间充质干细胞的免疫调节作用

【关键词】  间充质干细胞;免疫调节;淋巴细胞

间充质干细胞(mesenchymal stem cells, MSCs)是存在于骨髓中具有多向分化能力的一类干细胞。MSCs具有如下特性：具有塑料粘附性;细胞表型为CD105+、CD73+、CD90+、CD45-、CD34-、CD14-、CD11b-、CD79α-、CD19-、HLADR-;具有多向分化潜能，能分化为成骨细胞、脂肪细胞和成软骨细胞。除此之外MSCs具有低免疫原性和独特的免疫调节作用，能逃避免疫识别、抑制免疫应答。以上生物学特性使其有望用于组织修复、抑制免疫排斥反应的发生和代谢性疾病的细胞治疗。本文对MSCs的免疫调节作用进行综述。

　　1 MSCs在体外的免疫调节作用

　　1.1 MSCs对T淋巴细胞的免疫调节作用

　　1.1.1 MSCs对不同因素作用下的T细胞增殖均有抑制作用：目前对于MSCs的免疫调节作用的研究大多集中于骨髓MSCs对T细胞的负性调控作用。2002年就有研究证实，人MSCs可以抑制混合淋巴细胞反应(mixed lymphocyte reactions, MLRs)中或由多克隆活化剂刺激引起的T细胞增殖[1]。Krampera等[2]进一步证实，小鼠MSCs在抗原特异性反应中，亦能发挥对细胞增殖的具有抑制作用，且MSCs对T细胞的增殖的抑制不受MHC限制。MSCs不仅能够抑制植物血凝素(phytohemagglutinin，PHA)刺激引起的CD4+、CD8+T淋巴细胞的增殖，而且对其活化表型CD25、CD38、CD69的表达也具有抑制作用[3]。Ramasamy等[4]研究了人骨髓MSCs对T细胞反应不同阶段的免疫调节作用，结果显示人骨髓MSCs能抑制CD3mAb联合CD28mAb活化的T细胞的增殖。有研究发现，人胎盘来源的MSCs能直接抑制外周血和脐带血来源的T淋巴细胞的增殖[5]。此外，大鼠骨髓MSCs能抑制刀豆球蛋白A(Con A)刺激引起的淋巴细胞及淋巴母细胞的增殖，该抑制作用呈剂量依赖性，并且对活化的淋巴细胞的抑制作用明显强于对初始淋巴母细胞的抑制作用[6]。

　　1.1.2 MSCs对T细胞增殖抑制作用的可能机制：MSCs并不是通过诱导增殖细胞的凋亡，而可能是通过抑制细胞的分裂来发挥作用。Magatti等[7]用活化的T细胞与MSCs共培养后，通过对细胞周期的研究发现MSCs可以通过抑制T细胞周期蛋白D2、活化周期蛋白依赖激酶抑制物p27kip1阻断T细胞分化进入G1期，从而抑制T细胞增殖，而且当从体系中移去MSCs后，即使加入外源性的IL2，T细胞仍不能增殖。

　　MSCs对T淋巴细胞增殖的抑制作用与可溶性因子有一定关系。Di Nicola等[1]在实验中分别用转化生长因子(TGFβ1)抗体和肝细胞生长因子(HGF)抗体进行干预，证实TGFβ1和HGF参与了MSCs对T淋巴细胞的增殖的抑制作用。Meisel等[8]研究证实，在IFNγ诱导下MSCs可以表达吲哚胺2,3二氧化酶(indole amine2,3dioxygenase, IDO)，后者可以将色氨酸降解为犬尿氨酸发挥对T淋巴细胞增殖的抑制作用。此外，IDO还能调节血红素加氧酶1(heme oxygenase1，HO1)在人和大鼠骨髓MSCs上的表达，而HO1可以通过抑制淋巴细胞的增殖和TLR的活化介导MSCs的负性免疫调节作用。Selmani等[9]研究表明，人骨髓MSCs分泌的可溶性HLAG5能抑制T细胞的增殖，而HLAG5的分泌有赖于活化的T淋巴细胞与MSCs接触产生的IL10。Sheng等[10]用MSCs与淋巴细胞共培养，刺激淋巴细胞后检测上清液中的细胞因子未发现IL10、IL12及TGFβ，而IFNγ和TNFα有较高水平，且IFNγ可以促使B7H1在MSCs上表达的上调，在触发MSCs的免疫抑制作用中起重要作用。可见，MSCs对T细胞的免疫抑制作用由若干可溶性分子所介导，而对于这些分子的作用，不同的研究得出的结论不尽相同，这可能与实验条件不同有关。

