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医学论文范文:间充质干细胞用于类风湿关节炎治疗的理论及应用前景
【关键词】 类风湿关节炎; 间充质干细胞; 组织修复; 免疫调节
类风湿关节炎(rheumatoid arthritis, RA)是一类以慢性多关节滑膜炎、 骨及软骨破坏为主要特征的全身性自身免疫性疾病。病变呈持续性、 反复发作过程, 导致明显的致残率, 是一种常见的多发病, 它可见于所有种族、 发生于任何年龄。RA发病机制尚未完全明确, 目前认为[1-3]自身抗原介导的超敏反应以及非抗原特异性炎症反应是导致破坏性病变的主要原因。研究表明[2, 3], B细胞作为抗原提呈细胞与自身抗原如II型胶原蛋白(CII)等相结合, 激活T细胞产生免疫应答, 随之巨噬细胞、 单核细胞被激活, 并分泌TNFα、 IL1和IL17等[3]炎症因子, 这些细胞因子进一步诱导IL6、 IL8等细胞因子的生成, 同时激活关节软骨周围的金属蛋白酶(MMP)、 释放滑膜成纤维细胞和破骨细胞, 后者分泌降解糖蛋白和胶原的多种酶, 从而导致关节组织破坏。
传统治疗RA药物主要包括非甾体抗炎药物(NSAIDs)和慢作用抗风湿药(SAARDs)等, 副作用明显, 常引起胃肠道副作用, 少数有肾脏损害、 骨髓抑制、 精神障碍。近年来兴起的生物治疗方法广泛应用于临床, 其中针对细胞因子靶向治疗的TNFα抑制剂, 如TNFα竞争抑制剂Etanercept和TNFα单克隆抗体Infliximab等是近年使用最为广泛的生物制剂, 具有抑制滑膜细胞增生, 减少炎症细胞因子释放, 从而达到抗炎和改善RA病情的作用。然而Giles等[4]研究发现, 使用TNFα抑制剂易发生各种手术后感染, 且对损伤关节无显著修复能力, 因此限制了其临床使用。目前随着组织细胞工程学和基因工程学的发展, 对于干细胞的研究已成为RA治疗的热点, 其中间充质干细胞(mesenchymal stem cells, MSCs)以其多向分化能力、 免疫抑制性能以及组织损伤修复能力和低风险性, 为RA的治愈提供了新的前景[5]。
1 MSCs的来源及特性
MSCs是干细胞家族的重要成员, 来源于早期的中胚层和外胚层, 最初在骨髓中发现, 具有多向分化潜能、 造血支持和促进干细胞植入、 免疫调控和自我复制等特点。
1.1 MSCs的定义 130年前, 德国病理学家Cohnheim在研究伤口修复时, 就提出骨髓中可能存在非造血组织的干细胞。直到1976年, Friedenstein等[6]才首次报道, 骨髓标本中小部分贴附细胞在培养过程中能够分化形成类似骨或软骨的集落。后来的研究表明Friedenstein粗糙分离所得到的细胞是多能的, 可分化为成骨细胞、 软骨细胞、 脂肪细胞和成肌细胞。因此, 骨髓基质中的这种多能细胞, 由于能够分化成为多种中胚层来源的间质细胞, 而被称为间充质干细胞。后来人们陆续发现, 除骨髓外, 在脐带、 脐血、 脂肪及胎盘等多种组织均发现有MSCs的存在医.学全.在.线网站www.lindalemus.com。
MSCs在形态上呈纺锤形的成纤维细胞状, 能附着在塑料或玻璃培养皿上生长形成均匀的集落或贴壁的融合层。由于来源不同, 细胞分离扩增的方法存在差异, 为此, 国际细胞治疗学会(ISCT)制定了界定MSCs的三条基本标准[7]: (1)帖壁生长; (2)具有以下表型特征: ≥95%的细胞表达CD105, CD73和CD90等, 而绝大多数不表达CD45、 CD34、 CD14、 CD11b、 CD79a 及CD19等, 也不表达MHC II类分子, 如HLADR抗原等。(3)具有分化为成骨细胞、 脂肪细胞、 成软骨细胞等3类细胞的能力。
1.2 MSCs的分化及组织损伤修复 间充质干细胞具有多向组织分化潜能, MSCs植入宿主体内后可在特定部位的微环境影响下向正确表型的细胞分化。研究表明[8-10], MSCs在体内外可以分化成为成骨、 软骨、 脂肪、 腱、 肌肉和骨髓基质等间充质组织, 因此可以作为组织工程和细胞治疗的理想种子细胞。动物实验和临床研究结果证实MSCs可以修复受损心肌、 肾组织、 软骨及膝关节半月板等。当组织损伤发生后, 损伤组织可释放引多种趋化因子, 同时表达特异性受体或配体, 引导对应的干细胞迁移并黏附于损伤处, 产生自然的代偿性修复; 而通过各种途径引入体内的外源性MSCs也会定向归巢至损伤处, 发挥治疗作用[10]。Gao等[9]报道了利用MSCs构建骨、 软骨联合移植物的可行性。利用大鼠骨髓MSCs体外诱导分化为软骨和成骨, 将生成的软骨和成骨分别吸附于透明质酸衍生物(Hyaffll)构成的海绵状支架和多孔磷酸钙陶瓷, 植入同基因软骨缺损的大鼠皮下, 结果证实在固体支持物中加入MSCs可以促进缺损软骨成功修复。
1.3 MSCs的免疫抑制功能 MSCs具有显著的免疫调节功能。大量的研究证实, 在体内MSCs可调节B细胞、 T细胞免疫应答能力, 抑制NK细胞增殖、 细胞因子分泌以及细胞毒性作用, 起到抗炎、 抑制自身免疫疾病、 减弱移植治疗过程中的排斥反应等作用[11-13]。
MSCs免疫调节的研究结果显示出不同的作用机制, 目前的多数观点认为: MSCs需要与淋巴细胞动态的免疫应答才能产生抑制作用, 而MSCs与T细胞之间的接触虽然可以增强其抑制作用但并非必需, 可能需要转化生长因子β (TGFβ)、 吲哚胺2, 3双加氧酶(IDO)和肝细胞生长因子(HGF)等可溶性因子的参与。而MSCs在IFNγ和TNFα(或IL1α/β)等炎症因子刺激下可释放趋化因子诱导T细胞聚集于MSC周围, 并通过升高NO水平、 产生PGE2、 HLAG IL10等因子而起免疫抑制作用[14]。
