间充质干细胞治疗急性肝衰竭的临床研究进展

概述：急性肝衰竭（ALF）是一种严重的肝病综合征，病情恶化快，死亡率高。肝移植是最有效的治疗方法，但供体肝脏的缺乏和高昂的移植费用限制了肝移植的广泛应用。近年来，急性肝衰竭的治疗一直没有突破性进展，间充质干细胞干细胞治疗急性肝衰竭中的应用是一个重要的研究领域。间充质干细胞(MSCs)因其来源丰富、免疫原性低、无伦理限制等特点被广泛应用于疾病治疗研究。尽管间充质干细胞对治疗ALF有效，但间充质干细胞在ALF中的应用还需要进一步研究和优化。

在这篇综述中，我们讨论了间充质干细胞治疗急性肝衰竭的潜在机制，总结了一些提高间充质干细胞疗效的方法，并探讨了间充质干细胞移植的最佳方法。

介绍

急性肝衰竭（ALF）是一种严重的肝病综合征，病情恶化迅速，死亡率高。治疗ALF的第一步是消除病因，如戒酒、抗肝炎病毒、停用损害肝脏的药物等。ALF的主要治疗方法包括常规药物治疗、人工肝支持系统和肝移植。肝移植是最有效的治疗方法，但供肝缺乏和移植费用高昂限制了其广泛应用。近年来，ALF的治疗尚无突破，干细胞在ALF治疗中的应用是一个至关重要的研究领域。同时，干细胞有助于治疗多种疾病，包括肝衰竭、肝纤维化、移植物抗宿主病、2型糖尿病等。

干细胞是一类具有自我复制、高度增殖、多向分化潜能的细胞，可以通过免疫调节、组织修复等多种方式发挥治疗作用。间充质干细胞（MSCs）因其来源广泛、免疫原性低、无伦理限制而被广泛应用于疾病治疗研究。先前的研究表明，间充质干细胞通过分化为肝细胞样细胞 (HLC)、调节免疫细胞和分泌治疗因子来治疗ALF。尽管MSCs治疗ALF有效，但MSCs在ALF中的应用还需要进一步研究和优化。

间充质干细胞分化为肝细胞样细胞

在ALF治疗过程中，MSC可能会分化为HLC以进行组织修复。干细胞来源的HLC的诱导方法是利用细胞因子的分阶段诱导。

间充质干细胞介导的免疫调节

免疫系统的过度激活在引发和加速ALF中起着至关重要的作用。MSCs可以调节多种免疫细胞的功能，因此许多研究表明MSCs主要通过免疫调节来治疗ALF。当慢性肝衰竭（ACLF）小鼠单核细胞功能衰竭时，间充质干细胞可以改善线粒体呼吸和单核细胞吞噬作用，从而减少肝损伤并增强肝再生。但单核细胞的过度激活会加重ALF，而MSCs治疗可以抑制单核细胞的激活。

间充质干细胞分泌治疗分子

源自MSC的多种物质对ALF具有治疗作用，包括细胞因子、条件培养基 (CM) 和外泌体。先前的研究表明，MSC衍生的细胞因子，如IL-10、IL-4、HGF、PGE₂、肿瘤坏死因子诱导基因6蛋白（TSG-6）和血红素加氧酶1（HO-1）具有治疗作用。MSCs可以分泌IL-10来缓解肝衰竭，抑制IL-10分泌可以逆转MSCs的治疗效果。IL-10可能通过改善肝细胞线粒体损伤来治疗肝衰竭。同时，IL-10的抗炎作用可能是通过STAT3信号通路介导的。MSC通过分泌HGF减轻肝细胞坏死。当MSC中的HGF被敲低时，MSC对乙酰氨基酚 (APAP) 诱导的小鼠ALF的治疗效果会降低。MSCs可通过PGE2诱导肝细胞增殖，促进ALF的改善。

一些研究发现MSC-CM和MSC对ALF有相似的治疗作用。MSC-CM通过超滤装置浓缩，以增加治疗因子的浓度。MSC-CM治疗可显着抑制ALF大鼠的肝细胞死亡、增强肝再生并提高存活率。

近年来，间充质干细胞衍生的外泌体（MSC-Ex）在ALF中的应用受到广泛关注。外泌体是一种直径为30～150nm的膜状细胞外囊泡，携带多种蛋白质、核酸、脂质、转录因子、细胞外基质蛋白、酶和受体，并通过这些分子发挥治疗疾病的作用。骨髓MSC-Ex可降低肝细胞氧化应激体外并促进ALF大鼠的肝再生。同时，MSC-Ex可能通过激活自噬抑制肝细胞凋亡来缓解小鼠ALF。

