干細胞療法在肝纖維化中的應(yīng)用：治療機制和臨床試驗

簡介：肝纖維化是大多數(shù)慢性肝病的共同結(jié)果，晚期纖維化往往導(dǎo)致肝硬化。目前，除肝移植外，尚無有效治療肝硬化的方法。因此，在肝纖維化早期開展抗纖維化治療，逆轉(zhuǎn)肝損傷具有重要意義。間充質(zhì)干細胞（MSCs）是再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的干細胞。MSCs治療肝纖維化和肝硬化的臨床前和臨床研究結(jié)果表明，MSC給藥是一種很有前途的肝纖維化和肝硬化治療方法。MSCs主要通過向肝細胞分化、免疫調(diào)節(jié)、細胞因子等營養(yǎng)因子的分泌、減少肝細胞凋亡、促進肝細胞再生。近年來，許多研究為提高MSCs治療肝纖維化的效果提供了多種新的方法和策略。

海軍軍醫(yī)大學(xué)綜述了目前間充質(zhì)干細胞治療肝纖維化的有效方法和策略及其潛在機制，以及目前在臨床實踐中的研究進展。我們期望在未來通過間充質(zhì)干細胞的療法實現(xiàn)肝損傷的完全逆轉(zhuǎn)。

簡介：肝纖維化是由慢性肝損傷引起的纖維化和炎癥過程。在肝纖維化過程中，富含膠原蛋白 I 和 III 的細胞外基質(zhì) (ECM) 持續(xù)積累，導(dǎo)致瘢痕沉積。

最常見的發(fā)病機制是病毒性肝炎感染（乙型和丙型肝炎病毒感染 (HCV/HBV)）、酒精中毒、非酒精性脂肪性肝病 (NAFLD)/非酒精性脂肪性肝炎 (NASH) 和自身免疫性肝炎。盡管它們的發(fā)病機制不同，但它們的共同終點是發(fā)展為肝硬化。由于缺乏有效治療，可逆性肝纖維化可能發(fā)展為肝硬化。肝硬化在高收入國家的發(fā)病率和死亡率穩(wěn)步上升，并已成為世界范圍內(nèi)的主要健康問題。盡管肝移植為終末期肝病患者帶來了希望，但它仍然是一項昂貴且復(fù)雜的手術(shù)，且具有顯著的副作用。

間充質(zhì)干細胞 (MSC )是多能干細胞，在各種疾病的分化、移植和免疫反應(yīng)中受到廣泛關(guān)注。MSC 可以從多種組織中分離出來，適用于實驗和可能的臨床應(yīng)用。許多研究表明，間充質(zhì)干細胞可以為肝纖維化和肝硬化動物模型提供有效的治療，并進行了多項臨床試驗。在這篇綜述中，我們討論了 MSCs 在肝纖維化中的治療潛力以及提高其抗纖維化能力的新策略。我們總結(jié)了目前MSCs治療肝纖維化的有效方法和潛在機制，并討論了目前的臨床試驗過程。

間充質(zhì)干細胞的來源

MSC是一種基質(zhì)細胞，可以很容易地從各種組織來源中分離出來，包括骨髓、胎盤、臍帶、羊水、脂肪組織、牙髓、母乳和滑膜。MSCs可以培養(yǎng)擴增，移植后不會被排斥。目前，許多研究表明，骨髓、臍帶、脂肪衍生間充質(zhì)干細胞在臨床前動物模型中可抑制肝纖維化，提示其在肝纖維化治療中的潛在應(yīng)用。

同種異體間充質(zhì)干細胞在治療應(yīng)用中的優(yōu)勢

細胞供體可以與細胞受體相同（自體）或與細胞受體不同（同種異體）。在最近的肝纖維化和肝硬化臨床試驗中，MSC治療的趨勢似乎已經(jīng)從給予自體細胞轉(zhuǎn)向異體細胞。自體療法的選擇是理想的，因為它們確保主要組織相容性并且不太可能引起免疫排斥。然而，自體治療仍有一些潛在的局限性，可能難以從患者身上獲得足夠數(shù)量的健康活躍的MSCs。使用同種異體MSCs相比自體MSCs的優(yōu)勢已經(jīng)得到充分展示，其中最值得注意的是從健康供體獲得細胞并在體外增殖至所需數(shù)量。

