炎癥性腸?。↖BD)是一種病因尚不十分清楚的慢性非特異性腸道炎癥性疾病,包括潰瘍性結(jié)腸炎(UC)和克羅恩病(CD)。IBD是北美和歐洲的常見(jiàn)病,而近10多年來(lái),本病在我國(guó)的發(fā)病率上升趨勢(shì)明顯,且對(duì)年輕患者影響較大。目前,IBD的發(fā)病因素包括遺傳、環(huán)境、免疫、炎癥反應(yīng)等多方面的因素,而UC和CD的致病因素并不完全相同,造成的病變部位和組織損害也不同?,F(xiàn)有的IBD治療以藥物治療為主,主要包括氨基水楊酸制劑、糖皮質(zhì)激素、免疫抑制劑3類(lèi),對(duì)于激素及免疫抑制劑治療無(wú)效或激素依賴(lài)、不能耐受上述藥物治療者,可考慮生物制劑如英夫利西治療,但其長(zhǎng)期應(yīng)用效果不理想。對(duì)于藥物無(wú)法控制的病情危重者,則常需采用外科手術(shù)治療。近年來(lái),利用干細(xì)胞移植治療即修復(fù)機(jī)體的組織成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)之一,越來(lái)越多的學(xué)者發(fā)現(xiàn)了干細(xì)胞在治療腸道疾病中的作用,這為IBD的臨床治療提供了一個(gè)新的方向與思路。
1、 IBD的病理基礎(chǔ)
IBD的發(fā)病原因至今仍未明確,目前的研究表明,其發(fā)病因素與遺傳、環(huán)境、先天及獲得性免疫誘導(dǎo)、腸上皮屏障功能和局部的微生態(tài)組成有關(guān)。IBD為多基因病,易感點(diǎn)位于3、7、12、16號(hào)染色體上,NOD2/CARD15為IBD的第一個(gè)易感基因,其編碼的蛋白質(zhì)僅在外周單核細(xì)胞中表達(dá),可以介導(dǎo)細(xì)胞凋亡以及誘導(dǎo)核因子κB的激活,NOD2/CARD15突變可以使患者體內(nèi)合成大量蛋白,降低患者腸道的免疫耐受性。在腸道局部,IBD與免疫反應(yīng)密切相關(guān),其中CD被認(rèn)為與輔助性T細(xì)胞(Th)1、Th17細(xì)胞應(yīng)答有關(guān),共同介導(dǎo)組織損傷,而UC主要由Th2細(xì)胞介導(dǎo)免疫反應(yīng),同時(shí)還與自然殺傷細(xì)胞的直接及間接殺傷作用有關(guān)。其他獲得性免疫反應(yīng)的組成部分還有細(xì)菌的識(shí)別、主要組織相容性復(fù)合體分子抗原提呈導(dǎo)致自身吞噬,黏附分子、細(xì)胞因子及mRNA的過(guò)度表達(dá)參與氧化應(yīng)激反應(yīng)有關(guān)。此外,腸上皮屏障功能的損害,腸道內(nèi)菌群穩(wěn)態(tài)失衡,使得一些內(nèi)源性細(xì)菌過(guò)度生長(zhǎng),并且使機(jī)體對(duì)外源性細(xì)菌的易感性增強(qiáng),致病菌分泌的毒素從而通過(guò)抗原-抗體反應(yīng)導(dǎo)致腸道黏膜的炎癥反應(yīng)及損傷。
2、干細(xì)胞治療IBD的起源
干細(xì)胞是具有自我更新、高度繁殖和多向分化潛能的一類(lèi)細(xì)胞,根據(jù)發(fā)育階段可分為胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。目前可用于IBD治療的包括造血干細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)、腸道上皮干細(xì)胞等。腸道干細(xì)胞是最好的干細(xì)胞來(lái)源,但由于腸道上皮干細(xì)胞來(lái)源有限,在體外不能長(zhǎng)期培養(yǎng)擴(kuò)增,所以目前的研究多應(yīng)用造血干細(xì)胞移植(HSCT)及MSC治療。干細(xì)胞移植治療IBD的思路最早來(lái)源于合并血液及惡性腫瘤的患者。
1993年,Drakos等報(bào)道了第1例HSCT后CD獲得緩解的病例,Kashyap等則觀察了1例合并非霍奇金淋巴瘤的CD患者,經(jīng)過(guò)自體HSCT獲得了7年的臨床緩解。隨后,自體及異體干細(xì)胞移植從機(jī)會(huì)性應(yīng)用逐漸開(kāi)始針對(duì)性用于治療難治性及合并多種并發(fā)癥的IBD患者。
