摘要:間充質(zhì)干細胞可以通過(guò)旁分泌各種細胞因子減輕炎性反應和恢復腎臟損傷,以及通過(guò)調控免疫細胞維持免疫穩態(tài)。臨床前研究表明,間充質(zhì)干細胞對急性腎損傷、糖尿病腎病、狼瘡性腎炎及各種腎小球疾病動(dòng)物模型均有明顯的治療效果。臨床研究中也證明了間充質(zhì)干細胞治療人類(lèi)腎病是安全、有效的。間充質(zhì)干細胞療法揭開(kāi)了腎臟疾病領(lǐng)域新的生物治療模式。
干細胞在再生醫學(xué)展現的巨大治療潛力獲得了越來(lái)越多的關(guān)注,為各種炎性反應疾病和退行性病變提供了新的有效治療方式。間充質(zhì)干細胞是從各種組織分離的多能基質(zhì)細胞,是干細胞的一個(gè)分支。間充質(zhì)干細胞能夠通過(guò)多種方式如遷移至損傷部位、免疫抑制、抗氧化應激、促血管生成等特性發(fā)揮重要的作用。在腎臟疾病中,間充質(zhì)干細胞的研究也得到了越來(lái)越多的關(guān)注。本文總結了間充質(zhì)干細胞治療腎病的作用機制及干細胞治療腎臟疾病的臨床研究進(jìn)展。

間充質(zhì)干細胞的來(lái)源
干細胞根據其來(lái)源可分為:胚胎干細胞、誘導多能干細胞和成體干細胞。
MSCs是目前最受關(guān)注的成體干細胞,在骨髓、 脂肪組織、胎盤(pán)、臍帶、羊水、牙髓等不同部位都被分離出了MSCs,MSCs具有多種功能,包括分化能力、 免疫調節和促血管生成,使它們成為腎臟疾病治療的理想候選者。
間充質(zhì)干細胞的作用機制
間充質(zhì)干細胞的旁分泌作用:雖然最初提出MSCs可通過(guò)被誘導分化而參與 組織的再生修復作用,然而這種方式非常低效,大量的研究證明MSCs的旁分泌作用是其主要的機制,MSCs的旁分泌作用主要通過(guò)在損傷部位分泌大量的生物活性細胞因子(主要包括抗炎因子、趨化因子、生長(cháng)因子和細胞外囊泡) 而發(fā)揮治療作用。其他方面,MSCs分泌的血管內皮生長(cháng)因子、造血生長(cháng)因子對炎性反應損傷后的血管重塑至關(guān)重要。細胞外囊泡(EV)是MSCs衍生的膜封閉的顆粒,近期的研究發(fā)現在腎病的動(dòng)物模型中,EV可以通過(guò)多種機制發(fā)揮作用?,是治療腎臟疾病的一個(gè)新思路。

間充質(zhì)干細胞對免疫系統中的調控作用:間充質(zhì)干細胞對各種免疫細胞都有不同程度的影響。在固有免疫方面,間充質(zhì)干細胞分泌的細胞因子可以調控樹(shù)突狀細胞(DC)的成熟和遷移。間充質(zhì)干細胞還可以被活化的NK細胞分泌的干擾素γ( IN-γ)誘導釋放IL-10、IDO、PGE2等,抑制NK細胞的過(guò)度反應。間充質(zhì)干細胞對巨噬細胞的調控主要是誘導促炎型的M1型極化為抗炎型的M2型。在適應性免疫方面, 間充質(zhì)干細胞主要是通過(guò)分泌抗炎因子TGF-β、IL-10、IDO等抑制T細胞向促炎型Th1、Th17分化,促進(jìn)抗炎Treg細胞的分化 。
間充質(zhì)干細胞治療腎臟疾病的基礎和臨床研究進(jìn)展
間充質(zhì)干細胞治療急性腎損傷:急性腎損傷(AKl) 指腎功能突然下降,導致尿素和其他含氮廢物潴留以及細胞外液容量和電解質(zhì)失調。AKl中腎小管的損傷主要是由缺血性和腎毒性引起的l氧化應激和炎性反應,不同來(lái)源的MSCs通過(guò)多種機制對AKl實(shí)現保護作用。在抑制炎性反應上,主要是通過(guò)提高旁分泌抗炎因子來(lái)減輕腎臟組織的損傷。
