間充質干細胞免疫調節作用的研究進展①

羅成鳳 綜述 周 倩 審校 (同濟大學附屬第一婦嬰保健院中心實驗室，上海 200040)

間充質干細胞(Mesenchymal stem cell，MSCs)是一類具有多向分化潛能及免疫調節作用的細胞。其來源豐富，幾乎存在于所有的組織，如骨髓、脂肪、羊水、臍帶、胎盤等。在合適的誘導條件下，能分化為中胚層及其它胚層的細胞。目前大量的研究證據表明MSC具有免疫調節，抗炎及營養的作用。MSC逃避免疫識別，在體外發揮免疫抑制的特性使其成為細胞治療與組織工程再造的侯選者。臨床上已將其用于治療移植排斥反應、自身免疫性疾病等，本文將近年來有關間充質干細胞的免疫調節作用在此做一綜述。

1 間充質干細胞的生物學特性

1．1 MSC免疫表型 MSC沒有特異性的標記物，只能以復雜的免疫表型來對其進行鑒別。大量研究表明MSC表面HLA及共刺激分子表達較低，在體外與同源性的T淋巴細胞共培養時，不引起T細胞增殖，表現出較低的免疫原性［1］。Deans［2］及 Morandi［3］的研究證實 MSC表面 MHCⅠ抗原表達較低，不表達 MHCⅡ抗原、FasL、共刺激分子 B7-1、B7-2、CD40、CD40L等。它們不表達造血干細胞的表面標記物CD45、CD34，也不表達內皮細胞表面標記物 CD31、PECAM-1，但它們表達 CD105、CD13、CD106、CD44、CD90、CD29 及 STRO-1［4］。MSC 還組成性的表達非典型性HLA-G及共抑制分子B7-H1及B7-H4，這些分子對于免疫應答具有抑制作用［5，6］。

1．2 MSC的增殖與分化能力 MSC是一類能貼壁生長的，成纖維樣的細胞，具有向中胚層分化的能力。能夠快速增殖，在合適的誘導條件下能夠分化為各種組織細胞，如成骨細胞、軟骨細胞、神經細胞、脂肪細胞等。Macias等［7］從終末期的胎盤中提取出蛻膜間充質干細胞，從形態學、表型、生長特性、核型、分化能力等方面證實，蛻膜來源的MSC比胎盤其他部位來源的MSC具有更長的生命周期，更能保持基因組的穩定性，并首次證實蛻膜來源的MSC能夠向三胚層細胞分化。

1．3 MSC的營養作用 近年來，關于MSC具有營養作用的報道越來越受到關注。Ankrum等［8］報道，MSC移植后，通過分泌大量的營養分子如細胞外基質糖蛋白、細胞因子、生長因子等促進組織修復。Van等［9］也報道在損傷的急性期，MSC通過其營養作用來促進損傷組織的重建。Wu等［10］將骨髓來源的MSC與原代軟骨細胞共培養時發現MSC是通過刺激軟骨細胞的增殖及基質的沉積來發揮其營養作用進而促進軟骨細胞的形成。此外在輻射燒傷損傷模型、心梗及帕金森疾病模型中，運用MSC進行移植治療，都觀察到其通過發揮營養作用來促進損傷組織的修復。

1．4 MSC的遷移與歸巢能力 MSC能分泌大量具有生物活性的因子，同時其表面也表達大量的趨化因子受體。Von等［11］的研究表明當損傷造成時，MSC上趨化因子受體CCR1、CCR4、CCR7、CXCR5及CCR10的表達上調，在炎癥因子趨化下，MSC能快速到達受損組織局部，發揮免疫調節及營養作用。Ries等［12］的研究指出，當組織損傷后，MSC能優先到達受損的部位，增強傷口的愈合，促進組織的重建。

