骨髓间充质干细胞治疗慢性肾脏病研究进展_张乐航

海南医学2016年3月第27卷第6期HainanMedJ,Mar.

2016,Vol.27,No.6

骨髓间充质干细胞治疗慢性肾脏病研究进展张乐航，蒋红樱，白彝华，梁家瑞，赵安佩，窦丽娜(昆明医科大学第二附属医院肾内科，云南昆明650101)

【摘要】慢性肾脏病(CKD)发病率逐年升高，有效治疗手段缺乏，患者在疾病终末期需接受肾替代治疗。目前，干细胞疗法作为研究热点已被运用于修复多种受损组织器官。研究表明骨髓间充质干细胞(BMSCs)对慢性肾脏病的治疗也起到了确切效果，具有一定治疗前景，且可与多种因素联合治疗显著提高疗效。本文就近年来骨髓间充质干细胞在治疗慢性肾脏病研究进展做一综述。【关键词】慢性肾脏病；骨髓间充质干细胞；肾替代；干细胞疗法【中图分类号】R692【文献标识码】A【文章编号】1003—6350（2016）06—0968—05

Researchprogressofbonemarrow-derivedmesenchymalstemcellsinthetreatmentofchronickidneydisease.ZHANGYue-hang,JIANGHong-yin,BAIYi-hua,LIANGJia-rui,ZHAOAn-pei,DOULi-na.DepartmentofNephrology,theSecondAffiliatedHospitalofKunmingMedicalUniversity,Kunming650101,Yunnan,CHINA【Abstract】Chronickidneydisease(CKD)isakindofcommonclinicaldiseasewithrisingmorbidity.However,noeffectivetherapymodeshavebeendevelopedtotreatCKD.Thepatientshavetoacceptcontinuousrenalreplacementtherapyattheendstageofthedisease.Atpresent,stemcelltherapiesastheresearchfocushavebeenappliedtorepairmanydamagedtissuesandorgans.Thecurativeeffectofbonemarrow-derivedmesenchymalstemcells(BMSCs)onCKDhasalsobeenreportedbyresearchers.BMSCsasapromisingtherapeuticmethodcanalsobecombinedwithotherfactorstoachievebettertreatmenteffect.ThispaperreviewstheprogressinresearchonroleofBMSCsinthetreatmentofCKDinrecentyears.【Keywords】Chronickidneydisease(CKD);Bonemarrow-derivedmesenchymalstemcells(BMSCs);Renalre-placement;Stemcelltherapy

基金项目：云南省科技厅-昆明医科大学应用基础研究联合专项(编号：2012FB047)；云南省教育厅科学研究基金重点项目(编号：2012Z083)通讯作者：蒋红樱。E-mail:1627248965@qq.com

·综述·慢性肾脏病(Chronickidneydisease，CKD)已经成为世界各国面临的公共卫生问题，给国民及政府带来了巨大痛苦和沉重负担。目前对CKD的治疗有一定的局限性，患者在终末期肾病(Endstagerenaldis-ease，ESRD)阶段需接受肾替代治疗，存在花费高及多种并发症等问题。有效延缓慢性肾衰竭进展，促进肾组织修复已成为肾脏病研究的重要领域。新型生物制品的开发，特别是干细胞技术的开发应用，成为了国内外的研究热点。研究发现采用间充质干细胞(Mesenchymalstemcell，MSC)治疗有益于肾脏的修复，甚至有望阻断或逆转肾脏纤维化的进程。本文就骨髓间充质干细胞治疗CKD的研究进展做一系统综述。1慢性肾脏病发病机制及治疗现状CKD是由多因素多通路导致的病理生理改变，其发病机制目前尚未完全阐明，一般认为肾小球血流动力学异常(肾小球高灌注、高滤过)、肾性蛋白尿、单核细胞在间隙的沉积、细胞因子及微环境的作用、肾炎性T淋巴细胞浸润所致免疫炎性损伤、上皮细胞-间叶细胞向纤维母细胞的转化而最终出现肾间质纤维化，最终形成的肾纤维化病理改变在临床上表现为ESRD。有研究表明，显微镜下的肾钙质沉着症广泛存在于CKD患者中，认为酸解平衡和矿物质代谢紊乱与CKD发病机制相关[1]。对慢性肾脏病发病机制的阐明有利于找到作用靶点，寻找更加安全有效的治疗方案。目前对CKD的治疗缺乏有效措施。在疾病早期，血管紧张素转换酶抑制剂(Angiotensin-convertingen-zymeinhibitor，ACEI)、血管紧张素Ⅱ受体阻滞剂(An-giotensinreceptorblocker，ARB)被认为可有效降低尿蛋白，保护肾功能。当肾功能进展，ACEI、ARB类药物不适于运用，临床治疗相对被动。近年来，干细胞疗法作为研究热点，被认为能有效治疗急性肾损伤(Acutekidneyinjury，AKI)[2]。骨髓间充质干细胞作为

干细胞疗法中最受关注的明星之一，也已经被证明在CKD治疗上有确切疗效[3-6]。

2骨髓间充质干细胞的特点

骨髓间充质干细胞(Bonemarrow-derivedmesen-chymalstemcells，BMSCs)是指位于骨髓基质，起源于中胚层，具有多项分化潜能及自我更新能力的原始细胞。间充质干细胞(Mesenchymalstemcells，MSCs)可分化为能分泌促红细胞生成素的纤维母细胞样细胞、周皮细胞及内皮细胞[7-8]。BMSCs除了能分化为