　　MSCs还可以通过上调调节性T细胞(regulatory T cells, Tregs)来发挥免疫调节作用。Aggrawal等[11]将人骨髓MSCs和同种异体PBMCs在rhIL2刺激的条件下共培养5 d后，发现CD4+、CD25+的Tregs明显增多。Dilanni等[12]用人MSCs和不同Tregs亚群进行共培养，结果证实MSCs能募集Tregs并维持其表型和功能。人胎盘来源的MSCs亦能通过上调Tregs数量来发挥负性免疫调节作用，但Tregs的具体作用机制还有待进一步研究。

　　1.2 MSCs对B淋巴细胞的调节作用

　　1.2.1 MSCs对B细胞的增殖和功能均有抑制作用：MSCs不仅可以抑制B淋巴细胞的增殖，而且能影响其功能。研究发现，MSCs对T细胞依赖性刺激和有丝分裂原刺激引起的脾脏B淋巴细胞的增殖均有抑制作用[13]。Corcione等[14]研究表明，人骨髓MSCs对Ig抗体、可溶性CD40配体、IL2和IL4激发下的B淋巴细胞增殖均有抑制作用，且B细胞的功能也受到抑制，包括B细胞向抗体分泌细胞的分化和B细胞的趋化性。而Rasmusson等[15]研究显示，在不同水平脂多糖(LPS)或病毒抗原的刺激下，人骨髓MSCs可以刺激或抑制B细胞分泌IgG，表明MSCs对B细胞功能的调节作用受多种因素的影响。

　　1.2.2 MSCs对B细胞抑制作用的可能机制：研究表明，小鼠MSCs可以通过上调细胞周期抑制性蛋白p27 kip1以及下调G1 cyclin D2蛋白来抑制B细胞的增殖[13]。与此相似，Corcione等[14]报道人骨髓MSCs是通过使B细胞滞留于G0/G1期，而非诱导凋亡来抑制B淋巴细胞的增殖，且MSCs对B细胞功能的抑制作用有赖于MSCs与B细胞相互作用后产生的可溶性因子，这些因子可能为TGFβ1、HGF、PGE2或吲哚胺2，3二氧化酶(IDO)。

　　而Krampera等[16]研究表明，人MSCs对B细胞增殖的抑制作用并不依赖于细胞接触，而需要IFNγ的参与，后者能诱导MSCs产生免疫抑制性IDO。因此，对于MSCs对B淋巴细胞的免疫调节作用及相关机制有待进一步研究。

　　1.3 MSCs 对NK细胞的调节作用

　　1.3.1 MSCs对NK细胞增殖及其功能的影响：研究表明，人MSCs能抑制由IL2或IL15引起的NK细胞的增殖。Sotiropoulou等[17]研究发现，人骨髓MSCs可以剂量依赖性抑制NK细胞分泌细胞因子、下调NK细胞对靶细胞的杀伤作用。MSCs还可以对NK细胞亚群产生不同的影响[16，17]。Spaggiari等[18]研究表明，人骨髓MSCs不仅能抑制NK细胞的增殖，而且能抑制其效应功能的诱导。

　　1.3.2 MSCs对NK细胞调节的可能机制：研究[17]表明，人MSCs对NK细胞的抑制作用，需要细胞间接触或可溶性因子TGFβ1和PGE2。MSCs上的iCAM1与NK细胞上的LFA1的相互作用，有助于细胞因子的产生。Poggi等[19]将新分离出的NK细胞与人骨髓MSCs孵育后，前者能表达活化抗原CD69活化标记，并释放IFNγ和TNFα。此外活化的NK细胞受体NKp30、NKG2D和DNAM1在NK细胞介导的对MSCs的细胞毒性中起重要作用，MSCs能依次表达这些受体的相应配体，包括ULBP、PVR和nectin2。