2 間充質干細胞發揮免疫調節作用的機制研究

MSC是一類具有免疫調節作用的細胞，大量的文獻報道了其發揮免疫調節作用的機制。研究發現其可以通過對抗原提呈細胞、NK細胞、B細胞、T細胞、調節性T細胞等免疫細胞的影響來發揮免疫調節作用。其中炎癥因子IFN-γ、TNF-α，免疫抑制因子IL-10、IL-4、TGF-β、HGF及 NO、IDO、PGE2等在MSC發揮免疫調節的過程中起著重要作用。

2．1 MSC對抗原提呈細胞的作用 DC是最主要的抗原提呈細胞，它通過促進抗原特異性T細胞的活化，激活固有免疫系統來啟動，維持及調節免疫應答。目前研究MSC對DC的作用，主要是聚焦在MSC對單核來源的細胞向DC分化成熟的影響。Nauta等［13］的研究表明MSC能下調DC上共刺激分子CD40、CD80、CD83、CD86的表達，阻止 CD4+單核細胞及CD34+祖細胞向 DC分化。Spaggiari等［14］后來證實MSC通過產生PGE2而抑制從單核細胞到未成熟DC的階段，通過抑制DC的成熟而抑制免疫反應。Barbara等［15］通過比較脂肪來源的MSC，羊水MSC及腎臟管狀上皮細胞對單核來源的DC分化，成熟的影響時發現，羊水MSC通過產生PGE2，上調IL-10，下調IL-12P70的表達來完全消除單核細胞到DC的分化，使其分子表面CD80、CD86及HLA-DR顯著降低，顯著抑制單核細胞上刺激分子及活化標記物的表達。但也有報道臍帶來源的多能性間充質干細胞不僅不能抑制單核細胞向未成熟的DC細胞分化，甚至有促進DC細胞成熟的作用［16］。這種實驗結果的差異，可能與MSC的來源不同有關，提示我們MSC來源不同其免疫調節作用可能也具有差異。

2．2 MSC對NK細胞的作用 NK細胞是固有免疫應答的主要細胞，活化的NK細胞可合成和分泌多種細胞因子，發揮調節免疫以及直接殺傷靶細胞的作用。Spaggiari等［17］在研究MSC對NK細胞的作用時發現，其能通過分泌PGF2及IDO來下調NK細胞上激活型受體的水平，進而發揮其免疫抑制的作用。Sotiropoulou等［18］研究發現MSC通過與NK細胞接觸，分泌可溶性的細胞因子TGF-β、sHLA-G及PGE-2來抑制IL-2引起的NK細胞的增殖。

2．3 MSC對B細胞的作用 B細胞通過產生抗體來參與體液免疫應答，MSC主要影響B細胞的增殖與抗體產生來發揮免疫調節作用。MSC在IFN-γ存在的情況下能抑制活化的 B細胞的增殖［19］。Corcione等［20］的研究證實MSC可以將B淋巴細胞阻滯在細胞周期的G0/G1期而部分地抑制B細胞的活化及增殖。Comoli等［21］的研究也證實MSC在體外能抑制同源刺激而引起的B細胞抗體的產生。

2．4 MSC對T細胞的作用 大量的研究報道指出，MSC對T細胞的增殖以及細胞毒性T細胞的功能具有免疫抑制的作用。Shi等［22］將MSC與PBMC混合培養時，誘導MSC產生免疫抑制因子sHLA-G及趨化因子CCL1，這兩種因子為MSC發揮免疫抑制作用提供了免疫微環境，同時誘導T細胞偏向TH2免疫應答，抑制細胞毒性T細胞的功能。Jones等［23］研究發現胎盤MSC能通過產生IDO來抑制同源性T淋巴細胞的增殖。Najar等［24］研究認為MSC對T細胞增殖產生免疫抑制作用主要與其表達COX1/COX2有關，這兩種酶能誘導PGE2的產生而發揮作用，用PGE2抑制劑吲哚美辛阻斷PGE2的合成時，T淋巴細胞的增殖能力也明顯恢復。此外他們還發現MSC以劑量依耐性來下調活化的T淋巴細胞CD38的表達，通過調節T淋巴細胞的活化來發揮免疫調節作用。Blanc等［25］的研究發現，MSC通過下調活化T淋巴細胞表面上的IL-2受體的表達來抑制其增殖與活化。

