干细胞移植能使IBD模型小鼠受损的肠黏膜组织微循环得以重建，最终加速受损组织的修复。Caplan等［78］对骨髓间充质干细胞的旁分泌研究表明其具有参与组织愈合和长期修复的作用，其指出骨髓间充质干细胞亦在骨髓移植受体中具有长期免疫调节作用。

3 干细胞移植治疗IBD的可能机制

IBD造成的肠道黏膜损伤，最佳干细胞来源为肠道上皮干细胞，但由于肠道上皮干细胞来源数量有限、在体外不能长期培养扩增，所以目前多进行造血干细胞移植和骨髓间充质干细胞移植。

3.1 造血干细胞移植植

在干细胞移植中，造血干细胞移植应用最为普遍。按造血干细胞的来源分为骨髓移植、外周血造血干细胞移植、脐带血干细胞移植和纯化CD34+细胞移植等。据造血干细胞供者和受者关系及遗传背景分为自体移植、同基因移植和异基因移植。在进行异基因HSCT时首先要经过移植前预处理，要求受者和供者具有相匹配的人类白细胞抗原系统，并有一定数量的造血干细胞。研究表明，IBD肠道炎症的发生、发展与肠道黏膜免疫系统密切相关。T淋巴细胞功能异常是IBD 发病的重要因素。另外，肠黏膜急性损伤后，肠道的修复机制通过调节胶原蛋白转录翻译、促进活化的纤维化型间质细胞凋亡作用来完成。正常情况下，肠道成纤维细胞可产生基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase, MMPs)，主要作用为调控代谢、降解细胞外基质，阻止其大量沉积，而活化的T淋巴细胞可激活成纤维细胞产生MMPs。组织金属蛋白酶抑制物(TI MPs)可抑制MMPs的活性。在IBD中，细胞外基质的沉淀和降解处于不平衡的状态［9］。研究表明［10］，IBD 患者肠黏膜中MMPs表达明显高于正常的肠黏膜，说明MMPs在IBD的发病机制中起着重要作用。IBD患者肠道产生免疫反应时功能异常的T淋巴细胞激活成纤维细胞，使MMPs产生异常，从而导致病程的进一步发展。因此，造血干细胞移植治疗IBD的可能机制为：①移植后的干细胞能参与IBD患者受损肠黏膜的修复，取代肠黏膜中受损的细胞成分，恢复正常的肠上皮功能。②调节T淋

巴细胞功能使肠道正常表达MMPs。③在摧毁机体病态免疫的基础上，移植后机体的正常免疫系统得以重建。

3.2 骨髓间充质干细胞移植

骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs)移植不涉及伦理道德问题，骨髓采集安全方便、对机体损伤小，易于分离、纯化和体外扩增，因此是治疗IBD的理想干细胞移植方法。治疗IBD的可能机制为：①受损肠道对BMSCs可能有特异性趋化作用，对UC大鼠模型进行BMSCs移植后发现，迁移至受损结肠的BMSCs高于正常结肠［11］。②移植后的BMSCs在肠道中定位并分化成具有一定功能的肠道上皮细胞，参与肠黏膜损伤修复和功能重建［12］。③BMSCs可抑制肠道的异常免疫反应，重建正常的免疫系统［13］。④BMSCs还可参与受损肠道微环境的重建［14］，最终达到治愈IBD的目的。

4 展望

干细胞移植具有广阔的应用前景。目前，干细胞移植对IBD的治疗尚处于实验性阶段，在基础和临床研究方向上仍存在着有待解决的许多问题，如移植途径、移植细胞数、移植治疗最佳时机的选择、并发症的防治，关于移植后免疫重建、干细胞移植后在体内的转化过程及机制等方面的研究仍不充分，而且如何避免骨髓移植后可能诱导继发肿瘤的出现也是值得考虑的问题。随着干细胞移植技术的不断发展，IBD的患者有望得到彻底治愈。

参考文献

［1］Wing K, Sakaguchi S. Regulatory T cells exert checks and balances on self tolerance and autoimmunity. Nat Immunol, 2010,11: 713.

［2］Lok KH, Hung HG, Ng CH, et al. Epidemiology and clinical characteristics of ulcerative colitis in Chinese population: experience from a single center in Hong Kong. Gastroenterol Hepatol, 2008,23: 406410.

［3］Marshman E, Booth C, Potten CS. The intestinal epithelial stem cell. Bioessays, 2002, 24: 91298.