干细胞治疗肝病的临床前景与研究现状的综述
1970-01-01 08:00来源：人参果细胞网 作者：
肝脏疾病是目前全球患病人数最多的疾病之一，终末期的肝脏疾病在临床上更是具有治愈率低、成本高、转移性快、死亡率高等特点。迄今为止，当肝脏遭受不可逆损伤时，肝移植是金标准的方案。然而，器官短缺仍然是肝移植面临的无法大面积开展的主要限制因素。
目前终末期肝脏类疾病的治疗尚无好的治愈措施，寻求根治的治疗手段显得极为重要。干细胞存在于体内，具有自我更新、高效增殖和多向分化成多个细胞谱系的克隆潜力，已被用于包括中枢神经系统疾病、糖尿病和肿瘤等众多疾病的治疗中。使用基于干细胞治疗来修复受损肝组织成为当前新的治疗方式之一。
目前，大量的研究表明，干细胞的免疫调节和分化特征在肝脏细胞再生和修复中发挥重要作用，虽然目前的研究大多数在细胞和动物层面上，但随着研究技术和内容的丰富和深化，干细胞有望成为根治肝病尤其是终末期肝病的治疗手段之一。
目的：近期，广西中医药大学第一附属医院肝病科在中国工程组织研究期刊发表一篇《干细胞治疗肝病的临床前景与研究现状的综述》，该综述基于目前用于肝脏类疾病的干细胞种类繁多，且研究进展迅速，在阐述当前与肝脏疾病相关的干细胞及其在肝病临床治疗应用的基础上，深度探讨了干细胞促进肝细胞再生、组织修复、免疫调节等的治疗机制，并且结合基因工程等技术，针对性应用干细胞技术治疗肝脏类疾病，以期为干细胞对肝脏类疾病在药物研发及临床运用方面提供新思路。
方法：应用计算机以“stemcells，mesenchymalstemcell，hepaticstemcell，embryonicstemcell，inducedpluripotentstemcell，hematopoieticstemcell，hepatopathy，non-alcoholicfattyliverdisease，livercirrhosis，liverfailure，autoimmunehepatitis，hepatocellular carcinoma”为检索词，检索PubMed、WebofScience及Wiley电子期刊数据库中的相关文献，根据纳入标准并筛选，最终选择71篇文献进行综述（如图2）。
干细胞发展及治疗肝脏疾病的研究历程：文章通过检索并整理相关文献，将干细胞的发展史以及其在肝脏疾病相关的研究进行汇总，其研究时间线见图3。
图3｜干细胞的发展史以及其在肝脏疾病相关的研究部分时间图治疗肝脏疾病的干细胞类型与特点目前的研究表明，多种干细胞可改善肝损伤并可用于治疗肝脏疾病，包括间充质干细胞(mesenchymalstemcell，MSC)、肝脏干细胞(hepa●cstem cell，HpSC)、胚胎干细胞(embryonicstemcell，ESC)、诱导性多能干细胞(inducedpluripotentstemcell，iPSC)和造血干细胞(hematopoie●cstemcell，HSC)等，见图4。
图4：干细胞治疗肝脏疾病的干细胞种类和作用机制图研究表明，在治疗肝脏疾病时，间充质干细胞通过旁分泌途径分泌肝细胞生长因子、白细胞介素10及神经生长因子等生长因子和细胞因子的作用下，可分化为肝细胞并产生抗炎反应和调节免疫反应，从而参与肝脏的组织修复和免疫调节。间充质干细胞表达的基质金属蛋白酶具有抗纤维化作用，可减少受损肝脏的胶原沉积。间充质干细胞还可以通过分泌外泌体来发挥作用，通过外泌体可以将蛋白质和RNA递送至受体细胞并发挥特定作用。
