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间充质干细胞在器官移植中发挥免疫抑制作用及机制探讨的研究进展

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第１０卷　第５期２０１９年９月Ｖｏｌ．　１０ Ｎｏ．　５Ｓｅｐ．　２０１９器官移植Ｏｒｇａｎ　Ｔｒａｎｓｐｌａｎｔａｔｉｏｎ

【摘要】 器官移植是终末期器官衰竭患者最有效的治疗手段。将间充质干细胞（MSC）用于器官移植已成

为细胞疗法的重要组成部分。然而，MSC发挥免疫抑制作用的机制还有待进一步地挖掘，且影响MSC发挥免疫

抑制作用的因素很多，这些原因导致MSC难以达到预期疗效。在本综述中将通过介绍MSC的免疫抑制作用及机

制、影响MSC发挥免疫抑制作用的因素以及MSC的临床应用等方面来阐述MSC在器官移植领域的研究进展。

【关键词】 间充质干细胞；器官移植；免疫抑制作用；凋亡；调节性T细胞；移植物抗宿主病

【中图分类号】R617，R392.4 【文献标志码】A 【文章编号】1674-7445（2019）05-0025-05·综述·

尽管当前同种异体移植物短期存活率已极大提高，但

如何使移植物长期存活仍是移植医师面临的一大挑战。器

官移植术后抗排斥反应仍然以联合应用钙神经蛋白抑制剂

（calcineurin inhibitor，CNI）、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白

（mammalian target of rapamycin，mTOR）抑制剂、抗增殖

剂等免疫抑制剂为主，不可避免地也抑制了受者的免疫系统，

导致不同程度的免疫缺陷，进而引发感染、恶性肿瘤等并

发症。此外，免疫抑制剂对慢性排斥反应不敏感，移植物

往往难以长期存活。因此，我们亟需一种新的抑制免疫排

斥反应的方法。

间充质干细胞（mesenchymal stem cell，MSC）来源

于发育早期的中胚层和外胚层，表达主要组织相容性复合

体（major histocompatibility complex，MHC）Ⅰ、CD90、CD105和CD73，不表达CD45、CD34、CD14、CD11b，

具有自我更新、多向分化和归巢的能力，在特定的环境下，

能够被诱导分化为神经、心脏、肝脏、骨、软骨、肌腱、

脂肪、上皮等多种组织细胞。有研究已经证实MSC具有免

疫抑制作用，可通过干扰抗原提呈细胞（antigen-presenting cell，APC）的激活和成熟、抑制T淋巴细胞的增殖、诱导

活化T淋巴细胞的凋亡、影响树突状细胞（dendritic cell，DC）的分化、成熟与功能来起免疫调节作用[1]。本文系

统地总结了影响MSC发挥免疫抑制作用的因素，并归纳了MSC治疗移植物抗宿主疾病（graft-versus-host disease，GVHD）和移植方面的临床应用。

1 间充质干细胞的免疫抑制作用及机制

MSC通过诱导调节性T细胞（regulatory T cell，

Treg）和调节性B细胞（regulatory B cell，Breg）的生成，

抑制效应细胞和记忆细胞的免疫应答，从而调节固有免疫

和适应性免疫。此外，MSC可以使调节性DC、Treg和Breg数目增加，诱导T淋巴细胞无能，从而调节机体免疫

功能[1-3]。Cho等[4]研究表明，骨髓MSC（bone marrow MSC，BM-MSC）可以使骨髓来源的巨噬细胞从M1型转

变为M2型，并促进M2型巨噬细胞增殖，增强巨噬细胞

抑制炎症的能力而削弱促炎能力。Vasandan等[5]研究表

明人BM-MSC与人巨噬细胞共培养时，人BM-MSC通过

分泌前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）将人巨噬细胞

的表型转变为M1型来杀灭侵入的病原体。此外，人BM-MSC还会将已活化的M1型巨噬细胞转化为M2型巨噬细胞，

从而减轻炎症反应[5]。人BM-MSC还被证实可以通过改变

自然杀伤（natural killer，NK）细胞的表型及细胞间接触等

方式抑制NK细胞的增殖和细胞毒性作用，并且在不同比

例共培养下均可通过细胞间接触和跨膜系统抑制恒定自然

杀伤T（invariant natural killer T，iNKT）细胞和γδT淋

DOI: 10.3969/j.issn.1674-7445.2019.05.025基金项目：国家重点研发项目（2018YFA0108304）；国家自然科学基金（81771721、81671583）作者单位：361101 厦门大学器官移植研究所作者简介：张礼翼，男，1993年生，硕士研究生，研究方向为器官移植与干细胞，Email：289443035@qq.com通信作者：齐忠权，男，1960年生，博士后，教授，研究方向为器官移植、免疫学及干细胞，Email：zqqi@xmu.edu.cn； 夏俊杰，男，1985年生，博士，高级实验师，研究方向为器官移植、免疫学及干细胞，Email：xia@xmu.edu.cn间充质干细胞在器官移植中发挥免疫抑制作用

