干细胞移植治疗急慢性肝衰竭的最新进展

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作者：沈晓文作者单位：214002 江苏无锡，无锡第二人民医院影像科
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          【摘要】  逐步替代或重建受损的肝组织结构是肝细胞移植治疗肝病的最终目的。骨髓干细胞可以演变成为与其组织发育或再生来源无关的细胞类型，即骨髓干细胞的可塑性（plasticity）。骨髓干细胞分化为肝实质细胞的发现提示它可能参与了体内肝组织细胞的再生及损伤的修复与替代，而这一进程与肝细胞移植的作用机制类似，本文就近年来的有关研究进行综述。 ' z0 G- r& j% L% n' H
          【关键词】肝细胞移植；骨髓干细胞
1 K, D: s. r2 ~2 X                   1肝细胞移植的优势与缺陷) f: P, k! v  l4 K, O' a* c1 B1 ]; T
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对于各种终末期肝病,原位肝移植（OLT）理论上应是最为理想的治疗选择，但是供体的紧缺以及OLT后随之带来免疫排斥反应与高额的治疗费用等又成了一个新的社会问题。因此，寻求一种简便的、安全有效的OLT的替代治疗方案是临床迫切需要解决的问题。肝细胞移植是20世纪70年代发展起来的一项细胞工程技术。它与原位肝移植比较，具有操作简单、可重复进行、一肝可以多用、供肝细胞免疫原性低且可冻存、移植失败或产生免疫排斥对受体影响小等优点，此外，肝细胞在体外还可以进行基因修饰，是一个良好的基因治疗载体。近年来，骨髓干细胞移植在理论与技术方面均取得了很大进展，在许多方面都呈现出成为OLT替代治疗方案的潜力。研究证实［1～3］：少量移植的肝细胞通过体内增殖可达以下目的：（1）先天肝脏代谢缺陷的纠正；（2）暂时的肝功能支持；（3）受损肝实质的替代。然而，由于免疫排斥或凋亡等因素的存在，移植肝细胞很难得到满意的增殖，除某些先天肝脏代谢缺陷可通过肝细胞移植得到满意的纠正外，肝功能支持的时间及受损肝实质的替代的程度不甚理想，因此，肝细胞移植的应用多被局限于通往原位肝移植桥梁作用的发挥。另一方面,供体肝细胞来源受限也需要一系列行之有效的肝细胞体外增殖方法。
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　　2骨髓干细胞的可塑性的存在及其意义2 d) c' l$ n6 L
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造血干细胞（hemtopoieticstemcell,HSC）、间充质干细胞（mesenchymalstemcell,MSC）是骨髓干细胞的主要组成部分。研究证实［4，5］，骨髓细胞能在一定条件下转化为神经细胞、肌肉细胞、骨组织细胞、肝实质细胞等其他组织细胞，胚胎发育学上神经细胞、肝实质细胞源于外胚层，属上皮组织,而骨髓源于中胚层，属间叶组织，所以这种转化被称为横向分化，即骨髓细胞的可塑性。体外培养人骨髓细胞中的MSC，在不同的条件下与正常的形态与结构相似的肌肉细胞、骨组织细胞、脂肪细胞等［6］，而体外培养大鼠骨髓细胞,在肝细胞生长因子的诱导下向肝细胞的方向分化，在转录和翻译水平都检测到了白蛋白及甲胎蛋白的表达［7］。HSC和MSC都是处于不同的发育阶段及不同发育方向、且可以来源于成年动物的骨髓的干细胞。目前依靠表面标志来鉴别两种细胞很难反映出干细胞的生物学特性，现有技术也不可能做到完全分离两种细胞。因此，尽管许多相关研究做了大量前期工作，在体内外骨髓细胞横向分化前尽可能地分离纯化HSC或MSC。但严格意义上研究中的HSC或MSC的可塑性应被描述主要为骨髓干细胞的可塑性。体外诱导骨髓干细胞的横向分化明确了其可塑性的存在。