MSC-Ex作为干细胞治疗的重要介质，单独使用对ALF也具有良好的治疗效果。外泌体疗法相对于传统细胞疗法的优点如下。

首先，含有多种治疗因子的外泌体是极好的药物递送载体。外泌体可以通过肺毛细血管和血脑屏障到达靶器官。

其次，外泌体具有更广泛的治疗剂量范围，而栓塞风险随着细胞移植剂量的增加而增加最后，外泌体的储存和使用更加方便。细胞活力是影响细胞移植效果的关键因素，需要严格的储存和使用条件。然而，外泌体也有一些缺点限制了其广泛应用。主要缺点是缺乏省时、低成本的外泌体分离技术。因此，获得大量、高纯度的外泌体非常困难。此外，干细胞移植具有完整的操作规范，但外泌体治疗仍处于初级阶段，尚无利用外泌体治疗肝病的临床试验。外泌体分离纯化技术的改进可以使得未来能够开展更多的外泌体临床试验。

间充质干细胞的联合治疗

事实上，间充质干细胞与其他疗法联合治疗急性肝衰竭可能比单独使用间充质干细胞疗法有更好的效果。经血MSCs可以通过抑制Toll样受体4（TLR4）介导的PI3K/Akt/mTOR/IkappaB激酶（IKK）信号通路来减轻肝损伤。同时，腺苷A2A受体（A2AR）激动剂可以与经血MSCs协同作用。桑等人发现MSCs移植联合IL-1Ra（2 mg/kg）可显着提高ALF猪的存活时间，这可能与MSCs与IL-1Ra调节炎症和凋亡的协同作用有关。在ALF大鼠中，人脐血间充质干细胞移植联合粒细胞集落刺激因子可通过抑制炎症、氧化应激和肝细胞凋亡，促进间充质干细胞的增殖和定植，减轻肝损伤。

间充质干细胞治疗肝衰竭患者的临床试验中，常规治疗是基础，间充质干细胞主要作为辅助治疗。人工肝支持系统是治疗肝衰竭的重要手段，其中血浆置换是常用的方法。在乙型肝炎病毒相关的ACLF (HBV-ACLF) 患者中，MSC联合血浆置换在治疗后30、60和90天的死亡率和不良结局最低。然而，差异无统计学意义。

探索间充质干细胞治疗肝衰竭的可行性方案

表1总结了MSCs在ALF动物模型中的应用和疗效的一些研究，以探索MSCs治疗ALF的最佳方案。MSC的组织来源广泛，包括骨髓、脂肪组织、脐带、胎盘、扁桃体等。目前尚不清楚不同组织来源的MSC对ALF是否具有相似的治疗作用。扎雷等人报道称，在ALF小鼠的肝酶、组织病理学和存活率方面，脂肪来源的MSC 比骨髓MSC更有益。

此外，一些学者发现来自同一供体的不同围产期组织的间充质干细胞对ALF小鼠表现出其他治疗作用。脐带胎盘连接处来源的MSC和胎盘来源的MSC可以提高ALF小鼠的存活率，但脐带膜来源的MSC与对照组没有差异。因此，MSC的组织来源可能会影响ALF的疗效。值得注意的是，人源间充质干细胞在ALF动物模型中也具有显着疗效，反映出间充质干细胞的低免疫原性。

表1：间充质干细胞在急性肝衰竭动物模型中的应用及治疗效果

间充质干细胞类型	路线	剂量（移植频率）	移植时间	诱导剂	动物	治疗效果及机制	参考
人骨髓间充质干细胞	门静脉	3×10 6 /kg（1次注射）	使用 D-GalN 后立即注射	D-半乳糖苷	猪	成活率↑；炎症↓; δ 样配体 4 (DLL4)↑	81
AT-MSCs	外周静脉或脾静脉	2×10 6 /kg（2次注射）	使用 CCL 4后第 3 天和第 8 天进行注射	CCL4	小狗	肝酶↓; （IL-1、IL-6、IL-8 和 IFN-γ）↓；（IL-4、IL-10、HGF 和 VEGFA）↑	82
骨髓间充质干细胞	周围静脉	1×10 6 /大鼠（1次注射）	使用TAA后12小时注射	TAA	老鼠	成活率↑；内毒素↓; (IL-6和TNF-α)↓	89
AT-MSCs	周围静脉	2×10 5 /大鼠（1次注射）	使用 APAP 后 2 小时注射	APAP	老鼠	肝酶↓; （TNF-α、MCP-1、IL-1β、ICAM-1 和磷酸化 JNK）↓；（细胞周期蛋白 D1 和 PCNA）↑	80
人脐带间充质干细胞	周围静脉	2×10 6或4×10 6 /大鼠（1次注射）	使用 LPS/D-GalN 后 1 小时注射	LPS/D-半乳糖	老鼠	肝酶↓; （TNF-α、IFN-γ、IL-6 和 IL-1β）↓；HGF↑; (Notch、IFN-γ/Stat1、IL-6/Stat3)↓	78
人脐带间充质干细胞	周围静脉	5×10 5 /小鼠（1次注射）	使用 APAP 之前或之后 30 分钟注射	APAP	老鼠	肝酶↓; （谷胱甘肽、超氧化物歧化酶）↑；(TNF-α和IL-6)↓; 生长因子↑	90
T-MSCs	周围静脉	2×10 6 /小鼠（1次注射）	使用 ConA 或 APAP 后 30 分钟注射	ConA 或 APAP	老鼠	肝酶↓; （INF-γ 和 TNF-α）↓；Galectin-1 是 T-MSC 的关键效应子	79
人干细胞	门静脉或外周静脉	1×10 8 /猪（1次注射）	使用 D-GalN 后 18 小时注射	D-半乳糖苷	猪	肝酶↓; （肝脏炎症、肝脏变性、坏死）↓；（肝脏再生）↑	77

