概述：急性肝衰竭（ALF）是一種嚴(yán)重的肝病綜合征，病情迅速惡化，死亡率很高。肝移植是最有效的治療方法，但供體肝臟的缺乏和移植費用的高昂限制了其廣泛應(yīng)用。近年來，ALF的治療一直沒有突破，干細(xì)胞在ALF治療中的應(yīng)用是一個重要的研究領(lǐng)域。

間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)因其來源豐富、免疫原性低、無倫理限制等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于疾病治療研究。雖然MSCs對治療ALF有效，但MSCs在ALF中的應(yīng)用還需要進一步研究和優(yōu)化。在這篇綜述中，四川大學(xué)華西醫(yī)院感染性疾病中心陳恩強教授討論了間充質(zhì)干細(xì)胞治療急性肝衰竭的潛在機制，總結(jié)了一些增強間充質(zhì)干細(xì)胞療效的方法。

介紹

急性肝衰竭（ALF）是一種嚴(yán)重的肝病綜合征，病情迅速惡化，死亡率很高。治療ALF的第一步是去除病因，如戒酒、抗肝炎病毒、停用傷肝藥物等。ALF的主要治療方法包括常規(guī)藥物治療、人工肝支持系統(tǒng)和肝移植。肝移植是最有效的治療方法，但供體肝臟的缺乏和移植費用的高昂限制了其廣泛應(yīng)用。近年來，ALF的治療一直沒有突破，干細(xì)胞在ALF治療中的應(yīng)用是一個重要的研究領(lǐng)域。同時，干細(xì)胞有助于治療多種疾病，包括肝功能衰竭、肝纖維化、移植物抗宿主病、2型糖尿病等。

干細(xì)胞是一類具有自我復(fù)制、高增殖和多向分化潛能的細(xì)胞，可以通過免疫調(diào)節(jié)、組織修復(fù)等多種方式發(fā)揮治療作用。間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)因其來源廣泛、免疫原性低、無倫理限制等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于疾病治療研究。先前的研究表明，MSCs通過分化為肝細(xì)胞樣細(xì)胞 (HLC)、調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞和分泌治療因子來治療ALF。雖然MSCs治療ALF有效，但MSCs在ALF中的應(yīng)用還需要進一步研究和優(yōu)化。在這篇綜述中，我們討論了MSCs治療ALF的潛在機制，總結(jié)了一些增強MSCs療效的方法，并探索了MSCs移植的最佳途徑。

干細(xì)胞治療急性肝衰竭的作用機制有哪些？

陳恩強教授：其實對于肝衰竭、尤其是ALF，是否常規(guī)使用干細(xì)胞治療，目前學(xué)者們尚未達成一致觀點。有些專家認(rèn)為，ALF是一種預(yù)后兇險的疾病，其臨床特點是起病和進展迅速，目前的治療方案還是傾向于首選基本的支持治療，必要時采取肝移植治療；而干細(xì)胞治療的療效發(fā)揮需要時間，起效較慢可能會限制該療法的臨床應(yīng)用。但也有專家提出，不能完全否定干細(xì)胞治療，該療法的豐富作用機制使其具有很好的發(fā)展前景。

眾所周知，ALF是一個以炎癥反應(yīng)為主的肝細(xì)胞損傷過程。最初的大量炎性細(xì)胞因子釋放以及由此引起的級聯(lián)反應(yīng)可導(dǎo)致全身炎癥反應(yīng)綜合征，隨后出現(xiàn)代償性抗炎反應(yīng)，導(dǎo)致免疫細(xì)胞功能障礙、敗血癥和多器官功能障礙。目前的研究顯示，干細(xì)胞治療急性肝衰竭也不僅是通過細(xì)胞或組織重建來發(fā)揮效果的，更多的是通過肝臟局部發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用來發(fā)揮肝臟治療效應(yīng)。