及机制探讨的研究进展

张礼翼 仝彩玲 安珂 钟佳颖 于胜男 林清如 马云瀚 陈映宇 夏俊杰 齐忠权张礼翼等．间充质干细胞在器官移植中发挥免疫抑制作用及机制探讨的研究进展第５期·６１３·

巴细胞[6]。

有研究表明，当MSC旁分泌机制启动时，可通过直

接分泌抗炎细胞因子如转化生长因子（transforming growth factor，TGF）-β、白细胞介素（interleukin，IL）-6、IL-

10、吲哚胺2,3-双加氧酶（indolamine 2,3-dioxygenase，

IDO）、血管内皮生长因子（vascular endothelial growth

factor，VEGF）、细胞间黏附分子（intercellular adhesion

molecule，ICAM）、PGE2和表达抑制性共刺激分子如程

序性死亡配体（programmed death ligand-1，PD-L1）从而

影响免疫细胞的数量，达到抑制免疫反应的效果[7]。因

此，即使MSC在体内很快消失，这些细胞因子依然可以长

时间地抑制机体的免疫水平。有趣的是，在C57BL/6小鼠GVHD模型中，术后3 d通过静脉注射人BM-MSC至小鼠

体内，当人BM-MSC发生“凋亡”并被巨噬细胞吞噬后，

激活了人BM-MSC的免疫抑制效应机制，产生大量的IDO

导致脾脏和肺部的炎性浸润显著减少[8]。

2 影响间充质干细胞发挥免疫抑制作用的因素

MSC具有免疫抑制作用，但体内实验得到的结果却不

尽相同。本综述总结了5点可能影响MSC疗效的因素。首

先，细胞来源的差别导致了MSC疗效的差异。其次，MSC

的剂量依赖性仍然有待进一步研究。此外，当MSC通过动、

静脉及局部注射等途径到达体内后，在各种因素的调节下，

如氧气浓度和细胞因子的改变等使MSC的表型改变，这对MSC在体内的疗效有着极大的影响。另外，免疫抑制剂与

MSC的联合应用不一定会产生更好的疗效，这进一步增加

了干细胞疗法的复杂性。与此同时，MSC外泌体在抗原提

呈和免疫调节方面发挥关键作用。因此，了解这些因素对

于未来干细胞疗法的改进尤为重要。2.1 不同来源的间充质干细胞免疫抑制作用和机制存在

差异

不同物种来源的MSC影响免疫调节的方式不尽相同。

小鼠、大鼠、仓鼠、兔子和马来源的MSC可以通过诱导型

一氧化氮合成酶产生一氧化氮（nitric oxide，NO）使T淋

巴细胞失去反应性，而在人、猴子和猪的MSC中，对免疫

抑制起着重要作用的是IDO，其通过降解色氨酸和在微环

境中形成次级代谢物起到免疫抑制的作用[9]。同一物种不

同组织来源的MSC的免疫抑制作用和机制也存在差异。比

如，同种异体和自体人MSC均能诱导CD4+CD25+T淋巴细胞，

然而只有同种异体的人MSC可以使CD4+CD25+细胞毒T

淋巴细胞抗原（cytotoxic T lymphocyte antigen，CTLA）-4+

T淋巴细胞比例增加[10]。脂肪间充质干细胞（adipose MSC，AD-MSC）与BM-MSC相比，减少凋亡、纤维化和

炎症的因子更多，且AD-MSC高表达免疫球蛋白超家族成

员ICAM-1，可以在炎症刺激时表达上调[11]。在黏附和迁

移能力对比上人脐带间充质干细胞（umbilical cord MSC，UC-MSC）较人BM-MSC和来自小梁骨的MSC要强，且

较不易扩散[12]。此外，同一物种同一来源的MSC在不同时期也有不同的变化。通过对支气管肺泡灌洗，分离并培

养肺常驻MSC（lung resident MSC，LR-MSC）并进行基因

芯片测序发现其与人BM-MSC相比具有独特的细胞因子和

生长因子，同时在没有直接细胞间接触的情况下，LR-MSC

可以通过分泌可溶性介质如PGE2来抑制T淋巴细胞增殖

从而调节免疫[13]。因此，同种异体的人AD-MSC和人UC-MSC可能具有良好的临床应用前景。

2.2 间充质干细胞的剂量

研究表明，小鼠静脉注射MSC的数目通常为5×107/kg，

而人通过静脉注射可接受的MSC剂量通常为1~2×106/kg，

最多不超过1.2×107/kg，皮下注射和心肌注射的剂量为

1.2~6.0×106/kg[9]。与大鼠AD-MSC相比，大鼠BM-MSC