間充質(zhì)干細胞在治療肝纖維化中的應(yīng)用

在一些基礎(chǔ)和臨床研究中，使用 MSCs 的細胞療法已被證明有利于減輕肝纖維化。為了進一步加強MSCs對肝纖維化的治療作用，許多基于MSCs的肝纖維化治療方法被探索和試驗。在這里，我們總結(jié)了提出的提高 MSCs 抗纖維化能力的可能策略。MSCs的來源和MSCs在肝纖維化中應(yīng)用的新策略如圖1所示。

MSCs可以從各種來源獲得，包括骨髓、胎盤、脂肪組織、腎臟和扁桃體。自體和同種異體MSC具有不同的治療特性。

間充質(zhì)干細胞治療的肝纖維化的作用機制

MSC給藥是一種很有前途的治療方法，可以通過細胞向肝臟的遷移、肝源性分化、旁分泌機制、自噬和免疫調(diào)節(jié)來促進肝再生和修復(fù)肝纖維化。許多文章介紹了MSCs治療肝纖維化的潛在機制。在此，我們補充最新的研究進展。基于間充質(zhì)干細胞的肝纖維化治療的潛在機制如圖2所示。

MSCs具有分化成肝細胞樣細胞的潛力

MSC具有可塑性和多向分化潛能。脂肪組織來源的間充質(zhì)干細胞 (AT-MSC) 和BM-MSC在體內(nèi)和體外均具有肝分化潛能，可獲得肝細胞樣細胞形態(tài)和肝細胞特異性標志物（包括白蛋白和甲胎蛋白）。因此，MSCs具有分化成肝細胞樣細胞的能力，是一種很有前途的肝再生來源。

間充質(zhì)干細胞的旁分泌作用

盡管 MSCs 具有分化成肝細胞樣細胞的能力，但許多研究表明，MSCs在治療肝纖維化方面的其他作用可歸因于旁分泌作用。這種分泌是由于MSC釋放EV和其他可溶性分子。從培養(yǎng)的MSC中獲得的條件培養(yǎng)基 (CM) 包含EV和可溶性蛋白質(zhì)的組合。MSCs和MSC-CM均可通過作用于各種關(guān)鍵細胞在慢性纖維化的發(fā)病機制中發(fā)揮作用。 

間充質(zhì)干細胞的免疫調(diào)節(jié)

MSCs發(fā)揮廣泛的免疫抑制潛力，可以通過細胞間接觸或分泌因子調(diào)節(jié)先天性和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)細胞的活性。然而，迄今為止尚未完全闡明MSC介導(dǎo)的免疫調(diào)節(jié)的潛在機制。初步觀察表明，不同來源的間充質(zhì)干細胞的免疫調(diào)節(jié)特性略有不同。例如，BM-MSCs和AT-MSCs具有相似的免疫調(diào)節(jié)能力，但細胞因子分泌的差異導(dǎo)致AT-MSCs比BM-MSCs具有更強的免疫調(diào)節(jié)作用。

間充質(zhì)干細胞在肝纖維化過程中的自噬

自噬是一種細胞降解途徑，利用溶酶體降解其受損的細胞器和大分子。其產(chǎn)生的氨基酸和小分子被重復(fù)利用，實現(xiàn)細胞內(nèi)物質(zhì)循環(huán)和內(nèi)環(huán)境平衡。根據(jù)底物降解和底物轉(zhuǎn)運方式，自噬可分為巨自噬、微自噬和分子伴侶介導(dǎo)的自噬。

干細胞治療肝纖維化的臨床實踐

最近開始或計劃進行的臨床試驗

多項臨床試驗已經(jīng)開始評估間充質(zhì)干細胞治療肝硬化患者的安全性，觀察MSCs治療的療效，探索最佳的MSCs輸注方案。根據(jù)ClinicalTrials.gov，我們評估了2007年1月1日之后開始的臨床研究。結(jié)果顯示有31項臨床試驗已注冊。如表1所示，31例中19例（61.3%）來自中國，2例（6.5%）來自土耳其，1例（3.2%）發(fā)生在韓國、伊朗、日本、印度尼西亞、埃及、越南、新加坡、美國和印度（圖3(a))。

31例肝硬化的病因略有不同。肝硬化10例（32.3%），失代償期肝硬化8例（25.8%）。第三肝硬化為原發(fā)性膽汁性肝硬化，4例（12.9%）。酒精性肝硬化2例（6.5%），HCV相關(guān)性肝硬化、HBV相關(guān)性肝硬化、肝纖維化、失代償性乙型肝炎肝硬化各1例（3.2%）。肝纖維化和失代償期肝硬化1例（3.2%），肝纖維化和肝硬化1例。肝硬化的病因體現(xiàn)了不同疾病的發(fā)病率，可能為相應(yīng)的干預(yù)提供潛在的方法（圖3（b））)。