间充质干细胞的移植途径包括外周静脉、门静脉、脾静脉、肝动脉、肝内注射、脾内注射等。尾静脉移植和肝内注射间充质干细胞对ALF大鼠肝功能和存活率的影响相似。布特拉等人表明尾静脉注射MSCs比腹腔注射更能有效减轻肝损伤。

同样，从肝动脉、门静脉和尾静脉移植的MSC对ALF具有相似的治疗作用，而腹腔注射的MSC对ALF没有治疗作用。然而，一些研究表明门静脉给药比其他移植途径更有效。通过门静脉移植的间充质干细胞比通过外周静脉移植的间充质干细胞可以更好地减轻肝脏炎症并促进肝脏再生。同时，门静脉注射在改善肝功能、抑制肝细胞凋亡、延长生存时间等方面优于肝动脉、外周静脉、肝内注射等其他MSCs移植途径。由于目前证据不足，间充质干细胞移植治疗ALF的最佳途径仍不清楚。

在大型动物（例如狗和猪）中，MSC移植的细胞剂量与体重成比例增加，而在小型动物（例如小鼠和大鼠）中则固定（表1）。ALF进展迅速，因此大多数研究采用单间MSC移植，且移植时间越早（表1）。注射D-半乳糖胺后立即移植MSCs（3×10⁶个细胞/kg）可有效治疗猪ALF。

间充质干细胞治疗肝衰竭的临床试验

许多研究证明间充质干细胞可以有效治疗动物模型中的ALF。同样，临床试验中间充质干细胞对肝衰竭患者也有治疗作用。在一项随机对照试验中，外周输注同种异体骨髓间充质干细胞对于乙型肝炎相关的ACLF患者是安全有效的，并且通过改善肝功能和降低严重感染的发生率来显着提高24周生存率。

在彭进行的一项临床试验中等人，经肝动脉单次移植自体骨髓间充质干细胞2~3周后，患者的白蛋白、总胆红素和凝血酶原时间明显改善。然而，在192周的随访中，MSC移植并没有为肝衰竭患者带来生存获益。间充质干细胞治疗肝衰竭的疗程尚不确定。

贾等人发现将治疗时间从4周延长至8周可提高间充质干细胞治疗终末期肝病的疗效。值得注意的是，延长疗程可能会增加治疗成本和不良反应的发生率。

有趣的是，有学者发现肝衰竭患者的年龄是影响MSC疗效的因素。确实，如何选择适合MSCs治疗的肝衰竭患者需要引起更多关注。

结论

间充质干细胞通过分化为HLCs、调节免疫细胞和分泌治疗因子来治疗ALF（图1）。间充质干细胞可以在体内和体外分化成HLCs，但只有一小部分间充质干细胞可以在体内分化成HLCs，而在体外诱导间充质干细胞分化成HLCs并不能提高ALF的治疗效果。因此，HLCs在治疗ALF中并不占主导地位，也没有必要用HLCs治疗ALF。值得注意的是，间充质干细胞介导的免疫调节具有可塑性，在不同的刺激下，间充质干细胞可表现出促炎或抗炎表型。了解间充质干细胞在不同刺激条件下的免疫调节作用至关重要。此外，基因编辑或预处理可增加间充质干细胞中治疗因子的表达，增强间充质干细胞治疗肝衰竭的效果。

间充质干细胞主要用于ALF动物模型的单一疗法，而在临床试验中，间充质干细胞则与传统疗法相结合。有趣的是，间充质干细胞与一些治疗因子联合使用可提高治疗急性肝衰竭患者的疗效。

因此，间充质干细胞的联合治疗可能具有良好的前景。事实上，间充质干细胞治疗ALF的效果受很多因素的影响，包括组织来源、细胞通道、移植途径、移植时间、移植频率、细胞剂量等。因此，将间充质干细胞应用于ALF的临床治疗仍有许多困难需要克服。

参考资料：

Wang Y, Chen E.  Mesenchymal Stem Cell Therapy in Acute Liver Failure.  Gut and Liver -0001;0:-.  https://doi.org/10.5009/gnl220417

免责说明：本文仅用于传播科普知识，分享行业观点，不构成任何临床诊断建议！杭吉干细胞所发布的信息不能替代医生或药剂师的专业建议。如有版权等疑问，请随时联系我。