间充质干细胞可通过抑制肝细胞的上皮间质转化和胶原蛋白的产生、控制炎症反应、抑制血管生成来改善肝纤维化和减缓肝病进展的能力，如脂肪干细胞和脐带干细胞等，具有来源丰富、免疫原性低、自我增殖和分化能力强等特点。
基于这些优势，间充质干细胞有望成为肝病干细胞研究的理想细胞来源，特别对于治疗免疫性肝炎、肝硬化及肝细胞癌等肝脏疾病效果最为理想。
肝脏干细胞是在肝脏中发现的成体干细胞，是具有分化成肝细胞和胆管上皮细胞的干细胞，主要包括肝卵圆细胞和肝祖细胞样细胞。肝卵圆细胞可以双向分化为肝细胞或胆管上皮细胞。肝祖细胞样细胞的形态介于干细胞和胆管细胞之间。成熟的肝卵圆细胞分化为小肝细胞样祖细胞，然后分化为成熟的肝细胞。当人体受到慢性肝损伤或者病毒感染导致肝细胞增殖受抑制，肝脏干细胞被激活增殖，延伸穿过肝小叶并分化为肝细胞或胆管细胞，最终修复肝脏。
目前，肝脏干细胞的研究多是集中在动物模型，肝脏干细胞因其定向分化的特点而成为治疗肝病的理想选择。
最近的研究证明，诱导性多能干细胞可以分化为肝细胞，并应用于非酒精性和酒精性肝病、病毒性肝炎和肝硬化等肝脏疾病。诱导性多能干细胞是具有与胚胎干细胞相似的功能，肝脏疾病特异性诱导性多能干细胞定向肝细胞分化的效率和功能与胚胎干细胞相当，却没有胚胎干细胞的免疫排斥反应和相关伦理问题，这对于药物研发、细胞替代治疗创建了新的有价值的多能干细胞来源。诱导性多能干细胞的自我更新和分化能力可以产生无限量的肝细胞用于移植和研究
胚胎干细胞是持续生长的胚胎来源的干细胞系，可从胚胎中获得，胚胎干细胞已被证明可以分化为几乎所有人类细胞的类型。目前研究表明，人类胚胎干细胞拥有正常的核型和高水平特定标记的端粒酶活性，还显示出不断自我增殖的能力。从受精卵的内胚层获得的胚胎干细胞高度未分化，属于增殖能力最强的多能干细胞。
胚胎干细胞无限增殖能力和分化潜能在肝病方面具有很高的基础和临床研究价值，例如，自身免疫性肝病的发病机制目前归因于淋巴细胞错误识别自身抗原，导致细胞介导或体液反应，从而导致炎症组织和血管损伤，而胚胎干细胞用于消除自身反应性免疫细胞，并在自身免疫性疾病患者中重建全新、自我耐受的免疫系统。胚胎干细胞可以分化成胚胎和成人的所有组织，这个过程需要破坏胚胎，因此产生了较有争议的伦理问题限制了其在临床疾病治疗中的研究和应用。
造血干细胞是一种可以分化为所有细胞类型的多能干细胞。成年人的造血干细胞主要存在于骨髓中，妊娠期脐血中也存在造血干细胞，外周血中相对来说较少。实验表明，将造血干细胞移植到肝损伤小鼠体内，并观察到造血干细胞随着损伤的增加转化为有活力的肝细胞，而且肝功能在移植后的2-7d中恢复正常。
有临床研究使用自体造血干细胞CD34+细胞移植治疗48例终末期肝病患者，结果表明患有丙型肝炎或自身免疫性肝病的患者的合成功能和腹水有显著改善，绝大部分的患者肝功能持续转好，这说明CD34+干细胞移植可能是安全且有效的，并且为病毒性和自身免疫性肝病患者提供了新的细胞治疗方法。文章归纳总结了各类型干细胞治疗肝脏疾病的研究进展，见表1。
表1：各类型干细胞治疗肝脏疾病研究总结表1：各类型干细胞治疗肝脏疾病研究总结非酒精性脂肪肝(Non-alcoholicfa○yliver disease，NAFLD)的发病与肥胖、2型糖尿病或血脂异常等代谢合并症有关，所以被称作是代谢综合征的肝脏表现。非酒精性脂肪肝影响约25%的世界人口，并且近年来有不断上升的趋势。除了可能导致肝硬化和肝癌发病机制的风险升高外，非酒精性脂肪肝患者发生高血压、冠心病、心肌病和心律失常的风险很大，严重危害人类健康。