2005年,Oyama等報(bào)道了12例難治性CD,其中11例通過(guò)自體HSCT獲得臨床緩解。我國(guó)學(xué)者劉靜等亦報(bào)道了采用臍帶血MSC治療1例頑固性UC患者并得到了良好的效果。諸如此類(lèi)的報(bào)道在近些年來(lái)正在逐年增加。
3、HSCT的機(jī)制及應(yīng)用
造血干細(xì)胞具有再生免疫細(xì)胞的能力,HSCT的過(guò)程大致是通過(guò)放射、化學(xué)治療或其他免疫抑制劑預(yù)處理,清除現(xiàn)有的異常免疫系統(tǒng),然后將供者的造血干細(xì)胞輸入體內(nèi),替代原有的造血干細(xì)胞重建造血及免疫功能,達(dá)到治療目的。
在干細(xì)胞治療中,HSCT的應(yīng)用較早且較為普遍,現(xiàn)已廣泛用于各種惡性腫瘤的治療,在治療自身免疫性疾病方面也得到了進(jìn)一步的進(jìn)展。IBD患者對(duì)腸道內(nèi)免疫耐受發(fā)生障礙,因此是一種自身免疫性疾病,HSCT理論上可以在IBD患者腸道內(nèi)建立新的免疫系統(tǒng),避免自身免疫的攻擊。其可能機(jī)制主要有:① 基因治療:IBD易感基因NOD2/CARD15基因表達(dá)可能在造血干細(xì)胞內(nèi),因此,通過(guò)異體HSCT可消除基因?qū)W缺陷,重建免疫系統(tǒng)。② 直接參與受損腸黏膜修復(fù):實(shí)驗(yàn)證明,骨髓干細(xì)胞移植入IBD模型小鼠體內(nèi),可以恢復(fù)受損腸黏膜組織微循環(huán),加速修復(fù),從而替代腸上皮發(fā)揮再生能力。③ 調(diào)節(jié)T淋巴細(xì)胞功能:Th細(xì)胞異常應(yīng)答可以介導(dǎo)IBD的產(chǎn)生,除細(xì)胞因子釋放外,還有基質(zhì)金屬蛋白酶參與這一過(guò)程。Th1、Th17為主的免疫應(yīng)答發(fā)展為CD,釋放白細(xì)胞介素(IL)-2、干擾素-γ、腫瘤壞死因子,引起炎癥反應(yīng)及遲發(fā)型超敏反應(yīng)。Th2為主的免疫應(yīng)答則發(fā)展為UC,釋放IL-4、IL-5、IL-6、IL-10、IL-13,增強(qiáng)體液免疫應(yīng)答。在正常情況下,T淋巴細(xì)胞激活腸道成纖維細(xì)胞制造基質(zhì)金屬蛋白酶,以降解細(xì)胞外基質(zhì),而IBD病變腸黏膜中基質(zhì)金屬蛋白酶過(guò)度表達(dá),導(dǎo)致病程進(jìn)一步發(fā)展。HSCT的預(yù)備性化學(xué)治療摧毀了包括異常T淋巴細(xì)胞在內(nèi)的免疫系統(tǒng),使免疫系統(tǒng)回到幼稚狀態(tài),然后通過(guò)T淋巴細(xì)胞在胸腺內(nèi)的重新選擇再生成一個(gè)能夠免疫耐受的T淋巴細(xì)胞種群。
目前的研究在多發(fā)性硬化及系統(tǒng)性紅斑狼瘡的HSCT后觀察到了這種T淋巴細(xì)胞更新的過(guò)程。Burt等對(duì)于HSCT應(yīng)用于IBD治療作了較為全面的報(bào)道,24例對(duì)于包括生物治療在內(nèi)的常規(guī)治療方法療效不理想的CD患者,接受了自體HSCT后,獲得1、3、5年緩解的比例分別為91%、57%和19%。目前,對(duì)于自體HSCT用于難治性CD的治療,一個(gè)多中心的前瞻性隨機(jī)Ⅲ期研究正在進(jìn)行中。
4、MSC的機(jī)制及應(yīng)用
MSC是一種來(lái)源于中胚層的多能干細(xì)胞,具有分化成不同的間質(zhì)細(xì)胞的能力,同時(shí)可以施加免疫抑制功能。上述兩種特點(diǎn)使MSC可以應(yīng)用于炎癥介導(dǎo)的組織損傷的再生過(guò)程。
目前,MSC的來(lái)源主要是骨髓,即骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(bm-MSC)。除此之外,脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞(ad-MSC)、臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞(uc-MSC)也是較為理想的來(lái)源。
MSC治療IBD的可能機(jī)制如下
