武汉大学人民医院感染科：间充质干细胞成为治疗肝硬化有前景的方法
2022年7月份武汉大学人民医院感染科在“Stem Cell Research & Therapy”杂志上发布了一篇关于间充质干细胞治疗肝硬化的文章。
在这篇综述中，武汉大学人民医院感染科总结了间充质干细胞的特征、代表性临床研究数据，以及间充质干细胞疗法的减轻肝硬化策略的潜在机制。此外，武汉大学人民医院感染科检查了肝硬化中免疫环境的间充质干细胞依赖性调节所涉及的过程。因此，武汉大学人民医院感染科的研究结果证实了开发以间充质干细胞为前提的肝硬化细胞疗法的概念。间充质干细胞可作为候选治疗剂，以延长肝硬化患者的生存期或可能在不久的将来逆转病情。
长期肝损伤逐渐导致肝功能丧失和细胞外基质（ECM）积累，导致肝纤维化的发生。肝纤维化的终末阶段是肝硬化，失代偿性肝硬化患者出现多种并发症；最常见的临床表现是腹水和胃食管静脉曲张破裂出血。晚期并发症包括黄疸、凝血功能障碍、肝性脑病、急性肾损伤和肝肾综合征 (HRS)，并发症在首次出现后复发且频率增加，大多数患者在大约2年的中位时间内死亡。
唯一可用的选择是肝移植，但其临床应用受到供体稀缺和免疫排斥反应的限制。因此，迫切需要有效的治疗策略来逆转肝硬化。
最近，间充质干细胞(MSC) 在健康和医学研究的许多不同领域受到了广泛关注。MSCs被认为是治疗急性肝衰竭和肝硬化的潜在有用和合适的候选者，因为它们能够分化成肝细胞样细胞 (HLC) 和免疫调节特性。临床实验表明，MSCs的治疗对于多种疾病是安全可行的，包括自身免疫性疾病、癌症、克罗恩病、呼吸系统疾病、肝硬化、多发性硬化症、脊髓损伤、糖尿病及其并发症，骨和软骨损伤、骨关节炎、心脏病和移植物抗宿主病。
MSC被定义为具有自我更新能力的多能基质细胞，可以很容易地从广泛的组织（例如，羊水、脐带、脂肪组织、骨髓和月经血）中提取并在体外扩增。此外MSCs普遍具有较低的免疫原性，可以避免受体的免疫排斥，为其同种异体应用奠定了基础，MSCs的治疗优势包括自我更新、归巢到损伤部位、免疫调节、多向分化和分泌促进受损组织修复和再生的营养因子，并且使用MSCs没有任何伦理问题。自1976年首次从小鼠骨髓中分离出MSCs以来，多项基础和临床研究试验表明，MSCs可以安全有效地增强肝功能和治疗肝硬化。
干细胞移植技术在肝病（肝硬化）中的临床试验
截至2022年11月，共有108项涉及间充质干细胞治疗肝病的注册临床研究，其中67项专门针对肝硬化的临床研究，其中有14项已经完成。
临床试验一：肝硬化患者在MSCs治疗后可能会出现肝功能改善，这似乎是安全的，具有良好的安全性，并且通常耐受性良好。
临床试验二：一份四例临床报告的结果表明，通过外周静脉移植自体骨髓间充质干细胞（BM-MSCs）是安全的，并且两例失代偿性肝硬化患者的终末期肝病（MELD）评分模型是改进。
临床试验三：脐带间充质干细胞（通常缩写为 UC-MSCs）的移植在I-II期临床研究中进行了评估，其中包括乙型肝炎肝硬化患者。静脉输注 UC-MSCs导致腹水量明显减少，肝功能（如血清胆红素和血清白蛋er白水平）改善，MELDNa评分降低，没有任何严重的不良反应或并发症。
临床试验四：在Pedram等人的I-II期临床试验中。将自体MSCs体外扩增分化成肝细胞，经门静脉或外周静脉注射至MELD评分≥10分的终末期肝病患者体内，MELD评分降低证明MSCs移植后肝功能改善，并且所有患者都耐受该疗法。
临床试验五：彭等表示乙型肝炎肝功能衰竭患者行自体骨髓间充质干细胞移植短期疗效满意（术后第4周至第36周），其远期疗效也得到显著提高。
肝硬化的发病机制
肝硬化是指肝纤维化的晚期阶段，可能由影响肝脏的多种疾病和病症引起，例如慢性酒精中毒和肝炎。这是细胞外基质 (ECM) 和胶原I过度积累以应对慢性损伤的结果。肝纤维化的发展过程可能因病因（包括肝炎病毒、酒精或胆汁酸）而有很大差异。在大多数情况下，初始阶段包括肝细胞受损，导致氧自由基和炎症物质的产生。随后，Kupffer细胞和其他炎性细胞因子被激活并被募集到该过程中。下一步是激活肝星状细胞 (HSC) 。这是肝纤维化的一般过程。在Disse间隙中发现的HSC在肝纤维化的发生和发展中起着不可或缺的作用。
图1：肝硬化的发病机制。肝纤维化是由肝损伤和随后由活化的HSC介导的ECM合成和降解失衡引发的。肝硬化是肝纤维化的最晚期阶段。
ECM，细胞外基质；HSCs，肝星状细胞；TIMP，金属蛋白酶组织抑制剂；PDGF，血小板衍生生长因子；TGF-β，转化生长因子-β