在干细胞治疗方面，对于非酒精性脂肪肝主要以间充质干细胞移植治疗为主，并且其效果更好。最近的实验研究表明，干细胞移植可以改善非酒精性脂肪肝的实验室指标。用人源性脂肪组织中分离的间充质干细胞通过门静脉移植到高脂饮食诱导的非酒精性脂肪肝小鼠中，与对照组相比，模型小鼠肝脏可逆转肝损伤，脂质积累减少，肿瘤坏死因子α和白细胞介素6等血清促炎因子下调，显著抑制了肥胖小鼠肝脏中的脂肪空泡和脂质积累，使肝脏恢复到正常水平。该实验即通过改善肝功能、促进脂质代谢、减少氧化应激来帮助逆转非酒精性脂肪肝。
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间充质干细胞主要通过调节沉默调节蛋白1(SIRT1)改善非酒精性脂肪肝的线粒体功能并减轻炎症和细胞凋亡，增强了肝脏的总体抗氧化能力。
肝硬化是各种慢性肝病的终末阶段的病理结果，其特点是肝脏结构变形、肝细胞坏死和再生性结节形成最终导致肝硬化。而现有的治疗方式对肝硬化疗效欠佳，干细胞则被认为是肝硬化患者潜在的辅助治疗方式之一，主要以肝脏干细胞、骨髓间充质干细胞、脂肪间充质干细胞、诱导性多能干细胞、造血干细胞以及胚胎干细胞为主，而移植效果最为成熟的则是间充质干细胞以及肝脏干细胞。由于肝脏干细胞移植能够产生成熟的肝细胞并具有自我增殖能力，
目前其已经被认为是终末期肝病患者的潜在辅助治疗方式之一。在肝组织再生中的应用中，间充质干细胞及诱导性多能干细胞等这些肝外来源的干细胞不仅可为受损肝脏提供营养支持，它们还在疾病环境下诱导内源性细胞增殖和存活。由于其免疫调节和再生潜力，来自骨髓的间充质干细胞已被公认为肝组织再生和解决肝硬化的主要参与者。
在临床上，干细胞治疗肝硬化也取得不错的疗效。一项最新的临床研究从体外和体内试验双向进行，体外培养对其活力和细胞因子谱的影响进行检测，体内试验则主要评估干细胞输注组合的安全性，试验结果表明肝星状细胞与间充质干细胞的联合治疗不仅可增强干细胞的作用并延长肝功能改善的持续时间，而且通过肝动脉输注细胞的安全性明显，无不良反应。
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在一项多中心、随机对照试验中，72例酒精性肝硬化患者接受了骨髓间充质干细胞输注治疗，结果表明骨髓间充质干细胞可以在组织学水平上改善肝纤维化和肝功能，证明是安全有效的。
另一组临床试验在对失代偿性肝硬化患者的长期分析中，与对照组相比，自体移植的肝星状细胞显著提高了长期生存率，并且患肝癌的风险没有增加。
在日本，一项临床研究使用自体脂肪组织来源的干细胞治疗由非酒精性脂肪肝引起的肝硬 患者，治疗3个月后，全部患者血清白蛋白浓度和凝血酶原活性改善，意味着肝脏功能得以改善。干细胞治疗肝硬化的作用机制可能为刺激肝细胞增殖、修复受损肝组织、减少组织胶原沉积、抑制肝纤维化、减少并发症从而提高生存时间，这对于今后系统治疗肝硬化不失为一个好的治疗方案。
肝功能衰竭是多种原因引起的严重肝功能障碍或失代偿的临床综合征，死亡率极高。目前，肝移植是最终唯一有可能治愈肝功能衰竭的方法。然而，由于肝移植受肝源、费用和移植后免疫排斥等因素影响而难以广泛应用，迫切需要寻找一种新的有效治疗方法。而大量的研究表明，干细胞对肝功能衰竭的治疗是有效的。当前应用于肝功能衰竭的干细胞尤其是间充质干细胞(主要是低免疫原性和旁分泌特征)和诱导多能干细胞(从体细胞产生所需细胞类型)是治疗肝衰竭的细胞疗法的可行候选者。
干细胞具有多向分化潜能和自我更新能力，能够分化成多种细胞谱系，为肝功能衰竭的治疗提供了新方向。
