间充质干细胞免疫调节作用的研究进展
【关键词】 间充质干细胞；免疫调节；综述
干细胞是近年来研究的热点，骨髓中除血干细胞以外，还含有另一类干细胞——间充质干细胞（mesenchymal stem cells, MSC）。相差显微镜观察发现体外培养的 MSC 团与成纤维细胞类似，具有很强的自我增殖能力和多向分化潜能。传代培养时， MSC 表现出高度的扩增能力，且仍保持着细胞的染色体核型和端粒活性[1]。在不同的诱导条件下，具有向中胚层和神经外胚层组织细胞分化的能力，如向成骨细胞、成软骨细胞、脂肪细胞、成纤维细胞、内皮细胞、神经细胞及支持造血的基质细胞等分化[2，3]。近年来的研究发现，MSC 免疫原性很弱，在体内不但不能诱发免疫应答，还具有抑制免疫应答的作用。本文作者就近年来对 MSC 的免疫调节作用及其机制进行综述。
1 MSC 的来源
MSC 在形态上呈纺锤形的成纤维样细胞，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，是来源于中胚层的具有多向分化潜能的干细胞，主要存在于全身结缔组织和器官间质中。
目前报道最多的是成人骨髓的 MSC，具有易贴附于塑料培养板表面的特性，骨髓中的 MSC 含量极少，大约每 104~105 个单个核细胞中含有 1 个，但其扩增能力却很强，在指数生长期其倍增时间大约需要 30~33 h，人骨髓 MSC 可在体外传 40 代仍保持干细胞特性。正常人外周血中亦可能存在 MSC ，有学者从肝素化狗的外周血中分离出单个核细胞，这些细胞不表达或仅表达低水平的 CD34，而表达 MSC 的表面标志，有人从正常人外周血中分离出间充质祖细胞，这些细胞呈成纤维样细胞或基质细胞的形态，表达间充质干细胞的标志，并可分化为成骨细胞、成纤维细胞等。Erices 等[4]利用淋巴细胞分离液分离脐血单个核细胞，31 例脐血中有 29 例出现贴壁的融合层，其中 24% 的标本得到成纤维样细胞，表达 MSC 相关的抗原标志，并有成骨、成脂分化的潜能，其免疫表型和功能特点与骨髓来源的 MSC 极为类似，经研究表明脐血中 MSC 较稀少甚至缺乏，脐血标本并不是 MSC 的丰富来源。Zuk 从人脂肪组织中分离培养出成纤维样细胞克隆，能在体外稳定扩增，这些细胞大部分来源于中胚层或间充质，并混有少量的内皮细胞、平滑肌细胞，一定条件下，可以向脂肪细胞、软骨细胞、肌肉细胞和成骨细胞分化，其后有学者从小鼠和人的脂肪组织分离培养得到的贴壁细胞呈成纤维样细胞，大部分细胞表达CD29，而不表达造血细胞的相关标志，并可分化为神经细胞。此外，还有报道从肌肉、骨、肌腱、脑、胎肺、胎肾以及胎盘等组织中分离得到 MSC，由此可见， MSC 广泛分布于各种不同的组织中。
2 MSC 的细胞表面标志
目前对 MSC 的表面标记物存在争议，但一般认为，MSC 可经流式细胞仪进行鉴定，MSC 不表达 CD14、CD34 或 CD45，但表达 CD105、CD166、CD44、CD29、SH3、SH4、CD54、CD71、SH2、STRO-1 等[5]。
3 MSC 的免疫学特性
3.1 MSC 没有免疫原性 人的 MSC 表达胸腺内皮细胞的表面标记物，未经刺激的 MSC 表达参与 T 细胞反应的黏附分子， 如血管细胞黏附分子（VCAM）-1、细胞间黏附分子（ICAM）-2、 淋巴细胞功能相关抗原（LFA）-3， 而 ICAM-1 的表达需要进行诱导 。成人 MSC 表达中等量人类白细胞抗原 MHC -Ⅰ类抗原， 但在胎儿的 MSC 中呈低水平表达[6]。MHC -Ⅱ类抗原在未经刺激的成人及胎儿 MSC 细胞均不表达，但应用免疫印迹法在前者 MSC 溶解产物中可检测到 MHC -Ⅱ类抗原， 而后者 MSC 溶解产物中没有， 这提示成人 MSC 细胞内含有 MHC -Ⅱ类抗原沉积； 实验亦证明前者在应用 IFNγ刺激 1 至 2 d 后在 MSC 表面可检测到 MHC -Ⅱ类抗原， 而后者在应用 IFNγ刺激 2 d 后在 MSC 内有 MHC -Ⅱ类抗原合成，7 d 后在 MSC 表面可检测到 MHC -Ⅱ类抗原[7]。虽然成人及胎儿 MSC 细胞表面表达 MHC -Ⅰ分子， 但当其与同种异体的外周血淋巴细胞共同培养时，两者均不能刺激后者发生增殖。即便在应用 IFNγ刺激 MSC 后细胞表面表达 MHC -Ⅱ分子， 亦不能刺激同种异体的外周血淋巴细胞发生增殖。MSC 不表达 Fasl 或协同刺激分子如 B7-1、B7-2、CD40 或 CD40-L。因此提供 CD28 介导的共刺激信号外周血淋巴细胞亦不能被 MSC 细胞刺激增殖， 这是 MSC 与其他类型细胞区别的特 点之一。实验证实，大多数动物（ 如鼠， 狒狒等） 体内注射或移植同种异体的主要组织相容性不相符的 MSC， 能成活而不引起排斥反应， 并且在移植后 MSC 能够仍然保持着它的多向分化的潜能[8]。由此提示未分化的 MSC 和脂肪细胞， 成骨细胞， 软骨细胞相似没有免疫原性， 而且可能诱导对同一供者来源的组织器官的耐受。