在体外呈现明显剂量依赖性，但大鼠AD-MSC会表现出更

强的免疫抑制性。大鼠血管化复合同种异体移植的结果表

明，无论是1×106/kg还是5×106/kg大鼠AD-MSC或者大

鼠BM-MSC，均可以联合0.5 mg/kg的他克莫司（tacrolimus，FK506）诱导免疫耐受[14]。在小鼠同种异体心脏移植中，

术前4 d分别尾静脉注射0.5×106/kg和1.0×106/kg供体来

源的小鼠BM-MSC，联合应用吗替麦考酚酯（mycophenolate mofetil，MMF）的供心生存期分别为（32 ±11）d和（27±

14）d[15]。以上的研究表明，移植物的生存期不一定与MSC的剂量呈正相关，所以目前尚无法明确MSC在体内

的剂量依赖性，仍待更多的实验进行验证，这或许是今后MSC研究的又一方向。

2.3 间充质干细胞的微环境

2.3.1 间充质干细胞与氧气浓度 Estrada等[16]研究发现低

氧环境可以通过限制氧化应激、DNA损伤、端粒缩短和染

色体畸变来延长BM-MSC的寿命，而正常的氧浓度下可诱

导氧化应激产生活性氧，使得细胞DNA和蛋白质被破坏。

同时，低氧可以在保留BM-MSC性质不变的情况下，大大

增强其免疫抑制作用。但同时低氧状态下的BM-MSC分化

能力和增殖能力会有所下降，这说明低氧状态下BM-MSC

的多向潜能性能够得到提高[17]。有趣的是，不同组织分离

出的MSC在低氧条件时的表现亦不相同，例如AD-MSC

在低氧状态的增殖能力会升高[18]。这些研究说明不同组织

来源的MSC的增殖、干性、免疫抑制作用可能也不尽相同，

但现无相关研究表明其具体差异。

缺氧诱导因子（hypoxia inducible factor，HIF）通路

是MSC在低氧条件下激活的关键信号通路，可以帮助保持

稳定的细胞形态。其中，HIF-1α和HIF-2α是对MSC有

保护作用的关键分子。Zhu等[19]研究表明HIF-2α通过MAPK/ERK通路提高人胎盘MSC的增殖能力，Lv等[20]研

究表明HIF-1α可能通过抑制p53途径提高大鼠BM-MSC

存活率，Liu等[21]研究表明HIF-1α可能通过核因子（nuclear factor，NF）-κB通路提高了大鼠BM-MSC的抗凋亡能力，

这均有助于促进细胞适应低氧状态。Lan等[22]研究表明低

氧诱导的小鼠BM-MSC和人牙龈源性MSC使抗炎细胞因

子表达增多，其机制可能是通过抑制促炎细胞因子肿瘤坏

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间充质干细胞在器官移植中发挥免疫抑制作用及机制探讨的研究进展

间充质干细胞在器官移植中发挥免疫抑制作用及机制探讨的研究进展

Vol. 10 No. 5

Sep. 2019第

10卷第

5期

2019年

9月器官移植

Organ Transplantation

•综述•

间充质干细胞在器官移植中发挥免疫抑制作用

及机制探讨的研究进展

张礼翼仝彩玲安珂钟佳颖于胜男林清如马云瀚陈映宇夏俊杰齐忠权

【摘要】 器官移植是终末期器官衰竭患者最有效的治疗手段。将间充质干细胞

(MSC )用于器官移植已成

为细胞疗法的重要组成部分。然而，

MSC发挥免疫抑制作用的机制还有待进一步地挖掘，且影响

MSC发挥免疫

抑制作用的因素很多，这些原因导致

MSC难以达到预期疗效。在本综述中将通过介绍

MSC的免疫抑制作用及机

制、影响

MSC发挥免疫抑制作用的因素以及

MSC的临床应用等方面来阐述

MSC在器官移植领域的研究进展。

【关键词】 间充质干细胞；器官移植；免疫抑制作用；凋亡；调节性

T细胞；移植物抗宿主病

【中图分类号】

R617, R392.4【文献标志码】

A【文章编号】

1674-7445 (2019) 05-0025-05

尽管当前同种异体移植物短期存活率已极大提高，但

如何使移植物长期存活仍是移植医师面临的一大挑战。器

官移植术后抗排斥反应仍然以联合应用钙神经蛋白抑制剂

(calcineurm inhibitor, CNI)、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白