31例MSCs的來源也不同，31例中有6例（19.4%）用同種異體MSCs治療，31例中有8例（25.8%）用自體MSCs治療（圖3（c））。

31例中，17例（54.8%）不清楚使用的是同種異體細胞還是自體細胞。然而，結(jié)果仍然表明與之前報道的頻率相比，同種異體MSCs治療的頻率有所增加。

在細胞來源方面，MSCs可來源于臍帶組織（13例，41.9%）、骨髓（4例；12.9%）、脂肪組織（1例；3.2%）、經(jīng)血（1例；3.2%） ), 未知(12例, 38.7%) (圖3(d) )。

實驗中使用的細胞數(shù)量略有不同，大約注射 2-4 次，劑量0.1-1.5×10⁶為細胞/公斤。31例中，經(jīng)外周靜脈給藥9例（29.0%），經(jīng)肝動脈給藥6例（19.4%），外周靜脈和肝動脈同時給藥1例（3.2%），未知15例（ 48.4%）。外周靜脈和肝動脈注射已成為細胞給藥的主要方法。

此外，31例中有2例較為特殊。一是自體CD34選擇細胞與MSC聯(lián)合使用的安全性研究；另一個是MSCs和Tregs聯(lián)合使用的安全性研究，提示聯(lián)合細胞療法可能成為一種有效的治療方法。31項臨床試驗中的大部分仍處于I或/和II期，其中一項處于IV期臨床試驗。

已發(fā)表的間充質(zhì)干細胞臨床試驗結(jié)果報告

以上顯示了31項已完成或正在進行的MSC治療或MSC聯(lián)合細胞治療肝硬化（LC）的臨床試驗。同時，已經(jīng)發(fā)表了許多描述使用MSCs進行臨床試驗結(jié)果的報告。

桑等發(fā)表了一項薈萃分析，以評估UMSC聯(lián)合傳統(tǒng)支持療法 (TST) 治療LC患者的療效和安全性。他們評估了總共14項試驗，包括717名符合他們選擇標準的LC患者。他們的薈萃分析結(jié)果表明，UMSCs和TST的組合對LC患者的治療效果比單獨的TST更令人滿意（肝功能改善表現(xiàn)為降低總膽紅素、谷丙轉(zhuǎn)氨酶、凝血酶原時間、增加血清白蛋白、膽堿酯酶和凝血酶原活性）。

張等人報道了一項II期研究，其目的是闡明BM-MSCs在酒精性肝硬化患者中的抗纖維化作用 。招募12名經(jīng)酒精活檢證實為酒精性肝硬化的基線患者，從每名患者的骨髓中分離BM-MSCs并擴增1個月。然后，細胞在第4周和第8周通過肝動脈注射兩次。最后，第二次注射后12周的實驗室檢查和活檢結(jié)果顯示，11名患者中有6名 (54.5%) 觀察到組織學(xué)改善（一名患者因飲酒退出）。10名患者的Child-Pugh評分 (90.9%) 得到改善。

此外，Suk等人隨后報道了一項多中心、隨機、開放標簽的2期試驗，以評估自體BM-MSC移植治療酒精性肝硬化的有效性和安全性。結(jié)果表明，纖維化區(qū)域減少，肝功能明顯改善。其他研究表明，MSC是治療自身免疫性疾病引起的肝硬化的潛在選擇，對失代償性肝硬化也有治療作用。

結(jié)論

肝纖維化是各種致病因素和肝臟結(jié)締組織異常增生引起的病理生理過程。如果不能及時排除致病因素，纖維化的過程就會長期持續(xù)，發(fā)展成肝硬化。目前，肝硬化尚無有效的治療方法。近年來，許多實驗研究和臨床試驗表明間充質(zhì)干細胞在治療肝纖維化和肝硬化方面具有良好的治療作用。

參考資料：Mengmei Zhu, Tianzhen Hua, Tao Ouyang, Huofu Qian, Bing Yu, “Applications of Mesenchymal Stem Cells in Liver Fibrosis: Novel Strategies, Mechanisms, and Clinical Practice”, Stem Cells International, vol. 2021, Article ID 6546780, 17 pages, 2021. https://doi.org/10.1155/2021/6546780。