基于大量關(guān)于間充質(zhì)干細胞治療急性腎損傷中的臨床前證據, 關(guān)于間充質(zhì)干細胞治療急性腎損傷的臨床試驗也得到了開(kāi)展(表1)。有研究開(kāi)展了關(guān)于MSCs預防AKl的Ⅰ期臨床試驗,5例患有潛在腎臟疾病的患者在心臟大手術(shù)后,為預防AKl的發(fā)生,在腎主動(dòng)脈輸注了MSCs, 患者腎功能在術(shù)后均未惡化。
而在另一項臨床試驗中,156例心臟手術(shù)后患有早期A(yíng)Kl的患者接受MSCs治療后在腎損傷方面并沒(méi)有觀(guān)察到明顯的恢復信號。當然這可能由于MSCs治療效果不如預防效果或者被持續的腎損傷所掩蓋。
2021年,美國研究團隊在《干細胞轉化醫學(xué)》上發(fā)布了一項Ib期臨床試驗結果,初步證實(shí)新型離體使用的間充質(zhì)干細胞產(chǎn)品(SBI-101)在嚴重急性腎損傷患者中的安全性和有效性。

這項研究表明,使用該間充質(zhì)干細胞治療產(chǎn)品后可引發(fā)免疫治療反應,觸發(fā)機體從組織損傷到組織修復的加速轉換。這是一種潛在的生物給藥范例,可以確保間充質(zhì)干細胞的持續活性和免疫調節作用。

間充質(zhì)干細胞治療糖尿病腎?。?/strong>糖尿病腎?。―N) 是糖尿病患者最嚴重的并發(fā)癥之一,也是導致終末期腎病的主要原因之一。免疫炎性反應是DN持續發(fā)展的驅動(dòng)因素,炎性因子的釋放促進(jìn)巨噬細胞浸潤腎小球和間質(zhì),與DN的惡化程度密切相關(guān)。有研究發(fā)現BM-MSCs可以通過(guò)激活轉錄因子EB來(lái)調節巨噬細胞的分化以抑制小鼠DN的進(jìn)展。類(lèi)似的研究結果也表明在DN大鼠中MfSCs可以減輕腎臟的巨噬細胞浸潤,下調IL-6、MCP-1、TNF-α、IL-1β等炎性因子的分泌。除了聚焦于巨噬細胞外,T細胞也被認為在DN進(jìn)展中扮演著(zhù)重要的角色,研究表明在DN大鼠中,MSCs可以通過(guò)抑制DC的成熟來(lái)影響T細胞的增殖和活化,從而改善腎臟局部炎性反應和纖維化。
相較于大量的基礎研究,目前只有少數臨床試驗報告了間充質(zhì)干細胞治療糖尿病腎病的安全性和治療作用(表1)。一項針對DN的多中心RCT的臨床試驗采用MSCs相關(guān)產(chǎn)品———骨髓來(lái)源的間充質(zhì)前體細胞(MPCs)進(jìn)行治療,入組的30例患者在12周隨訪(fǎng)中,MSCs組顯示出更穩定的血漿清除率(mGFR)和腎小球濾過(guò)率(eGFR)。雖然沒(méi)有表現出顯著(zhù)的治療效果,但沒(méi)有患者產(chǎn)生針對供體HLA的持續抗體和發(fā)生不良事件。
間充質(zhì)干細胞治療狼瘡性腎炎:50%的系統性紅斑狼瘡( SLE)患者都會(huì )出現狼瘡性腎炎(LN),多達10%的LN會(huì )進(jìn)展為終末期腎病?。LN被視為一種典型的免疫復合物腎小球腎炎,其特征是針對核抗原的自身抗體導致腎臟受累。一項納入28項動(dòng)物實(shí)驗的薈萃分析顯示,在狼瘡腎炎動(dòng)物模型中,不同來(lái)源的MSCs的治療都顯著(zhù)降低狼瘡小鼠的ds-DNA、ANA、SCr、BUN、 蛋白尿。MSCs治療組的炎性因子IL-2、IL-12、IL-17和IFN-γ也較對照組有一定程度的降低?。不僅如此,MSCs相較于常規免疫抑制治療也展現了更好的效果,在對照環(huán)磷酰胺(CTX)的研究中觀(guān)察到,MSCs組較CTX治療組能夠更好地恢復腎功能,表現為MRL/lpr小鼠血清和尿肌酐水平正?;?。?