研究表明，干細(xì)胞不僅分泌多種免疫調(diào)節(jié)因子，還可抑制轉(zhuǎn)化分泌肝細(xì)胞生長因子，以及IL-1、IL-6等促炎癥因子釋放，促進組織再生以及抗纖維化；干細(xì)胞治療通過分泌細(xì)胞因子激活肝卵圓細(xì)胞、促進肝細(xì)胞再生作用，抑制了免疫反應(yīng)和炎癥反應(yīng)，促進的肝臟組織器官的修復(fù)和內(nèi)源性肝臟干細(xì)胞的增殖，為肝細(xì)胞的修復(fù)提供了很好的環(huán)境。

此外，干細(xì)胞治療的效用可能不僅局限在肝臟壞死時的“急性治療”，在治療恢復(fù)期時，也可輔助其他治療，減少肝纖維化、肝硬化等的發(fā)生。

基因編輯或預(yù)處理以修飾間充質(zhì)干細(xì)胞

MSCs治療ALF的有效性已得到證實，但如何提高其療效值得進一步研究。研究報道，編輯MSCs的一些靶基因可以增強ALF的有效性，已驗證的靶基因包括c-Met、CC基序趨化因子受體2（CCR2）、CXC基序趨化因子受體4（CXCR4）、肝細(xì)胞核因子4α (HNF4α)、IL-35、HGF、白細(xì)胞介素-1受體拮抗劑(IL-1Ra)、叉頭盒A2(Foxa2)、VEGF等。過度表達某些趨化因子(c-Met、CCR2、CXCR4)的MSCs較多有可能到達損傷的肝臟，提高ALF的治療效果。

蔡等發(fā)現(xiàn)Foxa2在MSCs中的過表達增強了肝細(xì)胞樣分化并減輕了ALI。VEGF的過表達增強了MSCs的多能性并促進了MSCs在肝臟中的歸巢和定植。

在MSCs移植前對MSCs進行不同刺激的預(yù)處理可能會提高ALF的治療效果。實驗采用的預(yù)處理方法包括依達拉奉、IL-1β、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、血清等。依達拉奉提高MSCs的抗氧化水平，可通過增加MSCs的歸巢，促進增殖，顯著提高肝組織修復(fù)能力，減少細(xì)胞凋亡，增加HGF的分泌。聶等報道了IL-1β (20 ng/mL) 預(yù)處理可以通過增加CXCR4的表達和提高MSCs治療ALF的療效來增強MSCs的歸巢能力。張等發(fā)現(xiàn) TNF-α (1ng/mL) 預(yù)處理的MSCs可以分泌治療性外泌體來抑制巨噬細(xì)胞中NLRP3的激活，從而改善ALF。

間充質(zhì)干細(xì)胞的聯(lián)合治療

事實上，MSCs聯(lián)合其他療法可能比單獨使用MSCs療法對ALF有更好的結(jié)果。經(jīng)血MSCs可通過抑制Toll樣受體4（TLR4）介導(dǎo)的PI3K/Akt/mTOR/IkappaB激酶（IKK）信號通路減輕肝損傷。同時，腺苷A2A受體 (A2AR) 激動劑可以與經(jīng)血MSCs協(xié)同作用。

桑等發(fā)現(xiàn)MSCs移植聯(lián)合IL-1Ra（2mg/kg）可顯著提高ALF豬的存活時間，這可能與MSCs與IL-1Ra協(xié)同調(diào)節(jié)炎癥和細(xì)胞凋亡有關(guān)。在ALF大鼠中，人臍帶血MSCs移植聯(lián)合粒細(xì)胞集落刺激因子可通過抑制炎癥、氧化應(yīng)激和肝細(xì)胞凋亡，促進MSCs的增殖和定植，減輕肝損傷。

在肝功能衰竭患者的MSCs臨床試驗中，常規(guī)藥物治療是基礎(chǔ)，MSCs主要用作輔助治療。人工肝支持系統(tǒng)是治療肝衰竭必不可少的手段，其中血漿置換是常用的方法。在乙型肝炎病毒相關(guān)的ACLF (HBV-ACLF) 患者中，MSCs聯(lián)合血漿置換在治療后30、60和90天的死亡率和不良結(jié)局最低。然而，差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

