间充质干细胞对移植免疫效应细胞调节机制的研究进展 - 国内文献区干细胞之家



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发表于 2009-3-3 12:18 |只看该作者 |倒序浏览 |打印

作者：解琳娜作者单位：第二军医大学附属长海医院血液科，上海 200433

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      【摘要】  间充质干细胞（MSC）是一类具有高度自我更新和多向分化潜能的成体干细胞，由于有较低的免疫原性和对异基因活化的淋巴细胞具有免疫抑制作用，其在移植免疫中发挥重要作用，但具体机制尚不明确，本文就MSC对移植免疫细胞调节，诸如MSC在移植免疫调节中的作用，MSC对细胞免疫的调节（细胞与细胞的直接接触，细胞凋亡和MSC对淋巴细胞的调节机制），MSC对DC免疫调节作用和MSC对NK细胞的免疫调节作用等研究结果进行了综述。 2 B7 z8 w* c" L# P
      【关键词】间充质干细胞
   　　Regulation Mechamion ofMesenchymal Stem Cells toImmuno-effector Cells —— Review
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　　XIE Lin-Na9 z/ W- G2 b9 @& T0 N$ ^- v/ C

　　Department of Hemotology，Changhai Hospital，The Second Military Medical University，Shanghai 200433，China$ ]: O9 ]) z; T7 J6 @6 q2 E# j
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　　Abstract　Mesenchymal stem cells have two main properties: self renewal and the ability to differentiate multiple lineage. Because MSCs exhibit low immunogenicity and demonstrate significant suppressive activity in cell cultures containing alloreactive T cells，they play an important role in transplantation immunology，but the exact mechanism remainsunknown. This article focuses on the immunoregulatoty feature of MSCs to immunoeffector cells，such as T cells，B cells，and NK cells.The role of MSC in transplantation immunoregulation，regulatory mechanism of MSC in cellular immunity (direct contact of cells with cells，apoptosis and immunoregulation of MSC on lymphocytes)，immunoregulation of MSC on DC and NK cells were reviewed.
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　　Key words MSC；immunoregulation；immuoeffector cell, J/ z, |( Y/ r0 j8 |* t

间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSC）是一种具有高度自我更新和多向分化潜能的成体干细胞，在不同的诱导条件下，可分化为多种造血细胞以外的组织细胞，如骨髓基质细胞，成骨细胞，成软骨细胞，脂肪细胞，成肌细胞和星形神经胶质细胞。临床移植研究中发现，MSC在支持干细胞植入、调节移植免疫等方面发挥重要作用，但机理尚不明确。本文试将近阶段的关于MSC对移植免疫调节的研究成果进行归纳和综述，以期为MSC在临床中的应用提供参考。' C4 }1 L/ |) d
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　　MSC在移植免疫调节中的作用
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　　MSC在移植免疫中的作用广泛而复杂。MSC具有特殊的生物学特性，表达中度水平的主要组织相容性复合体（MHC）-Ⅰ类分子和低水平的MHC-Ⅱ类分子及Fas配体，不表达T细胞共刺激分子B7-1、B7-2、CD40、CD40L，所以MSC的免疫原性较弱，不激活异基因活化的T淋巴细胞［1］；在体外，MSC抑制主要和次要的混合淋巴细胞反应（MLR），具有免疫抑制性。在临床研究中观察到，大量MSC抑制T淋巴细胞增殖，少量MSC则增强T淋巴细胞增殖，提示这一作用与MSC细胞数量有关。MSC在应用的时间点选择上，与干细胞同时植入的抑制作用明显，延迟应用或在GVHD发生后再应用，则MSC的抑制作用减弱。MSC在来源上，无论来源于供体，受体或第三方，其抑制作用相同，提示这种抑制作用不依赖于IFNγ或Fas配体。MSC在分化成多种间充质细胞系后，对T细胞的调节作用也没有变化［2］。无论是人还是其它哺乳类动物，狒狒、犬、山羊、啮齿类动物来源的MSC都无促进异基因激活的淋巴细胞增殖的作用。事实上，MSC对异基因T细胞增殖的抑制作用不依赖于MHC的方式［3］。MSC还可以通过作用于其它的免疫细胞的方式来发挥调节作用。