(mammalian target of rapamycin, mTOR )抑制剂、抗增殖

剂等免疫抑制剂为主，不可避免地也抑制了受者的免疫系统,

导致不同程度的免疫缺陷，进而引发感染、恶性肿瘤等并

发症。此外，免疫抑制剂对慢性排斥反应不敏感，移植物

往往难以长期存活。因此，我们亟需一种新的抑制免疫排

斥反应的方法。

间充质干细胞

(mesenchymal stem cell, MSC )来源

于发育早期的中胚层和外胚层，表达主要组织相容性复合

体(

major histocompatibility complex, MHC ) I、

临床研究用人间充质干细胞质量评价

临床研究用人间充质干细胞质量评价

临床研究用人间充质干细胞质量评价

一、引言

人间充质干细胞（MSCs）由于其多向分化潜能、免疫调节特性以及易于体外培养等特点，被广泛用于临床研究。在众多疾病的治疗中，MSCs都展现出了巨大的潜力。然而，要确保其在临床研究中的有效性，首先需要对MSCs的质量进行严格控制和评价。本文将探讨如何评价临床研究用MSCs的质量。

二、MSCs的质量评价标准

1、细胞的纯度和活性：这是MSCs质量评价的核心指标。纯度是指MSCs中目标细胞的比例，而活性则是指MSCs的增殖能力和分化能力。

2、细胞的遗传稳定性：通过基因测序等方法，可以检测MSCs是否存在基因突变，以及是否存在潜在的致癌风险。

3、细胞的免疫调节特性：MSCs具有免疫调节特性，可以通过抑制免疫反应来降低排斥反应的风险。因此，评价MSCs的免疫调节特性也是非常重要的。

4、细胞的来源和生产过程：MSCs的来源和生产过程也会对其质量产生影响。例如，来自患者的自身MSCs可能比来自捐献者的MSCs更适合用于治疗。同时，生产过程中的质量控制，如无菌操作、细胞培养基的质量等，也会影响MSCs的质量。

三、MSCs质量评价的方法

1、细胞形态观察：通过观察MSCs的形态，可以初步判断其是否具有正常的形态学特征。

2、生长曲线测定：通过绘制MSCs的生长曲线，可以评估其增殖能力。

3、细胞表面标志物检测：通过检测细胞表面标志物，可以确定MSCs的纯度和活性。

4、染色体核型分析：通过染色体核型分析，可以评估MSCs的遗传稳定性。

5、免疫调节特性检测：通过检测MSCs对免疫反应的调节作用，可以评估其免疫调节特性。

6、生产过程质量控制：通过监控生产过程中的关键控制点，可以确保MSCs的生产过程符合质量标准。

四、结论 人间充质干细胞（MSCs）在临床研究中的应用前景广阔，但其质量评价是关键环节。通过对MSCs的纯度、活性、遗传稳定性、免疫调节特性以及生产过程的质量控制等多方面的评价，可以确保其满足临床研究的需求。未来，随着技术的不断发展，我们期待有更多的方法和标准应用于MSCs的质量评价，以推动其在临床研究中的应用。

骨髓间充质干细胞研究与应用概况

骨髓间充质干细胞研究与应用概况

骨髓间充质干细胞研究与应用概况

于雷;高俊玲

【摘 要】骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal cells,BMSCs)是当下热点研究对象之一。1867年德国病理学家Cohnheim教授[1]在研究创口愈合过程中发现骨髓中存在一种非造血系统的多潜能细胞,但研究因为条件原因未能深入。后来有研究者[2]在20世纪60年代开展一系列开创性研究,发现从骨髓中分离得到长梭状、成纤维细胞样的细胞群,在塑料培养皿中呈集落样贴壁生长;1987年,又发现这种骨髓单核细胞可在一定的条件下分化为成骨细胞、成软骨细胞、脂肪细胞和成肌细胞。培养增殖二十代后仍保有其多向分化的潜能。于是把这种多能细胞称为间充质干细胞(mesenchyma stem cell,MSC)。