　　1.4 MSCs对树突状细胞的免疫调节作用 MSCs能够抑制树突状细胞(dendritic cells, DCs)的分化、成熟和功能。Dazzi等[20]报道，与MSCs相互作用后DCs的细胞周期停止在G0/G1期。Jung等[21]研究了人骨髓MSCs对DCs趋化活性的影响，结果显示MSCs能抑制趋化因子CCL21 对DCs的定向迁移作用。Aggrawal等[11]研究表明，MSCs可下调髓样DCs对TNFα的分泌，上调浆细胞样DCs对IL10的分泌，这种效应导致Th1细胞产生的IFNγ减少、Th2细胞分泌的IL4增加以及Tregs数量的增加。MSCs对DCs的抑制作用，可能由可溶性因子所介导，但其具体机制有待深入研究。

　　2 MSCs在体内的免疫调节作用

　　MSCs可以通过对T细胞应答和B细胞应答的调节，以及对靶组织的旁邻辅助作用发挥临床疗效。Bartholomew等[22]研究发现，在对灵长类动物进行皮肤移植的同时植入同种异体MSCs，可以延长皮肤移植物的存活时间。Zappia等[23]在小鼠实验性自身免疫性脑脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis, EAE)多发性硬化的发病初期，进行MSCs全身性输注，可以改善髓鞘少突胶质糖蛋白(oligodendrocyte glycoprotein, MOG)引起的EAE，并减轻T细胞、B细胞和巨噬细胞对中枢神经系统(central nervous system, CNS)的浸润。且在体外进行MOG肽再次刺激不能引起经MSCs治疗的小鼠淋巴结内T细胞的增殖，这可能是诱导了T细胞无应答的结果。Uccelli等[24]在被动转移实验中将MSCs注入小鼠体内，结果显示MSCs能抑制其体内致病性蛋白脂质蛋白(proteolipid protein, PLP)特异性抗体的分泌，并抑制PLP专一性T细胞的致脑炎能力。MSCs不仅可以迁移到淋巴器官，而且能进入发生炎症的中枢神经系统发挥对神经轴突的保护效应，且这种效应与MSCs向神经细胞的分化没有关系。此外，在体内对其他实验性疾病的研究也得出类似的结果。在对由链唑霉素诱导的糖尿病小鼠的研究中发现，MSCs能促进胰岛的内生性修复[25]。有研究[26]将MSCs与骨髓细胞同时输注给糖尿病小鼠，可以抑制β细胞特异性T细胞的增殖，并且能通过诱导其胰岛β细胞的再生而恢复胰岛素和葡萄糖水平。

　　3 MSCs在临床的应用

　　基于MSCs的体内迁移能力和多向分化能力，MSCs已经被用于治疗儿童严重成骨不全病。结果证实MSCs可以加快骨的生长、增加全身无机物的含量以及减少骨折的发生[27]。但目前MSCs主要应用在对急性、严重性移植物抗宿主病(GVHD)进行治疗的研究中，输注后的MSCs可能是通过抑制供体T细胞对受者正常组织的组织相容性抗原的反应性发挥其对GVHD的负性调节作用。还有研究[28]将MSCs的免疫抑制作用应用于Crohn病的治疗中，发现MSCs可以促进胃肠上皮细胞的再生。以上结论表明，MSCs具有潜在的临床应用价值，但对于在治疗过程中可能出现的不良反应有待进一步的研究。

　　4 结语

　　MSCs的研究开拓了干细胞的来源与临床应用的新领域，以其制备简便、来源广泛而日益受到科学界关注。MSCs所具有的多向分化和自我更新的特性，以及所具有的低免疫原性及免疫抑制作用，使得这类细胞在临床的组织再生和修复医学中具有十分广阔的应用前景，并且在免疫相关疾病的治疗中具有潜在的应用价值。因此，对于MSCs的生物学特性及免疫抑制机制的阐明，将对人类克服器官移植中器官短缺将对人类解决器官移植中器官短缺、再生医学中种子细胞来源困难以及自身性免疫疾病的治疗等临床难题，都具有十分重要而深远的意义。

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作者单位：滨州医学院免疫学教研室 烟台市 264003