探索間充質(zhì)干細(xì)胞治療肝衰竭的最佳方案

表1總結(jié)了MSCs在ALF動物模型中的應(yīng)用和療效研究，以探索MSCs治療ALF的最佳方案。

MSCs的組織來源廣泛，包括骨髓、脂肪組織、臍帶、胎盤、扁桃體等，目前尚不清楚不同組織來源的MSCs對ALF的治療效果是否相似。扎雷等。報道，在ALF小鼠的肝酶、組織病理學(xué)和存活率方面，脂肪來源的MSCs比骨髓MSCs更有益。此外，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)來自同一供體的不同圍產(chǎn)期組織的MSCs在ALF小鼠中表現(xiàn)出不同的治療作用。臍帶-胎盤連接處來源的MSCs和胎盤來源的MSCs可以提高ALF小鼠的存活率，但臍帶膜來源的MSCs與對照組無差異。

因此，MSCs的組織來源可能會影響ALF的療效。值得注意的是，人源性MSCs在ALF動物模型中也具有顯著療效，反映出MSCs的低免疫原性。

MSC類型	路線	劑量（移植頻率）	移植時間	誘導(dǎo)劑	動物	治療作用及機制	參考
人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞	門靜脈	3×10 6 /kg（1次注射）	使用 D-GalN 后立即注射	D-GaN	豬	存活率↑；炎癥↓；δ 樣配體 4 (DLL4)↑	81
AT-間充質(zhì)干細(xì)胞	外周靜脈或脾靜脈	2×10 6 /kg（2次進樣）	使用 CCL 4后第 3 天和第 8 天注射	覆銅板4	小狗	肝酶↓；(IL-1、IL-6、IL-8、IFN-γ)↓；（IL-4、IL-10、HGF 和 VEGFA）↑	82
骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞	外周靜脈	1×10 6 /大鼠（1次注射）	使用 TAA 后 12 小時注射	TAA	老鼠	存活率↑；內(nèi)毒素↓; (IL-6和TNF-α)↓	89
AT-間充質(zhì)干細(xì)胞	外周靜脈	2×10 5 /大鼠（1次注射）	使用 APAP 后 2 小時注射	APAP	老鼠	肝酶↓；(TNF-α, MCP-1, IL-1β, ICAM-1 and phospho-JNK)↓; （細(xì)胞周期蛋白 D1 和 PCNA）↑	80
hUCMSCs	外周靜脈	2×10 6或4×10 6 /大鼠（1次注射）	使用 LPS/D-GalN 后 1 小時注射	LPS/D-GaN	老鼠	肝酶↓；(TNF-α、IFN-γ、IL-6、IL-1β)↓；肝細(xì)胞生長因子↑；（Notch、IFN-γ/Stat1、IL-6/Stat3）↓	78
hUCMSCs	外周靜脈	5×10 5 /小鼠（1次注射）	使用 APAP 前后 30 分鐘注射	APAP	老鼠	肝酶↓；（谷胱甘肽、超氧化物歧化酶）↑；(TNF-α和IL-6)↓；肝細(xì)胞生長因子↑	90
間充質(zhì)干細(xì)胞	外周靜脈	2×10 6 /小鼠（1次注射）	使用 ConA 或 APAP 后 30 分鐘注射	ConA 或 APAP	老鼠	肝酶↓；(INF-γ和TNF-α)↓；Galectin-1 是 T-MSC 的關(guān)鍵效應(yīng)物	79
hPMSCs	門靜脈或外周靜脈	1×10 8 /豬（1次注射）	使用 D-GalN 后 18 小時注射	D-GaN	豬	肝酶↓；（肝臟炎癥、肝變性和壞死）↓；（肝臟再生）↑	77