基于動(dòng)物實(shí)驗取得的大量令人鼓舞的結果,間充質(zhì)干細胞治療狼瘡性腎炎的臨床試驗也相應得到了開(kāi)展(表1)。最早開(kāi)展的LN臨床試驗選用BM-MSCs治療4例難治性SLE青年患者,在12-18個(gè)月的隨訪(fǎng)期間,所有患者腎功能損傷均得到緩解,血清C3降低。有更大樣本量的研究納入了81例活動(dòng)性和難治性L(fǎng)N患者進(jìn)行BM-MSCs和UC-MSCs的治療,在12個(gè)月的隨訪(fǎng)中,60.5%患者的腎臟炎性反應得到緩解。
在另一項臨床試驗中,50%患者的腎臟炎性反應在BM-MSCs治療后的第4年得到完全緩解,僅5例患者(6%)死于非治療相關(guān)事件,更進(jìn)一步驗證了MSCs的長(cháng)期有效性和安全性。
間充質(zhì)干細胞治療原發(fā)性腎小球疾病
腎小球腎炎(GN) 常由各種病因誘發(fā)的自身免疫反應引起,是導致終末期腎病 的常見(jiàn)原因。相較于A(yíng)Kl、DN、LN,MSCs在腎小球疾病的研究沒(méi)有得到太多的關(guān)注,可能由于GN通常起病隱匿,治療效果需要較長(cháng)周期的驗證,難以確定最佳治療時(shí)機。
間充質(zhì)干細胞治療抗腎小球基底膜(anti-GBM)腎炎:腎小球腎炎中最嚴重和進(jìn)展最快的病理類(lèi)型是以腎小球新月體形 成為主的抗腎小球基底膜腎炎,常會(huì )在短期進(jìn)入終末期腎病。其主要機制是其針對基底膜Ⅳ型膠原蛋白α-3鏈的循環(huán)抗體與基底膜結合并引發(fā)炎性反應。有研究首先報道了hBM-MSCs在患有anti-GBM腎炎的Wistar-Kyoto大鼠發(fā)病早期的治療作用,hBM-MSCs顯著(zhù)降低了anti-GBM腎炎大鼠的尿蛋白水平和血清肌酐水平,減少了腎小球新月體形成,其治療機制可能與調控Th1/Th2和Th17/Treg細胞的平衡、抑制過(guò)度的免疫炎性反應有關(guān)。這些發(fā)現推動(dòng)了轉基因MSCs作為新的方式靶向治療腎臟疾病。
間充質(zhì)干細胞治療系膜增生性腎小球腎炎(MsPGN):MsPGN是一種以系膜細胞增生及系膜基質(zhì)增多為主要病理 特征的腎炎,抗Thy1.1腎炎是最經(jīng)典的MsPGN動(dòng)物模型,通過(guò)注射抗Thy1.1單克隆抗體可特異性識別大鼠腎小球系膜細胞表面Thy1.1分子,進(jìn)而導致補體依賴(lài)性系膜溶解和腎小球內炎性細胞浸潤及明顯的蛋白尿產(chǎn)生。
有研究表明通過(guò)腎動(dòng)脈注射BM-MSCs可以顯著(zhù)改善Thy1腎炎的系膜細胞溶解, 并降低蛋白尿的水平。在另一項研究中,胎膜來(lái)源的MSCs移植Thy1大鼠后抑制系膜細胞的增殖、巨噬細胞浸潤分子的表達。系膜基質(zhì)積聚以及細胞外基質(zhì)相關(guān)分子的表達。
間充質(zhì)干細胞治療局灶節段性腎小球硬化(FSGS):FSGS是由對足細胞有損傷的循環(huán)因子、藥物、毒物所引起的腎小球疾病,主要的病理特征是彌漫或者階段性的足突消失。有研究表明在腎小球疾病模型中BM-MSCs可以通過(guò)調節腎臟中的Th1向Th2細胞分化來(lái)實(shí)現對足細胞的保護。MSCs用于治療腎小球腎炎的臨床研究并不多,大多是一些病例報道。?