　　MSC对细胞免疫的调节

　　细胞与细胞直接接触的作用机制

　　Maitra等［4］发现MSC通过直接接触来抑制T淋巴细胞的增殖，在人MSC（hMSC）培养上清中没有找到针对T淋巴细胞增殖的抑制因子；在MSC和自体淋巴细胞的混合培养上清中发现MSC具有促进淋巴细胞激活的作用；在hMSC和无关供体淋巴细胞混合培养组的上清具有较强的抑制淋巴细胞活化的作用。试验证明hMSC可直接抑制（细胞与细胞直接接触）异基因激活的T淋巴细胞的增殖，这种机制在临床中具有很重要的治疗作用，它可能成为移植中跨越HLA障碍和防治GVHD的方法。此外，MSC和淋巴细胞相互作用导致某种物质的释放，同样也发挥直接抑制作用。Krampera等［5］取培养过MSC的上清液与T细胞共孵育，MSC抑制T细胞增殖的作用消失，他们认为异基因MSC是通过细胞与细胞接触作用以非同源方式阻碍T细胞与抗原呈递细胞的接触，从而抑制了T细胞的增殖。' U/ N+ r1 U2 t6 z2 A0 t8 [+ |

　　细胞凋亡机制

　　MSC抑制T细胞增殖的作用是否与诱导T细胞凋亡有关？ Di-Nicola等［6］将T细胞与DC(或PHA)和MSC共培养7天后，检测了CD2 /DI 细胞及CD10抗原表达的百分比（它们是鉴别和分离凋亡的T淋巴细胞的可靠标记），测得CD2 /DI 的细胞比例不到2％±1％，而且收集到的CD2 细胞不表达CD10抗原，从而否定了MSC诱导T细胞凋亡的假设。近年来在MSC免疫调节机制中，IDO(吲哚胺2，3－加双氧酶)介导的色氨酸降解得到重视。hMSC表达IDO蛋白，在IFNγ的诱导下具备IDO活性，可通过降解色氨酸激发T细胞凋亡的机制，发挥抑制T细胞增殖的作用。Meisel等［7］通过混合淋巴细胞培养的方法证明，在IFN-γ诱导下，MSC表达IDO活性，将介质中的色氨酸降解为犬尿氨酸，发挥抑制异基因反应性T细胞增殖的作用；在培养体系中重新加入色氨酸后，T细胞增殖恢复。但Tse等［8］研究发现，添加色氨酸和加入IDO特异性抑制剂1－甲基色氨酸，MSC介导的抑制作用仍不能逆转。Aggarwal等［9］的研究也表明，MSC-PBMC共培养不会诱导T细胞凋亡，而正常情况下当介质中色氨酸被降解，细胞会发生凋亡。以上的试验结果否定了这一免疫调节机制。