MSCs的移植途徑包括外周靜脈、門靜脈、脾靜脈、肝動脈、肝內(nèi)注射、脾內(nèi)注射等。

經(jīng)尾靜脈和肝內(nèi)注射移植的MSCs在ALF大鼠肝功能和存活率方面具有相似的療效。布特拉等顯示尾靜脈注射MSCs比腹腔注射更有效地減輕肝損傷。同樣，從肝動脈、門靜脈和尾靜脈移植的MSCs對ALF有相似的治療作用，而腹腔注射的MSCs對ALF沒有治療作用。然而，一些研究表明，門靜脈給藥比其他移植途徑更有效。通過門靜脈移植的MSCs比通過外周靜脈移植的MSCs可以更好地減少肝臟炎癥并促進肝臟再生。同時，門靜脈注射在改善肝功能、抑制肝細(xì)胞凋亡、延長存活時間等方面優(yōu)于肝動脈、外周靜脈和肝內(nèi)注射等其他MSCs移植途徑。由于目前證據(jù)不足，ALF間充質(zhì)干細(xì)胞移植的最佳途徑仍不清楚。

用于MSCs移植的細(xì)胞劑量在大型動物（例如狗和豬）中與體重成比例增加，而在小型動物（例如小鼠和大鼠）中則固定不變（表1）。ALF進展較快，因此多數(shù)研究采用單個MSCs移植，移植時間越早越好（表1）。

一項研究比較了干細(xì)胞移植前30分鐘和注射APAP后30分鐘的療效差異，發(fā)現(xiàn)早期治療組在提高存活率和降低肝酶方面均高于延遲治療組。

間充質(zhì)干細(xì)胞治療肝衰竭的臨床試驗

許多研究已經(jīng)證明MSCs可以有效治療動物模型中的ALF。同樣，MSCs在臨床試驗中對肝功能衰竭患者也有治療作用。

在一項隨機對照試驗中，外周輸注同種異體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞對HBV相關(guān)ACLF患者安全有效，并通過改善肝功能和降低嚴(yán)重感染的發(fā)生率顯著提高24周生存率。

在Peng進行的一項臨床試驗中等，經(jīng)肝動脈單次自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植2至3周后，患者的白蛋白、總膽紅素和凝血酶原時間顯著改善。然而，在192周的隨訪中，MSCs移植并沒有為肝衰竭患者提供生存獲益。MSCs治療肝功能衰竭的過程尚不確定。

賈等發(fā)現(xiàn)將治療時間從4周延長至8周可提高MSCs治療終末期肝病的療效。值得注意的是，延長療程可能會增加治療費用和不良反應(yīng)的發(fā)生率。有趣的是，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)肝功能衰竭患者的年齡是影響MSCs療效的一個因素。事實上，如何選擇適合MSCs治療的肝功能衰竭患者需要引起更多的關(guān)注。

結(jié)論

MSCs通過分化為HLCs、調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞和分泌治療因子來治療ALF（圖1）。MSC可分化為HLC體內(nèi)和體外, 但只有一小部分MSCs可以分化為HLCs體內(nèi), 以及將MSCs誘導(dǎo)成HLCs體外不會提高ALF的治療效果。因此，HLCs在治療ALF中并不起主導(dǎo)作用，治療ALF也沒有必要用HLCs。值得注意的是，MSCs介導(dǎo)的免疫調(diào)節(jié)是可塑的，MSCs在不同刺激下可以表現(xiàn)出促炎或抗炎表型。了解MSC在各種刺激條件下的免疫調(diào)節(jié)作用至關(guān)重要。

此外，基因編輯或預(yù)處理可以增加MSCs中治療因子的表達，增強MSCs治療肝衰竭的效果。MSCs主要用作 ALF動物模型的單一療法，而MSCs在臨床試驗中與常規(guī)療法聯(lián)合使用。有趣的是，MSCs與一些治療因子的結(jié)合可以提高動物ALF的療效。所以，MSCs的聯(lián)合治療可能有很好的前景。

目前MSCs治療ALF的有效性受很多因素影響，包括組織來源、細(xì)胞傳代、移植途徑、移植時間、移植頻率、細(xì)胞劑量等，因此，MSCs應(yīng)用于治療ALF仍有許多困難需要克服。

參考資料：Panpan Yao, Liping Zhou, Lujie Zhu, Binjie Zhou, Qin Yu; Mesenchymal Stem Cells: A Potential Therapeutic Strategy for Neurodegenerative Diseases. Eur Neurol 12 August 2020; 83 (3): 235–241. https://doi.org/10.1159/000509268

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