多种间充质来源、内胚层来源、外胚层来源细胞外，还可调节多种细胞因子水平[9]。与其他干细胞相比，

BMSCs更容易从体内获得充足的细胞数量，其低免

doi:10.3969/j.issn.1003-6350.2016.06.038··968海南医学2016年3月第27卷第6期疫原性使其更适用于同种异体细胞移植方案。这些细胞可以从骨髓内分离出来，并且能通过基因转染进行改良，同时也能够避免使用胚胎干细胞中存在的伦理问题[10]。BMSCs的上述特征和优势，为其对

CKD的治疗的可行性及合理性奠定了一定基础。3骨髓间充质干细胞治疗慢性肾脏病的机制

MSC可作用于不同种类的CKD动物模型，在一定程度上改善蛋白尿、降低血肌酐水平，改善肾纤维化[11]、巨噬细胞侵润[6]，减少促炎症细胞因子。但这些

修复过程的作用机制尚未明确，可能与以下几个方面有关：3.1迁徙和归巢同种异体或自体BMSCs通过外周血管输注或经介入操作直接注入肾血管后，可通过迁徙和归巢聚集在受损肾组织从而发挥修复作用。目前已证明移植的MSC在肾损伤模型中具有归巢至肾小球、间隙组织、小管周毛细血管及肾小管的能力[12]。

3.1.1炎症信号趋化作用Huuskes等[13]研究发

现，BMSCs通过静脉输注入单侧输尿管结扎肾损伤小鼠，采用生物发光成像技术追踪移植细胞，在移植后1h，可见BMSCs归巢于损伤肾脏或者同时归巢于肺脏和肾脏；在移植后24h，大部分BMSCs迁徙至损伤肾脏，保持至36h。对比假手术小鼠组，单侧输尿管结扎肾损伤小鼠组中BMSCs在肾脏内停留的时间更长，数量更多。此现象说明BMSCs本身有迁徙和归巢受损肾脏的能力，这可能与受损肾脏发出的炎症信号的趋化作用相关。3.1.2CD44与透明质酸共同作用有研究通过体外实验及活体实验表明[12]MSCs迁徙入受损肾脏是由肾脏透明质酸及其受体(即表达在MSCs的CD44)共同调节：其体外实验中证明透明质酸对CD44+-BMSCs有趋化作用，且这一作用与透明质酸浓度梯度有关；研究中分别取自CD44+或CD44-/-小鼠骨髓的间充质干细胞(CD44+-BMSCs或CD44-/--BMSCs)植入甘油诱导肾损伤小鼠体内，注射移植24h，CD44+-BMSCs即被探测出存在于损伤肾的肾皮质中，而整个过程仅有极少的CD44-/--BMSCs被证明存在于损伤肾的肾皮质中。实验还证明，若使用CD44抗体或可溶性透明质酸对BMSCs经行预处理，可减弱BMSCs在体内的迁徙与归巢作用。3.1.3相关细胞因子与其受到的相互作用基质细胞衍生因子1(Stromalcell-derivedfactor-1，SDF-1)与其受体CXCR4的特异性结合对调节循环中的原始细胞补充入缺血组织有重要意义[14]。我研究团队[15]通过鼠尾静脉向阿霉素诱导SD大鼠肾衰模型输注同种异体BMSCs，在移植后不同时间点检测大鼠肾脏组织中SDF-1mRNA及蛋白的表达情况，并观察BMSCs在大鼠肾脏组织的分布情况及肾脏病理改变，研究表明BMSCs在肾组织中的分布随SDF-1表达增加而增加，且肾脏病理提示肾小管及间质损伤也相应减轻，提示受损肾脏SDF-1的表达参与移植干细胞在体内的迁移。研究表明缺氧诱导因子(Hypoxia-induc-iblefactor1，HIF-1)可上调BMSCs血管内皮生长因子受体1(Vascularendothelialgrowthfactorreceptor1，VEGFR1)的表达，后者与血管内皮生长因子(Vascularendothelialgrowthfactor，VEGF)的共同作用可能对BMSCs的迁徙及损伤组织新生血管的形成有关[16]。3.2直接分化为肾实质细胞BMSCs具有分化为肾实质细胞的能力。早在2004年就有研究表明MSC具有分化为肾小管上皮细胞的能力，可促进肾小管再生，MSC经过迁徙和归巢进入受损肾脏，直接分化为肾实质细胞代替受损细胞，修复受损肾脏的结构和功能[17]。但这种机制是否在肾脏的修复过程中起到主导作用仍未明确。几年后，有研究证实来源于移植BMSCs的肾小管上皮细胞仅占移植数量的少数[18]，这一结论提示其他机制存在的可能。MSCs可能嵌入肾实质细胞直接产生新的肾小管细胞，但此行为是相对低效的。3.3旁分泌机制BMSCs通过旁分泌机制发挥有效的抗炎和抗纤维化的作用，通过减少疾病相关的炎症和纤维化改善肾功能[5-6]。3.3.1释放微泡一些研究已经证明，MSCs释放的微泡(Microbesicles，MVs)可有效治疗缺血再灌注导致的急性肾损伤和后续发生的慢性肾损害[19-20]。值得一提的是，有研究证明MVs内含有具有功能的信使核糖核酸及微小核糖核酸分子，由此说明，MVs在活体内可能通过在细胞间传递蛋白质、核糖核酸，发挥细胞间的通讯功能[21]。BMSCs可能主要通过释放MVs行使旁分泌功能。3.3.2提高保护性细胞因子分泌水平体外研究[22]表明，MSCs能诱导一些重要营养因子的表达如