间充质干细胞免疫调节作用的研究进展_罗成凤

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中国免疫学杂志 2013 年第 29 卷
过共培养发现，羊膜来源的多能性干细胞能通过细 胞与细胞之间的接触来抑制有丝分裂原刺激引起的 外周血单核细胞的增殖。Zhang 等［32］的研究发现， 胎盘来源的间充质祖细胞能抑制外周血与脐带血中 T 细胞的增殖。Hwang 等［33］通过 Real-time PCR 及 Western blot 证实正常早孕组蜕膜间充质干细胞胞 内 sICAM-1 含量及条件培养基中 SDF-1 含量比子痫 前期患者蜕膜间充质干细胞表达高。进一步研究发 现 SDF-1 通过与蜕膜 MSC 上的趋化因子受体 CXCR4 结合而募集 MSC 到母胎界面局部而发挥免疫 调节的作用。多年来人们从不同的角度研究母-胎 界面发生的生物学事件，以阐述母-胎免疫调节的机 制，但迄今为止母胎免疫耐受的确切机制仍然不甚 明了。MSC 在母胎界面所起的调节作用，可能为母 胎免疫耐受学说提供一个新的视角。
间充质干细胞（ Mesenchymal stem cell，MSCs）
脂肪细胞等。Macias 等［7］从终末期的胎盘中提取
是一类具有多向分化潜能及免疫调节作用的细胞。 出蜕膜间充质干细胞，从形态学、表型、生长特性、核
其来源丰富，几乎存在于所有的组织，如骨髓、脂肪、 型、分化能力等方面证实，蜕膜来源的 MSC 比胎盘
1． 3 MSC 的营养作用 近年来，关于 MSC 具有营 养作用的报道越来越受到关注。Ankrum 等［8］报道，
其用于治疗移植排斥反应、自身免疫性疾病等，本文 MSC 移植后，通过分泌大量的营养分子如细胞外基
将近年来有关间充质干细胞的免疫调节作用在此做 一综述。
1 间充质干细胞的生物学特性
质糖 蛋 白、细 胞 因 子、生 长 因 子 等 促 进 组 织 修 复。 Van 等［9］也报道在损伤的急性期，MSC 通过其营养 作用来促进损伤组织的重建。Wu 等［10］将骨髓来源
1． 2 MSC 的增殖与分化能力 MSC 是一类能贴壁 生长的，成 纤 维 样 的 细 胞，具 有 向 中 胚 层 分 化 的 能 力。能够快速增殖，在合适的诱导条件下能够分化 为各种组织细胞，如成骨细胞、软骨细胞、神经细胞、
2 间充质干细胞发挥免疫调节作用的机制 研究
MSC 是一类具有免疫调节作用的细胞，大量的 文献报道了其发挥免疫调节作用的机制。研究发现
等［23］研究发现胎盘 MSC 能通过产生 IDO 来抑制同 源性 T 淋巴细胞的增殖。Najar 等［24］研究认为 MSC 对 T 细胞增殖产生免疫抑制作用主要与其表达 COX1 / COX2 有关，这两种酶能诱导 PGE2 的产生而 发挥作用，用 PGE2 抑制剂吲哚美辛阻断 PGE2 的合 成时，T 淋巴细胞的增殖能力也明显恢复。此外他 们还发现 MSC 以剂量依耐性来下调活化的 T 淋巴 细胞 CD38 的表达，通过调节 T 淋巴细胞的活化来 发挥免疫调节作用。Blanc 等［25］的研究发现，MSC 通过下调活化 T 淋巴细胞表面上的 IL-2 受体的表 达来抑制其增殖与活化。 2． 5 MSC 对 Treg 细胞的作用 Treg 细胞是现在公 认的具有免疫抑制作用的细胞群。有报道指出将 MSC 与 CD4 + T 细胞共培养时，MSC 能诱导 CD4 + CD25 + FOXP3 + Treg 细胞及 CD8 + Treg 细胞的增殖， 证明 MSC 具有诱导 CD4 + T 细胞向 Treg 细胞转化的 作用［26］。