　　MSC对淋巴细胞的免疫调节机制

　　对ThI，Th2细胞的作用T细胞因细胞因子环境不同而发育成4类功能群体： CD4  Th1，CD4  Th2，CD8  Tc1，CD8  Tc2，其中 Th1，Tc1分泌IL-2，IFN-α（Ｉ型前炎症细胞因子），Th2，Tc2分泌IL-2，IL-5和IL-10（II型抗炎细胞因子）。Th1细胞可诱发GVHD，而Th2细胞不会诱发GVHD，对由未经处理的T细胞引起的GVHD具有调节作用，并具有GVL效应。Aggarwal等［9］应用体外培养的方法，将hMSC和T细胞按1∶10的比例混合后，在共培养体系中分别加入Th1和Th2诱导剂，48小时后将未黏附的细胞收集，清洗，接着用PHA刺激16小时后检测Th1分泌的IFN-γ和Th2细胞分泌的IL-4的水平，发现hMSC具有抑制Th1分泌IFN-γ，增加Th2细胞分泌IL-4的能力。据此推测，MSC可以使引起炎症因子释放的Th1细胞比例下降，而抗炎作用的Th2细胞增多，从而减轻GVHD的严重程度。Le-Blanc等［10］应用单倍体相合MSC成功地治疗1例以肠道和肝脏受累为主要表现的Ⅳ度急性GVHD的患者，也支持了这一观点，同时提出了MSC在GVHD出现后应用仍然具有免疫抑制作用的证据，与此前体外试验和部分动物试验提出的GVHD发生后应用MSC治疗效果不理想的结论相反，为MSC的临床应用，应用时间的选择等提供了宝贵经验。

　　对调节T细胞(regulatory T cell，Treg)的作用

　　Treg细胞是具有抑制自身免疫和免疫耐受作用的CD4 CD25 细胞。动物实验中将在体外激活并扩增的Treg细胞输注给受体鼠可以阻止GVHD的发生，这提示Treg细胞具有潜在的免疫调节作用［11］。Treg细胞的调节功能具有非细胞因子依赖性，仅仅需要T—T细胞间的直接接触，即Treg细胞依靠CTLA4/B7信号通路直接作用于异基因反应性T细胞，使其免疫无能后诱导出免疫耐受［12］。Aggarwal等［9］试验中将hMSC和无关供体来源的PBMNC以1∶10的比例共培养，在rhIL-2刺激的条件下培养5天，采集未黏附的细胞，检测CD4 CD25 表达，发现共培养组Treg细胞比例明显增高，这将有利于预防GVHD的发生。: k; `. L& i* N( a( _1 |

　　对T细胞的其它作用$ @! T) V  O2 K1 k3 E% b: K9 g
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　　Kampera等［5］发现MSC抑制naive T和记忆T细胞反应，并通过非结合的方式来阻断T细胞与抗原呈递细胞（APC）的接触，发挥抑制作用。Le-Blanc等［13］研究了在MSC干预下已被激活的淋巴细胞表面标记表达的情况，发现MSC抑制PHA刺激的CD3 、CD4 、CD8 淋巴细胞的增殖，并抑制此类细胞活化因子CD25，CD38，CD69的表达，证明MSC可以抑制CD4 淋巴细胞和CD8 淋巴细胞增殖，并降低活化标记的表达，起到调节免疫的作用。此外，MSC还通过生成成骨蛋白-2（BMP-2），介导CD8 调节细胞的产生，发挥免疫调节作用［14］。Angoulvant等［15］用异基因hMNC（单个核细胞）刺激受者的T淋巴细胞，并观察CTLp（细胞毒性T淋巴细胞前体）出现的频率，表明当异基因MNC刺激T细胞时，针对MSC靶组织的CTLp出现的频率明显增高，而MSC和MNC联合作为T淋巴细胞的刺激物时，CTLp出现的频率下降，且MSC的数量与CTLp频率成负相关。并由此推论，MSC可通过阻碍CTLp向CTL效应细胞分化的方式来抑制由异基因抗原诱导的细胞毒作用。% I3 n: k; ~1 }4 Q

　　对B淋巴细胞的作用 * C0 j7 v1 Y. z$ u% I
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　　邓为民等［16］在BALB/c小鼠的骨髓源MSC对BALB/C（同基因正常）、 C57BL/6(异基因正常)及BXSB(异基因自身免疫病)小鼠的B细胞功能影响的研究中发现，mMSC对同基因和异基因正常小鼠的有丝分裂原诱导的B细胞增殖和分泌Ig能力有促进作用；对异基因自身免疫病小鼠由脂多糖诱导的B细胞增殖和Ig分泌具有抑制作用。
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　　MSC对DC免疫调节作用" d+ ~, U! x; P8 |& L" A