有研究報道了一例自體BM-MSCs治療抗中性粒細胞胞質(zhì)抗體(ACNA)相關(guān)腎血管炎的臨床研究,一例73歲男性ACNA患者在經(jīng)歷利妥昔單抗治療伴發(fā)嚴重的自身感染和標準免疫治療無(wú)效后選擇 了自體BM-MSCs移植,12個(gè)月的隨訪(fǎng)中,患者在沒(méi)有其他任何治療方式干預的情況下達到了臨床緩解。
另有報道一例13歲男孩在腎移植后出現了FSGS,鑒于免疫抑制劑治療后的腎毒性作用所引起的腎小管萎縮和間質(zhì)纖維化,患者接受了同種異體BM-MSCs移植,22個(gè)月的隨訪(fǎng)顯示,循環(huán)免疫炎性因子減少并且無(wú)不良事件發(fā)生。當然,從這些單一的病例中尚不能得出多種MSCs對GN明確有效的結論,更多GN患者大型隊列的建立將有助于MSCs在該領(lǐng)域臨床研究的進(jìn)展。
總結與展望
大量臨床前研究都證實(shí)了間充質(zhì)干細胞在腎臟疾病具有保護作用,免疫調節被認為是一個(gè)很重要的治療機制,包括抗炎、抗氧化和抗細胞凋亡的作用。目前的關(guān)鍵在于如何最大限度地發(fā)揮MSCs的治療效果,迄今已經(jīng)提出了幾種提高間充質(zhì)干細胞治療效率的方法,如預處理(生理、藥物、物理)和基因修飾。經(jīng)過(guò)一定方式預處理后的MSCs比常規的MSCs有著(zhù)更好的治療效果,如缺氧刺激后的MSCs在治療Thy1腎炎中可以更加有效地減少腎小球細胞凋亡和炎性反應。
此外,MSCs的治療時(shí)間點(diǎn)是一個(gè)關(guān)鍵,MSCs在大多數動(dòng)物實(shí)驗中都顯示出了一定的療效,但是大多數的治療都是在疾病模型的早期開(kāi)展的, 而對MSCs長(cháng)久的影響關(guān)注較少,有研究顯示在動(dòng)物模型的病情后期,MSCs向脂肪異常分化并發(fā)生纖維化,這可能是MSCs遠期的不良影響。
在臨床試驗方面,盡管間充質(zhì)干細胞所取得的效果仍然存在爭議,但間充質(zhì)干細胞的安全性和低致敏性得到了驗證。還有一點(diǎn)需要考慮的是,在大多數腎病的治療中常會(huì )聯(lián)合免疫抑制劑和糖皮質(zhì)激素,而在臨床試驗中發(fā)現標準劑量的免疫抑制劑和糖皮質(zhì)激素會(huì )干擾間充質(zhì)干細胞功能,但不影響其免疫抑制特性?。所以在聯(lián)合使用免疫抑制藥物、糖皮質(zhì)激素和間充質(zhì)干細胞之前,應考慮以上問(wèn)題。?
除此之外,臨床試驗中還有許多關(guān)鍵問(wèn)題尚待解決,包括確定最佳 細胞類(lèi)型、給藥途徑和時(shí)機,以及細胞劑量和次數??傊?,如何更加有效地發(fā)揮間充質(zhì)干細胞的治療作用還亟待于今后更多的研究。
主要參考資料: 楊蘊釗,石美涵,周誠,等. 間充質(zhì)干細胞在腎臟疾病治療中的應用進(jìn)展[J]. 基礎醫學(xué)與臨床,2023,43(1):30-37. DOI:10.16352/j.issn.1001-6325.2023.01.0030.
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