而 Shi 等［22］将 MSC 与 CD4 + T 细胞共培 养时发现，MSC 能通过分泌 TGF-β1 及 PGE2 来诱 导 Treg 细胞的增殖。Casiraghi 等［27］研究证实 MCS 能通过诱导 Treg 细胞的产生发挥免疫调节作用，抑 制移植排斥反应的发生。Chang 等［28］的 研 究 也 证 实 MSC 能提高 Treg 细胞的数量，抑制 T 细胞的增 殖而发挥免疫抑制作用，而且这种抑制作用在IFN-γ 的存在下进一步加强。 2． 6 MSC 发 挥 免 疫 调 节 作 用 有 关 的 其 它 因 素 Campioni 等［29］认为 MSC 上 CD90 抗原的表达对于 MSC 发挥免疫调节具有重要作用，CD90 + MSC 可 以通过分泌可溶性的 HLA-G 及 IL-10 来抑制 PHA 刺激引起的 PBMC 的增殖反应。当 MSC 表面 CD90 表达下调时，其分泌的可溶性的 HLA-G 及 IL-10 减 少，不能抑制 PHA 刺激引起的 PBMC 的增殖。Sato 等［30］在研究 NO 对鼠源性的 MSC 发挥免疫调节作 用时发现，当阻断 MSC 表面诱导性 NO 合 酶 表 达 时，其对抗 T 细胞增殖的能力也消失。说明 NO 在 MSC 发挥免疫调节过程中起着重要作用。
罗成凤等 间充质干细胞免疫调节作用的研究进展 第 2 期
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的抗原提呈细胞，它通过促进抗原特异性 T 细胞的 活化，激活固有免疫系统来启动，维持及调节免疫应 答。目前 研 究 MSC 对 DC 的 作 用，主 要 是 聚 焦 在 MSC 对 单 核 来 源 的 细 胞 向 DC 分 化 成 熟 的 影 响。 Nauta 等 的 ［13］ 研究表明 MSC 能下调 DC 上共刺激 分子 CD40、CD80、CD83、CD86 的表达，阻止 CD4 + 单核细 胞 及 CD34 + 祖 细 胞 向 DC 分 化。Spaggiari 等［14］后来证实 MSC 通过产生 PGE2 而抑制从单核 细胞到未成熟 DC 的阶段，通过抑制 DC 的成熟而抑 制免疫 反 应。Barbara 等［15］ 通 过 比 较 脂 肪 来 源 的 MSC，羊水 MSC 及肾脏管状上皮细胞对单核来源的 DC 分化，成熟的影响时发现，羊水 MSC 通过产生 PGE2，上调 IL-10，下调 IL-12P70 的表达来完全消除 单核细胞到 DC 的分化，使其分子表面 CD80、CD86 及 HLA-DR 显著降低，显著抑制单核细胞上刺激分 子及活化标记物的表达。但也有报道脐带来源的多 能性间充质干细胞不仅不能抑制单核细胞向未成熟 的 DC 细 胞 分 化，甚 至 有 促 进 DC 细 胞 成 熟 的 作 用［16］。这种实验结果的差异，可能与 MSC 的来源 不同有关，提示我们 MSC 来源不同其免疫调节作用 可能也具有差异。 2． 2 MSC 对 NK 细胞的作用 NK 细胞是固有免疫 应答的主要细胞，活化的 NK 细胞可合成和分泌多 种细胞因子，发挥调节免疫以及直接杀伤靶细胞的 作用。Spaggiari 等［17］在研究 MSC 对 NK 细胞的作 用时发现，其能通过分泌 PGF2 及 IDO 来下调 NK 细胞上激活型受体的水平，进而发挥其免疫抑制的 作用。Sotiropoulou 等［18］研究发现 MSC 通过与 NK 细胞接触，分泌可溶性的细胞因子 TGF-β、sHLA-G 及 PGE-2 来抑制 IL-2 引起的 NK 细胞的增殖。 2． 3 MSC 对 B 细胞的作用 B 细胞通过产生抗体 来参与体液免疫应答，MSC 主要影响 B 细胞的增殖 与抗体产生来发挥免疫调节作用。