間充質干細胞治療強直性脊柱炎的研究進展

劉東翰 譚龍旺 朱 鈺

1.陜西中醫藥大學第一臨床醫學院，陜西咸陽 712000；2.陜西中醫藥大學附屬醫院脊柱骨科，陜西咸陽 712000；3.寧夏大學教育學院，寧夏銀川 750021

強直性脊柱炎（ankylosing spondylitis，AS）是一種進行性的自身免疫性疾病，臨床表現一般為腰部及骶髂關節間歇性、反復性晨僵、疼痛，嚴重者會出現關節強直，活動受限，從而導致生活質量急劇下降[1]。臨床中常使用非甾體消炎藥或免疫抑制劑等治療AS，盡管這些治療減輕了炎癥反應，緩解了臨床癥狀，改善了AS 患者的生活質量，但仍然伴隨著治療效果不及預期或副作用較多的情況出現[2]。既往研究表明，AS 患者骨髓來源的間充質干細胞（mesenchymal stem cell，MSC）免疫調節能力顯著下降[3]，亟須補充正常的MSC來修復AS 患者異常的免疫功能。MSC 具有顯著的免疫調節、抗炎及再生特性，可以通過細胞間接觸和分泌可溶性因子來減輕炎癥反應，幫助組織修復。此外，骨髓MSC 不表達人類白細胞抗原，這使其成為免疫介導疾病的有利治療選擇；隨著近些年MSC 理論和技術的不斷發展與完善，為臨床治療AS 提供了新的途徑[4-5]。本文就MSC 治療AS 的研究進行綜述，以期為相關基礎研究提供參考，以此來進一步探究臨床應用的可行性。

1 MSC 概述

1968 年，國外學者首次從骨髓中提取到一種可在體外進行自我增殖和分化的細胞，并將其命名為MSC[6]。隨后的研究發現，MSC 具有免疫調節、抗炎、再生修復等作用，并可從多種組織中獲得，如臍帶、骨髓、脂肪組織等[7-9]。近些年來，MSC 已被廣泛應用于一些臨床疾病的治療之中，特別是在免疫調節及損傷修復方面展現出了極佳的效果；MSC 的治療途徑是通過分泌旁分泌因子或直接作用于患者體內的各種免疫細胞，刺激或抑制免疫應答[10-11]；在免疫系統過度激活時發揮抑制炎癥的作用，以此平衡機體的炎癥反應來維持組織穩態[12]；另外，MSC 還可分化成不同的細胞群，定點遷移到受損組織或器官中，并在其中起著組織修復的關鍵作用[13]。基于這些方式，MSC 通過影響細胞的免疫功能、調控機體的炎癥、提高受損細胞的成活率，從而發揮免疫調節、平衡炎癥、損傷修復的作用，使它在免疫、炎性及組織損傷疾病的治療中具有良好效果。

2 MSC 治療AS 的基礎研究

2.1 MSC 的免疫調節作用

HLA-B27 抗原在臨床中被認為是AS 發病的重要免疫遺傳標志物。目前有關HLA-B27 誘導AS 的發病機制主要集中在3 個領域：第一是HLA Ⅰ類分子通過關節源性肽向TCD8+細胞呈遞異常抗原，誘發T 細胞的特異性免疫反應[14]；第二是HLA-B27 重鏈的異常及其在免疫效應細胞上的白細胞免疫球蛋白受體識別[15]；第三是HLA-B27 重鏈錯誤折疊引發的內在生物學效應[16]。此外，B 細胞、T 細胞同樣被證明通過參與不同的免疫反應在AS 免疫發病過程中扮演重要角色[17-18]。因此，重建正常的免疫功能，是治療AS 的最終目的。MSC 已在多項臨床研究中被證實可發揮高效免疫調節的作用，例如：由MSC 所分泌的肝細胞生長因子可作用于CD14+單核細胞，并可調節異體T 細胞功能、抑制T 細胞增殖，發揮免疫抑制的作用，顯示了MSC 免疫調節的多形性[19]。在臨床中，患者在進行MSC 移植后的24 h 內，CD4+、CD25+調節性T 細胞的比例上升，淋巴細胞增殖下降，MSC 移植后患者的免疫程序立即啟動，說明了MSC 在整個免疫反應過程中發揮著不可替代的作用[20]。除此之外，凋亡細胞被證實可刺激MSC 表達誘生型環氧化酶，同時增加前列腺素E2 的產生，以此來達到增強免疫抑制功能的作用，再次證明了MSC 在免疫疾病的治療中不可或缺[21]。總而言之，MSC 可憑借不同途徑參與人體的免疫活動，抑制T 細胞的增殖，最終達到免疫抑制的目的。當前，關于MSC 對B 細胞的抑制作用，在臨床中也被廣泛關注。有研究顯示，將MSC 注射到早期階段的自發性狼瘡模型小鼠體內，當小鼠體內的MSC被γ 干擾素激活后，可抑制小鼠B 細胞增殖，從而減輕疾病的臨床癥狀，顯露了較好的免疫治療效果[22]；然而人體中骨髓來源的MSC 無法直接抑制人類B 細胞，需借助一定的媒介，才能發揮作用。隨后，有研究首次發現佛柏酯可能是激活人體內MSC 抑制B 細胞的良好工具化合物[23]，但因研究例數相對較少，未來還需更進一步的探索研究。綜上所述，MSC 所呈現的免疫調節特點同樣適用于AS 的免疫治療，未來或許能夠在臨床中取得意想不到的成效。