2．5 MSC對Treg細胞的作用 Treg細胞是現在公認的具有免疫抑制作用的細胞群。有報道指出將MSC與CD4+T細胞共培養時，MSC能誘導CD4+CD25+FOXP3+Treg細胞及CD8+Treg細胞的增殖，證明MSC具有誘導CD4+T細胞向Treg細胞轉化的作用［26］。而 Shi等［22］將 MSC 與 CD4+T 細胞共培養時發現，MSC能通過分泌 TGF-β1及PGE2來誘導Treg細胞的增殖。Casiraghi等［27］研究證實MCS能通過誘導Treg細胞的產生發揮免疫調節作用，抑制移植排斥反應的發生。Chang等［28］的研究也證實MSC能提高Treg細胞的數量，抑制T細胞的增殖而發揮免疫抑制作用，而且這種抑制作用在IFN-γ的存在下進一步加強。

2．6 MSC發揮免疫調節作用有關的其它因素Campioni等［29］認為MSC上CD90抗原的表達對于MSC發揮免疫調節具有重要作用，CD90+MSC可以通過分泌可溶性的HLA-G及IL-10來抑制PHA刺激引起的PBMC的增殖反應。當MSC表面CD90表達下調時，其分泌的可溶性的HLA-G及IL-10減少，不能抑制PHA刺激引起的PBMC的增殖。Sato等［30］在研究NO對鼠源性的MSC發揮免疫調節作用時發現，當阻斷MSC表面誘導性NO合酶表達時，其對抗T細胞增殖的能力也消失。說明NO在MSC發揮免疫調節過程中起著重要作用。

3 MSC在母胎免疫耐受中的作用

正常妊娠類似于同種異體移植，母胎界面的免疫耐受微環境對胚胎的成功著床和誘導胎兒在母體子宮內的存活與發育至關重要。大量研究表明母胎界面絨毛及蛻膜組織中存在間充質干細胞，并初步報道了在母胎界面的MSC的免疫原性及其免疫調節作用。Richard等［31］研究羊膜來源的多能性祖細胞的免疫原性，流式檢測其表面表達MHCⅠ抗原，不表達MHCⅡ抗原及共刺激分子B7-1和B7-2。通過共培養發現，羊膜來源的多能性干細胞能通過細胞與細胞之間的接觸來抑制有絲分裂原刺激引起的外周血單核細胞的增殖。Zhang等［32］的研究發現，胎盤來源的間充質祖細胞能抑制外周血與臍帶血中T細胞的增殖。Hwang等［33］通過Real-time PCR及 Western blot證實正常早孕組蛻膜間充質干細胞胞內sICAM-1含量及條件培養基中SDF-1含量比子癇前期患者蛻膜間充質干細胞表達高。進一步研究發現SDF-1通過與蛻膜MSC上的趨化因子受體CXCR4結合而募集MSC到母胎界面局部而發揮免疫調節的作用。多年來人們從不同的角度研究母-胎界面發生的生物學事件，以闡述母-胎免疫調節的機制，但迄今為止母胎免疫耐受的確切機制仍然不甚明了。MSC在母胎界面所起的調節作用，可能為母胎免疫耐受學說提供一個新的視角。

4 結語

MSC既是一種具有多向分化潛能的成人干細胞，同時又具有免疫調節的作用，使其成為再生醫學及免疫學研究的熱點。雖然現在有大量的證據證明其發揮免疫調節作用的機制，在臨床上也將其廣泛用于移植排斥反應，輔助造血干細胞移植，治療各種組織損傷性疾病，但還沒有足夠的證據證明其長期應用的安全性，所以對其發揮免疫調節的確切機制及臨床應用的安全性還需要進一步探討和深入。

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