?、?在受損腸道局部定植參與修復(fù):在對(duì)UC大鼠模型進(jìn)行bm-MSC移植后,在修復(fù)損傷期,bm-MSC隨損傷的加重遷移率增加,恢復(fù)期則明顯下降。研究還證實(shí),移植的bm-MSC能在大鼠模型的腸道中定植,參與修復(fù)過(guò)程。國(guó)內(nèi)已有研究證明將4’,6-二脒基-2-苯基吲哚標(biāo)記的第3代胎兒bm-MSC種植到腸結(jié)締組織塊表面培養(yǎng)后,MSC可在局部生長(zhǎng)并可分化為具有上皮細(xì)胞表型的細(xì)胞,而相關(guān)體內(nèi)實(shí)驗(yàn)尚需進(jìn)一步完善。
?、?免疫調(diào)節(jié)功能:體外實(shí)驗(yàn)已證明,MSC對(duì)于先天免疫及獲得性免疫都具有調(diào)節(jié)作用。它不但可以干擾補(bǔ)體系統(tǒng)、Toll樣受體信號(hào)傳導(dǎo)、巨噬細(xì)胞、樹(shù)突細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞的功能,還能影響T細(xì)胞功能,誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞,對(duì)B細(xì)胞也有抑制作用。MSC對(duì)免疫系統(tǒng)的影響表現(xiàn)為雙向調(diào)節(jié),在干擾素-γ、腫瘤壞死因子-α和IL-1β等可溶性促炎癥性細(xì)胞因子的影響下,MSC分化為免疫抑制的表型,并通過(guò)直接接觸發(fā)揮作用;而當(dāng)活動(dòng)性感染發(fā)生時(shí),MSC則分化為促炎癥表型。實(shí)驗(yàn)證明,經(jīng)干擾素-γ刺激的MSC對(duì)于結(jié)腸炎小鼠模型從減少體質(zhì)量減輕和降低組織學(xué)評(píng)分2個(gè)方面都表現(xiàn)出較好的療效。
?、?促進(jìn)損傷局部微循環(huán)重建:Britten等的實(shí)驗(yàn)表明,bm-MSC可以在放射性腸炎腸道定植并分化成腸上皮下肌成纖維細(xì)胞,這種細(xì)胞可以直接分泌和旁分泌多種細(xì)胞因子,組成腸道干細(xì)胞微環(huán)境。這些細(xì)胞因子可以參與調(diào)控腸道上皮細(xì)胞的增殖和分化、保護(hù)黏膜、促進(jìn)傷口愈合、協(xié)助水和電解質(zhì)的運(yùn)輸、促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的新陳代謝和基膜的生長(zhǎng)等過(guò)程。
此外,尚有研究證明,bm-MSC在一定條件下可分化為血管內(nèi)皮樣細(xì)胞。由于MSC的免疫抑制特性,其應(yīng)用于治療和預(yù)防移植物抗宿主疾病取得了一定的進(jìn)展,而在治療IBD的領(lǐng)域,它主要有2個(gè)適應(yīng)證:管腔疾病和瘺管,對(duì)于前者主要應(yīng)用了MSC免疫抑制的功能,而后者則需要其發(fā)揮定植分化的作用。一個(gè)對(duì)照試驗(yàn)評(píng)估了ad-MSC與纖維蛋白膠對(duì)合并及不合并瘺管的CD患者的治療效果,結(jié)論是治療組70%的患者有效,高于對(duì)照組4倍,但4年之后,僅33%的治療組患者和15%的對(duì)照組患者仍有效。另一研究選擇了7例難治性IBD患者,其中4例為CD患者、3例為UC患者,對(duì)他們進(jìn)行了異體MSC移植,其中5例患者獲得了緩解,2例維持了2年時(shí)間。盡管MSC的有效性尚需進(jìn)一步論證,但其安全性令人較為滿(mǎn)意,MSC用于治療IBD具有充滿(mǎn)希望的前景,但其目前必須克服的困難在于MSC來(lái)源的選擇和提純。
5、展望
難治性IBD患者的治療仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn),而干細(xì)胞治療無(wú)疑表現(xiàn)出較為廣闊的前景。HSCT和MSC治療對(duì)于控制疾病進(jìn)展都表現(xiàn)出一定的療效。除HSCT和MSC之外,一些其他種類(lèi)的干細(xì)胞治療研究也在進(jìn)行之中。有理由相信,隨著理論的發(fā)展和科研實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行,IBD患者有望得到徹底治愈,而干細(xì)胞治療無(wú)疑將在其中扮演愈發(fā)重要的角色。