【期刊名称】《华北理工大学学报：医学版》

【年(卷),期】2018(020)002

【总页数】5页(P164-168)

【关键词】骨髓间充质干细胞;肺纤维化;缺血性脑卒中

【作 者】于雷;高俊玲

【作者单位】[1]华北理工大学基础医学院,河北唐山063000;[1]华北理工大学基础医学院,河北唐山063000;

【正文语种】中 文

【中图分类】R329.2

骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal cells，BMSCs)是当下热点研究对象之一。1867年德国病理学家Cohnheim教授[1]在研究创口愈合过程中发现骨髓中存在一种非造血系统的多潜能细胞，但研究因为条件原因未能深入。后来有研究者[2]在20世纪60年代开展一系列开创性研究，发现从骨髓中分离得到长梭状、成纤维细胞样的细胞群，在塑料培养皿中呈集落样贴壁生长；1987年，又发现这种骨髓单核细胞可在一定的条件下分化为成骨细胞、成软骨细胞、脂肪细胞和成肌细胞。培养增殖二十代后仍保有其多向分化的潜能。于是把这种多能细胞称为间充质干细胞(mesenchyma stem cell，MSC)。因为MSC于骨髓中含量最多，所以通常所指的MSC即BMSCs。由于它们来自骨髓结构，又是支持造血干细胞生长的滋养层组成部分，因此也有人称其为骨髓基质干细胞。研究人员从骨骼肌、脂肪、脐带血、肺等组织中分离出MSC，相继应用于很多疾病模型当中，在组织工程、细胞移植和基因治疗等领域的研究相当广泛，如今BMSCs已是最常研究的MSC之一[3]。

isct_间充质干细胞_鉴定标准_理论说明

isct_间充质干细胞_鉴定标准_理论说明

isct 间充质干细胞 鉴定标准 理论说明

1. 引言

1.1 概述

在细胞治疗和再生医学领域，间充质干细胞（ISCT）作为一种重要的细胞资源，引起了广泛的关注。ISCT具有多向分化潜能、免疫调节作用及促进组织修复的能力，被认为是一种理想的干细胞来源。然而，由于缺乏统一和规范的鉴定标准，在实践应用中存在着不确定性和挑战。

1.2 文章结构

本文将对ISCT进行深入探讨，并重点介绍其鉴定标准的理论说明。文章包括以下几个部分：引言、ISCT间充质干细胞、鉴定标准理论说明、实践应用与挑战以及结论与展望。

1.3 目的

本文旨在系统梳理当前关于ISCT鉴定标准的理论知识，并探讨该领域面临的实践应用和挑战。通过对ISCT表面标记物使用、功能性特征评估方法以及分子生物学检测手段应用等方面原理的介绍，希望能够提供给读者一个全面的理论基础，并展望ISCT鉴定标准未来的发展方向。同时，对于临床转化前景展望、存在的问题与挑战以及解决方案和研究进展等方面也将进行讨论。

以上是本文“1. 引言”部分的详细内容。该部分概述了文章的主题和目的，并介绍了本文的结构。接下来将继续展开描述ISCT间充质干细胞及其鉴定标准相关内容。

2. ISCT间充质干细胞

2.1 定义与特征

ISCT（国际干细胞治疗学会）定义了间充质干细胞（MSCs）作为一类多潜能的成体干细胞，具有自我更新和多向分化的能力。这些细胞可以从不同来源获得，包括骨髓、脐带血、脂肪组织等。ISCT认为，MSCs应满足以下三个基本标准：1) 在培养条件下，MSCs应具备黏附能力；2) MSCs应表达特定的表面标记物，如CD73、CD90和CD105，并且在同时应该缺乏（或仅有极低水平）CD34、CD45、HLA-DR等造血和免疫相关标记物；3) MSCs应能够分化为成骨细胞、软骨细胞和脂肪细胞等不同种类的细胞。

此外，ISCT提出了额外的功能性特点来进一步确认MSCs。这些功能性特点包括：1) 免疫调节作用：MSCs可以抑制免疫反应，并通过调节T淋巴细胞、B淋巴细胞和自然杀伤细胞等免疫细胞的功能来达到免疫调节作用；2) 细胞迁移能力：MSCs具有从注射部位向受损组织迁移的能力；3) 分泌多种生物活性分子：MSCs可以产生多种生长因子、细胞因子和表观遗传调控因子，对损伤修复和组织再生具有重要作用。