2.2 MSC 的炎癥抑制作用

白細胞介素（interleukin，IL）-23 是一種使血清水平顯著升高的炎癥細胞因子，已被證明能在AS 的發病過程中誘發慢性炎癥，并引起AS 患者骶髂關節長期疼痛[24-25]。在一些臨床研究中，MSC 可通過抑制血清中的IL-23，從而發揮抑制炎癥的作用[26-28]；例如：肝移植后輸注骨髓來源的MSC 可顯著降低IL-23 的細胞因子水平，進而減輕患者的排異反應，提高移植的成功率[26]；來源于脂肪組織的MSC 可大幅降低IL-23 受體的表達，下調血清IL-23 的水平，從而實現減輕神經炎癥的目的[27]；值得注意的是，MSC 及其細胞外囊泡可同時下調IL-23 和IL-22 的產生，由此增強調節性巨噬細胞的抗炎表型，在機體中實現炎癥抑制[28]。如上所述，IL-23 是引起AS 慢性炎癥的重要影響因素，而MSC 又能有效降低血清中IL-23 的因子水平，改善患者的炎癥表現，因此對于AS 的抗感染治療而言，將MSC 作為首選方案是可行的。

2.3 MSC 的再生修復作用

研究表明，AS 患者機體中的自然殺傷細胞（natural killer cell，NK）細胞亞群血清水平明顯升高，而隨著NK 細胞數量的增加，會促使脊柱及骶髂關節的損傷逐漸加重，加速AS 的疾病進程，嚴重時可出現關節畸形，最終造成AS 患者的脊柱及骶髂關節活動受限[29]。因此對于臨床中晚期AS 患者來講，治療的重心在于修復關節的損傷。MSC 通過分化成不同的細胞群的方式，包括（中胚層、外胚層或內胚層細胞），借此促使許多組織和器官進行再生修復；與此同時，MSC 衍生的細胞外囊泡可經過釋放外泌體加速成骨和血管生成，從而體現了MSC 在再生修復方面擁有巨大的潛力[30]；另外，骨髓來源的MSC，能為受損的心肌結構和功能提供全面的恢復和再生，且無不良事件發生，這反映出MSC 在器官損傷方面的應用安全有效，值得廣泛推廣[31]。總之，MSC 一方面具有極強再生修復作用，另一方面致使NK 細胞的活性降低[32]，這將為未來使用MSC 修復AS 患者受損的關節和組織提供有力的理論支撐。

3 MSC 治療AS 的臨床研究

近些年，應用MSC 治療AS 在炎癥控制及免疫抑制方面取得了良好的效果，既往研究表明，這或許是一種安全有效且無明顯嚴重副作用的治療選擇[33-40]。在臨床研究中，通常將AS 患者的免疫學、炎癥指標作為觀測MSC 是否發揮出治療作用的一個標準。

3.1 免疫因子變化

研究證實，MSC 參與了AS 的患者的免疫活動，在MSC 治療后，患者的免疫球蛋白G 水平降低，臨床癥狀得到改善，但此研究局限性在于未能觀測到MSC對C 反應蛋白水平的調控[33]；蘇鴻君等[34]發現MSC 可降低患者細胞黏附分子、血清腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α 水平，隨后免疫抑制功能立即啟動，再次反映出MSC 在AS 的免疫調節治療上具有多形性。同樣，在使用MSC 治療后，發現了特異性免疫抑制會立即啟動，AS 患者的血清TNF-α 及IL-23水平可在短時間內大幅度降低，之后患者的臨床癥狀逐漸緩解、關節功能逐漸恢復[35]。除此之外，MSC 還能借助抑制巨噬細胞的活性來下調血清TNF-α 水平，以此在AS 患者的治療中達到重建正常免疫應答的目的[36]。由此可知，MSC 的免疫治療特點既有多形性，又有高效性，同時反映了MSC 可借助不同途徑來調控AS 的異常免疫功能。

3.2 炎癥因子變化

研究顯示，MSC 能夠顯著降低AS 患者的C 反應蛋白、血沉水平，從而來緩解AS 患者的疼痛，并首次發現了中劑量組的MSC 療效最佳[37]；Wang 等[38]首次證明靜脈輸注異體MSC 對活動性AS 患者是一種安全有效的治療方法，同時發現治療后血清C 反應蛋白水平降低、患者脊柱影像學表現明顯改善。宋慶林[39]同樣采用靜脈輸注MSC 治療AS，而后觀察到患者C 反應蛋白水平降低，睡眠、飲食、關節活動度明顯改善，但此研究局限性在于沒有對照研究，不能充分說明MSC 的有效性。此外，MSC 與藥物的首次對比研究，表明了MSC 可降低AS 患者的血清白細胞水平，更進一步發現MSC 的療效顯著優于抗風濕藥[40]，但是此方面的研究相對較少，為了得到確切的結論，未來還需在此領域加強探索。根據上述，MSC 能阻止炎癥介質的釋放，減輕炎癥反應，緩解AS 患者臨床癥狀。

以上均為MSC 療效的探索性研究，盡管觀測指標不同，但都能說明MSC 治療AS 是一種安全、可行的選擇。由于目前MSC 治療AS 的相關臨床研究規模較小，以至于尚未形成統一的治療標準，因此未來還需要進一步在該領域探索。

4 結語

目前，AS 的主流治療方法或多或少存在一定的副作用，且長期使用容易出現耐藥，而MSC 的出現及發展為AS 的治療提供了新的希望。近年來研究表明，MSC 在AS 的治療過程中是相對安全、高效的，它調節了AS 患者體內活化的免疫細胞并在隨后的慢性炎癥過程中發揮抗炎及再生修復的作用。盡管如此，在正式臨床推廣MSC 治療AS 之前，仍存在一些不足之處需要完善，例如：需要確定MSC 的來源、MSC 的最佳治療劑量、MSC 的給藥方式及給予干預治療的最佳時期。未來仍需要進行大規模、高質量的研究，來探索MSC 治療AS 的可行性。