间充质干细胞治疗肝硬化的机制
基础研究从多个角度探讨了间充质干细胞治疗肝硬化的机制，大致分为三类：
①当被引入受损肝组织时，MSCs具有分化为肝细胞或与现有肝细胞融合的潜力，使它们成为肝组织再生和修复的有用资源；
②MSCs能够产生广泛的细胞因子和生长因子，它们还可能具有发挥旁分泌作用的能力，这有助于刺激损伤组织中内源性细胞的再增殖；
③MSCs对许多其他类型的细胞有抑制作用，例如自然杀伤细胞 (NKs)、B淋巴细胞和T淋巴细胞，这使它们能够对肝脏疾病发挥免疫调节作用（图2)。
图2：间充质干细胞在肝硬化中的潜在机制
转分化与细胞融合：大多数使用从MSC产生的HLC的研究报告了令人鼓舞的发现，表明这些细胞既改善了它们的血清参数，又恢复了体内肝功能。迄今为止，MSCs向HLCs的转分化主要是通过使用四种主要方法诱导的，包括添加细胞因子和生长因子、改变物理参数、改变微环境和遗传改变。
旁分泌作用：尽管对MSCs早期治疗的兴趣围绕着它们在肝脏中的分化能力，但越来越多的研究为MSCs的活动主要通过旁分泌过程而不是通过转分化介导的假设提供了重要支持。
免疫调节作用：MSC的免疫调节特性一直是许多体外和体内研究报告的焦点。几项研究提供了重要证据，表明MSCs在慢性和急性肝病中的治疗益处是全身性的，并且这些影响取决于营养和免疫调节物质的分泌。MSCs通过调节先天性和适应性反应发挥其免疫治疗作用。
在过去的几十年中，由于MSCs的众多优势，它在实验室和临床环境中都受到了广泛的关注和研究。尽管在诊断为肝硬化的患者中进行的MSC相关临床研究表明在短期内是安全有效的，但这些试验的有利益处已被证明会随着时间的推移而减少。
因此，还有许多挑战需要解决，例如理想的时机、最佳的输送渠道以及用于MSC移植的足够的细胞数量。此外，需要进一步研究改善肝脏中的植入和MSCs存活率，以提高MSCs治疗的有效性。这些研究还应确定增强间充质干细胞在宿主肝脏中长期植入的方法。
预处理增强间充质干细胞对肝硬化的治疗作用
在体外分离和培养后，MSCs无法保持其后续应用的能力，因为它们被剥夺了营养和氧气。外部生长因子也无法保持MSC的能力。
研究表明，基因修饰、药物制剂、缺氧和炎症环境都可用于保护MSCs免受恶劣环境造成的损害，从而增强MSCs的归巢能力、存活率、旁分泌影响体内和体外，以及这些细胞在肝硬化情况下的治疗效果。
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Mortezaee等人在注射到肝纤维化大鼠模型之前，用褪黑激素处理BM-MSCs24小时，发现用褪黑激素预处理的MSCs表现出更强的归巢到受损肝脏区域的能力。此外，糖原储存的比例有相当大的改善，纤维化肝组织中胶原蛋白和脂质的积累大大减少。
叶等表明在CCl4在肝硬化模型中，转染肝细胞核因子4α (HNF-4α) 的BM-MSCs的治疗效果优于未治疗的BM-MSCs。细胞角蛋白18 (CK-18) 和白蛋白水平升高、丙氨酸转氨酶 (ALT) 表达水平降低、胆红素总水平和天冬氨酸氨基转移酶 (AST)，以及与IL-6、IFN-γ和TNF-α减少相关的炎症减少，以及库普弗细胞的抑制（图3）。
图3：预处理增强MSCs对肝硬化的治疗作用
结论
间充质干细胞 (MSCs) 的治疗是目前用于治疗肝病的几种医疗程序中的一种潜在方法，可以相应地采用它来提供最佳治疗匹配，以试图防止经常发生的致命后果肝移植的必要性。另一方面，为了优化间充质干细胞的治疗价值，机制和临床研究应该在学术和工业研究人员之间建立更紧密的合作。
相信在不久的未来，无论是肝炎还是需要肝移植治疗的重症肝病，都会迎来更好的治疗局面，为肝脏疾病的治愈带来希望。
参考资料：Yao L, Hu X, Dai K, Yuan M, Liu P, Zhang Q, Jiang Y. Mesenchymal stromal cells: promising treatment for liver cirrhosis. Stem Cell Res Ther. 2022 Jul 15;13(1):308. doi: 10.1186/s13287-022-03001-z. PMID: 35841079; PMCID: PMC9284869.
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