3.2 MSC 抑制 T 细胞毒性 Bartholomew[9]在用 MSC 诱导同种异基因的淋巴细胞增殖的试验中发现，在培养的初始阶段或 3 ｄ，将 MSC 加入混合的淋巴细胞反应中， 或加入丝裂原刺激的淋巴细胞中，增殖活性降低大于 50%，对 T 细胞增殖的抑制效应通过增加 MSC 数量还可得到扩大。Nicola[10]等研究证实自体或同种异基因 MSC 能有效抑制 T 细胞增殖，并认为抑制作用的产生并不是诱导 T 细胞凋亡而是由可溶性因子产生的 ， 并证实了 MSC 通过分泌转化生长因子β- 1 及肝细胞生长因子对 T 淋巴细胞起抑制作用。罗长江等[11]研究发现，异基因大鼠异位全小肠移植术后第 3、5、7 天可出现典型的轻、中、重度排斥反应，而同基因组和试验组未出现排斥反应，异基因移植组术后 3 d 血清可溶性白细胞介素 2 受体（sIL2R）及肿瘤坏死因子 2A（TNF2A）水平明显高于其他组（P < 0.01），且随排斥反应的加重进一步增高，而异基因骨髓胸腺内注射组血清 sIL2R 及 TNF2A 水平仅在第 3、5 天轻度升高，并呈下降趋势，与同基因移植组无显著性差异（P > 0.05）。认为 MSC 可能通过 sIL2R 和 TNF2A 介导小肠移植急性排斥反应。 当成年鼠、狒狒和人的 MSC 与淋巴细胞共培养时，T 细胞增殖被抑制，这种抑制是非 MHC 限制性的（因为无论是来自供体、受体或第三者的 MSC 都具有相似的免疫调节作用）[12]，而且抑制率是剂量依赖性的， 当 MSC 数量多时表现为负调控，当 MSC 数量少时表现为正调控。由丝裂原植物血凝素（PHA）、葡萄球菌蛋白 A（SPA）、刀豆蛋白 A（ConA）引起的非特异性的淋巴细胞增殖可被自体或同种异体 MSC 抑制，而且抑制率亦表现为剂量依赖性，少量的 MSC 不能抑制由丝裂原引起的 T 细胞增殖，但是 MSC 对 PWM 刺激的细胞增殖几乎没有抑制作用。国内目前也有不少体内实验报道，万赤丹等[13]和张清军等[14]研究表明，来源脂肪和骨髓的 MSC 能抑制肝移植大鼠 T 淋巴细胞增殖，显著减轻大鼠肝移植术后急性排斥反应。MSC 抑制免疫并不是通过诱导淋巴细胞凋亡或致 T 细胞无能而实现的， 有报道加入抗 - TDFβ可恢复 T 细胞增殖，这提示细胞因子在 MSC 抑制免疫中起到重要的中介作用[15]。通过直接的细胞接触， MSC 也影响活化的T细胞， CD4+，CD8+T 细胞均可以抗原依赖方式与人 MSC 结合， 传递信号给 CD4+ 淋巴细胞促进其增殖和细胞因子的分泌。然而， 与 T 细胞的直接接触是否为 MSC 免疫抑制作用的必要条件目前尚不十分清楚。Krampera 等报道鼠 MSC 引起的抑制需要细胞接触[16]。但也有相反的报道，有待于进一步研究证实。
MSC 抑制 T 细胞的途径可能包括：①供者 MSC 来源内皮细胞在受者胸腺中参与阴性选择， 导致供者特异性Ｔ 细胞的凋亡；②供者 MSC 可能抑制呈递细胞的功能通过细胞与细胞接触或通过分泌抑制因子；③供者 MSC 能直接抑制外周细胞通过细胞与细胞接触或分泌抑制因子的方式。MSC 抑制作用的特点：①剂量的依赖性；②MHC 的非限制性；③对 T 细胞抑制的可逆性。
3.3 MSC 逃避 NK 细胞杀伤作用 在排斥反应中，NK 细胞是重要的效应细胞，NK 细胞可介导由 Cr 标记的 K562 细胞溶解，慢性粒细胞白血病细胞株对 NK 细胞敏感是由于缺乏 MHC-1。研究表明， MSC 可逃避同种异体反应的 NK 细胞的识别，从而不被它们裂解。即使 NK 细胞与其抑制性受体不匹配， NK 细胞也不能裂解 MSC， 这提示 MSC 逃离了同种异型 NK 细胞的识别。在以狒狒为受体的皮肤移植中，提前经静脉给予非 MHC 匹配供体的 MSC 后再进行移植，移植皮肤分别来自自体、共体及“第三者”（既不是供体也不是受体），结果与对照组相比，移植皮肤存活时间明显延长（分别为 11.3 d 和 7 d）。
4 展 望
大量动物实验研究表明，MSC 可在受者体内存活并诱导免疫耐受， 预示我们可以在器官移植前移植 MSC，减轻受者对移植器官的排斥反应，延长器官存活率和存活期。
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