　　成熟的DC是机体内功能强大的抗原呈递细胞，通过阻碍DC的成熟，可有效地阻止GVHD的发生。MSC是否可能通过抑制DC成熟、抑制DC向淋巴结迁徙，或者通过影响DC在抗原捕获和呈递阶段受体或协同受体的表达等多方面来发挥抑制作用？Zhang等［17］用体外培养的方法观察MSC及其上清对单核细胞来源的DC的影响，结果发现MSC抑制DC分化过程中CD1a、CD40、CD80、CD86表达；抑制DC成熟过程中CD40、CD86、CD83表达的上调；影响DC的胞饮作用，减低分泌IL-12的能力及对异基因激活T淋巴细胞的活化作用。Beyth 等［18］认为，hMSC通过产生大量的IL-10，发挥间接的和剂量依赖性的抑制APC细胞成熟的作用，从而诱导T细胞的无反应性。Aggarwal等［9］在试验中应用髓系来源的CD1C 的 DC1与MSC（10∶1）在GM-CSF IL-4的条件下共培养，2天后在培养体系中加入脂多糖，16小时后分析上清中TNFα水平，髓系来源的BDCA-4 的DC2与MSC（1∶1）在IL-3的条件下共培养，2天后加入脂多糖，16小时后分析上清中IL-10水平。结果发现MSC下调成熟DC1分泌TNF-α的能力，上调成熟DC2分泌IL-10的能力，也证实MSC对DC的影响。
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　　MSC对NK细胞的免疫调节作用

　　NK细胞利用KIR的不相合辨别并杀灭残留的受体淋巴细胞和淋巴系造血祖细胞，促进植入，达到完全供体型嵌合；杀灭肿瘤细胞，发挥GVL效应；杀灭受体体内的DC，调节GVHD。Rasmusson 等［19］试验认为，MSC可以通过分泌可溶性细胞因子的途径抑制CTL的形成，但对已激活的CTL和异基因反应性NK细胞无效。但也有试验将hMSC和无关供体的NK细胞（1∶1）在rhIL-2的条件下共培养，24小时收集上清检测IFNγ的量，发现共培养使接受IL-2刺激的NK细胞分泌IFNγ的能力下降［9］。可以推测，共移植可以降低引起GVHD的炎症因子的分泌。% u+ r" P2 d4 A. ]# R9 s5 C
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　　小结# q/ A9 r9 _% J8 `6 [5 @* W+ \, ?, i

　　人MSC的分离、培养及体外扩增技术已相当成熟，为临床应用的开展提供了保障。国内外均有将供体来源的MSC联合干细胞移植以治疗恶性血液病及实体肿瘤，如乳腺癌等的临床病例报道。Le-Blanc等［10］用单倍体相合MSC成功地治疗1例出现IV度急性GVHD的恶性血液病患者，提示MSC不仅具有抑制活化T淋巴细胞的免疫作用，而且在GVHD出现后应用仍然具有免疫抑制作用。近来，通过MSC与各型免疫细胞调节机制的研究，显示了MSC可以抑制或限制炎症介质对机体的不良反应，是否可以通过对这类途径的干扰以达到调节炎症因子释放、诱导免疫耐受、减轻移植并发症的目的，以期指导临床，发挥更好的作用。另一方面，由于MSC在体外培养能保持其多向分化潜能，遗传背景稳定，植入体内无免疫排斥反应，为组织工程提供有力的支持。但是何种信号诱导了骨髓MSC向多系分化，其分子机制尚不明了；体外试验中将外源基因转入人和动物的MSC，未引起干细胞性能的明显缺陷，可以用于在体外跟踪。MSC可以作为基因操作的干细胞平台，进行目的基因操作，并利用MSC的可扩增性，大量增殖经过基因操作的MSC，这将在基因治疗中有着十分诱人的前景。间充质干细胞的广泛应用还有待于进一步研究和探讨。
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