MSC 在 IFN-γ 存在的 情 况 下 能 抑 制 活 化 的 B 细 胞 的 增 殖［19］。 Corcione 等［20］的研究证实 MSC 可以将 B 淋巴细胞 阻滞在细胞周期的 G0 / G1 期而部分地抑制 B 细胞 的活化及增殖。Comoli 等［21］的研究也证实 MSC 在 体外能抑制同源刺激而引起的 B 细胞抗体的产生。 2． 4 MSC 对 T 细胞的作用 大量的研究报道指 出，MSC 对 T 细胞的增殖以及细胞毒性 T 细胞的功 能具有免疫抑制的作用。Shi 等［22］将 MSC 与 PBMC 混合培养时，诱导 MSC 产生免疫抑制因子 sHLA-G 及趋化因子 CCL1，这两种因子为 MSC 发挥免疫抑 制作用提供了免疫微环境，同时诱导 T 细 胞 偏 向 TH2 免疫应答，抑制细胞毒性 T 细胞的功能。Jones
刺激软骨细胞的增殖及基质的沉积来发挥其营养作 用进而促进软骨细胞的形成。此外在辐射烧伤损伤 模型、心梗及帕金森疾病模型中，运用 MSC 进行移 植治疗，都观察到其通过发挥营养作用来促进损伤 组织的修复。 1． 4 MSC 的迁移与归巢能力 MSC 能分泌大量具 有生物活性的因子，同时其表面也表达大量的趋化 因子受 体。Von 等［11］ 的 研 究 表 明 当 损 伤 造 成 时， MSC 上趋化因子受体 CCR1、CCR4、CCR7、CXCR5 及 CCR10 的表达上调，在炎症因子趋化下，MSC 能 快速到达受损组织局部，发挥免疫调节及营养作用。 Ries 等［12］的研究指出，当组织损伤后，MSC 能优先 到达 受 损 的 部 位，增 强 伤 口 的 愈 合，促 进 组 织 的 重建。
其可以通过对抗原提呈细胞、NK 细胞、B 细胞、T 细 胞、调节性 T 细胞等免疫细胞的影响来发挥免疫调 节作用。其中炎症因子 IFN-γ、TNF-α，免疫抑制因 子 IL-10、IL-4、TGF-β、HGF 及 NO、IDO、PGE2 等 在 MSC 发挥免疫调节的过程中起着重要作用。 2． 1 MSC 对抗原提呈细胞的作用 DC 是最主要
羊水、脐带、胎盘等。在合适的诱导条件下，能分化 其他部位来源的 MSC 具有更长的生命周期，更能保
为中胚层及其它胚层的细胞。目前大量的研究证据 持基因组的稳Biblioteka 性，并首次证实蜕膜来源的 MSC 能
表明 MSC 具有免疫调节，抗炎及营养的作用。MSC 够向三胚层细胞分化。
逃避免疫识别，在体外发挥免疫抑制的特性使其成 为细胞治疗与组织工程再造的侯选者。临床上已将
的 MSC 与原代软骨细胞共培养时发现 MSC 是通过
1． 1 MSC 免疫表型 MSC 没有特异性的标记物， 只能以复杂的免疫表型来对其进行鉴别。大量研究 表明 MSC 表面 HLA 及共刺激分子表达较低，在体 外与同源性的 T 淋巴细胞共培养时，不引起 T 细胞 增殖，表 现 出 较 低 的 免 疫 原 性［1］。Deans［2］ 及 Morandi［3］的研究证实 MSC 表 面 MHC Ⅰ 抗 原 表 达 较 低，不 表 达 MHC Ⅱ 抗 原、FasL、共 刺 激 分 子 B7-1、 B7-2、CD40、CD40L 等。它们不表达造血干细胞的 表面标记物 CD45、CD34，也不表达内皮细胞表面标 记物 CD31、PECAM-1，但 它 们 表 达 CD105、CD13、 CD106、CD44、CD90、CD29 及 STRO-1［4］。MSC 还组 成性的表达非典型性 HLA-G 及共抑制分子 B7-H1 及 B7-H4，这 些 分 子 对 于 免 疫 应 答 具 有 抑 制 作用［5，6］。