但有关资料中体内的这种转化发生在病理条件下，比如梗死心肌中骨髓细胞分化成心肌细胞，正常生理情况下体内是否存在骨髓干细胞横向分化还没有得到证实［8］。再者，骨髓干细胞横向分化作为一种现象存在，是否具有实际应用价值取决于细胞的转化量［9］，而真正意义上转化是完全功能上的转化（fullfunctionalconver-sion），完全功能上的转化的基础是完全组织结构上的转化，只靠现有的几个细胞的表面标志或基因的表达尚不足以说明骨髓干细胞真正意义上转化。成熟个体干细胞参与组织损伤的修复可能存在两种方式：（1）相应组织内固有的干细胞参与修复；（2）组织损伤动员骨髓释放造血干细胞。后者通过血液循环到达该组织，在特定的环境下增殖、分化，最终转化成为该组织细胞，以完成结构与功能的重建，而后者在某些条件下有可能起主导作用。由于克隆人体以及应用人类胚胎的研究受到限制，而骨髓干细胞可直接来源于成人的骨髓或外周血，采集方便，不存在伦理上的争议，作为专能干细胞的生物学特性及优势，使其有可能成为胚胎干细胞的理想替代［10］。
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" [/ a& n' e& }4 f　　3骨髓干细胞的可塑性与肝细胞移植的关系/ t; C" [7 g3 [+ V% k2 _+ L

1 D, @  ?+ X* ?& X- o3 ]6 J; Y移植肝细胞的增殖与肝再生微环境关系密切，骨髓干细胞可以在体内横向分化为肝细胞。同样这种转化也需要肝再生微环境的存在。肝炎、肝硬化及肝癌等肝脏疾病的治疗一直是一个全球性难题，肝细胞移植为以上难治性肝病开拓了新的治疗途径。骨髓干细胞移植治疗血液系统疾病已积累了几十年的临床经验，而其作为肝基因治疗的细胞载体具有肝细胞不可替代的优势。骨髓干细胞的可塑性使其有可能替代肝细胞移植来治疗肝脏疾病。Petersen等［11］最早发现接受骨髓移植的鼠肝内存在骨髓来源的肝细胞，并证实在肝损伤13天后，约有106个肝细胞为骨髓来源，占大鼠肝细胞总数700106的1/700。其后Theise等［12］又在大鼠骨髓移植2～6个月后发现：受体肝内约有0.76%～2.2%的肝细胞来源于骨髓细胞。之后，Theise等和Alison等［13，14］相继报道这种现象同样也存在于人类体内，而Theise更发现：在接受骨髓移植和肝移植病人的肝内，约4%～43%的肝细胞和4%～38%的胆管细胞来源于骨髓干细胞的横向分化，而这种细胞的转化量似有随肝脏损伤的程度和时间的增加而增加的倾向。在转化肝细胞功能发挥的研究方面，纯化HSC移植重建了酪氨酸血症模型大鼠肝脏的生化功能，使受体病情得到基本缓解。以上研究证实：肝内能够存在数量可观的源于骨髓干细胞转化的肝实质细胞，但是对于肝炎肝硬化患者来说，这些细胞发挥的功能如何？是否达到了完全意义上的转化还需进一步的研究加以证实。如何促进这种骨髓干细胞在肝内的完全意义上转化，以更有效改善病变肝组织的结构和功能将成为今后相关研究的重中之重。可以设想,利用骨髓干细胞移植治疗肝炎、肝硬化及肝癌等难治性肝病，不仅有利于病人造血功能、免疫功能的重建，而且有助于受损肝实质的替代，使肝功能得到改善，并为以肝实质病变为主的肝脏终末期疾病开辟一条新的治疗途径［15］。
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　　4结语
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骨髓干细胞可塑性机制的研究对肝病治疗的意义不仅在于替代肝细胞移植，而且还在于可以在早期即可利用骨髓修复肝脏损伤，并为干细胞工程、肝组织工程提供相应的实验及理论依据。纯化骨髓干细胞替代成熟肝细胞进行移植治疗肝病的研究已经开展，但体外诱导骨髓干细胞横向分化为肝细胞，并为人工肝提供细胞供体的研究尚未展开，但可以相信，随着人们对骨髓干细胞横向分化机制认识的逐步深入，骨髓干细胞将替代成熟肝细胞而成为肝细胞移植或体外人工肝脏的一种新来源。
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