一项研究表明，间充质干细胞对急性肝衰竭的治疗潜力取决于前列腺素E2的分泌；间充质干细胞衍生的前列腺素E2抑制了肝脏巨噬细胞中的转化生长因子激酶1(TAK1)信号传导和NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NLRP3)的炎性小体激活，以减少炎性细胞因子的产生；同时，间充质干细胞衍生的前列腺素E2可通过信号传导转录激活因子6(STAT6)和mTOR信号转导机制将肝脏中的巨噬细胞诱导为抗炎的M2巨噬细胞，从而促进炎症消退并减少肝损伤。
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一项系统评价收集了198例乙肝诱导的慢加急性肝衰竭患者临床数据，结果指出间充质干细胞移植比对症支持治疗更有效、更安全，可以在1个月的持续时间内改善肝功能参数并减轻乙肝诱导的慢加急性肝衰竭患者的肝损伤。干细胞主要通过外周静脉移植，它们也可以通过脾内、肝内和门静脉移植。
XU等观察了脐带间充质干细胞联合血浆置换治疗乙型肝炎病毒相关急性慢性肝功能衰竭患者的疗效，他们证实了谷丙转氨酶、谷草转氨酶和胆红素水平的改善，并提出了这种技术对患者进行长期治疗的能力。综上所述，干细胞治疗肝衰竭的主要机制包括促进干细胞分化增殖、与宿主肝细胞融合、免疫调节、抗炎和组织修复等手段。
自身免疫性肝炎表现为原因不明的慢性肝脏炎症，通常影响中青年女性，与自身抗体和高丙种球蛋白血症的存在有关。目前该病临床治疗方法有限，许多患者对特异性治疗药物效果不佳，所以寻找新的自身免疫性肝病治疗方法一直是研究方向之一。
干细胞是一种很有前途的细胞疗法，对于自身免疫性肝炎主要涉及到间充质干细胞和造血干细胞，而移植效果最为显著的则为间充质干细胞，主要是因为间充质干细胞可显示出有效的免疫调节、免疫特性以及显著的修复能力。
研究表明，骨髓间充质干细胞外泌体miR-223通过降低血清谷丙转氨酶、谷草转氨酶和促炎细胞因子的水平，有助于减轻自身免疫性肝炎引起的肝损伤，其机制可能与骨髓间充质干细胞外泌体miR-223对下调NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3和半胱氨酸蛋白酶1(Caspase-1)的表达有关。调节性T细胞是保持免疫自身耐受所必需的CD4+T淋巴细胞的一个子集，有实验表明，接受3次骨髓间充质干细胞治疗的小鼠血清中谷丙转氨酶和谷草转氨酶水平明显下降，治疗后淋巴细胞浸润和炎性病变的发生明显减轻，其主要是通过刺激抑制因子PD-L1来抑制免疫反应，刺激结合干扰PI3K通路激活来阻断Akt磷酸化，减少T细胞增殖和维持细胞因子的合成，进而提高自身免疫性肝病的免疫功能和减少肝损伤。
以上研究表明，干细胞及其衍生物可以调节免疫反应，改善自身免疫性肝炎的肝损伤程度，最终消除肝炎。
肝细胞癌是全球癌症死亡的主要原因。目前使用各种干细胞治疗肝细胞癌的研究逐渐增多。肝癌主要涉及的干细胞主要以间充质干细胞、肝癌干细胞、诱导性多能干细胞以及造血干细胞，目前应用广泛且移植生物相容性较高的则为间充质干细胞以及肝癌干细胞。肝癌干细胞是肝细胞癌细胞的亚群，它们能够重建具有与原始肿瘤相同的分子和表型异质性的肿瘤，还可通过无限的自我增殖来维持干细胞来源，确保肝癌干细胞永远不会丢失，具有很强的自我更新、分化和诱发肿瘤产生的能力。
研究表明，间充质干细胞的外泌体C5orf66-AS1通过miR-127-3p/DUSP1轴抑制ERK磷酸化，进而阻断肝癌干细胞的增殖、迁移和侵袭的能力。一项研究指出，间充质干细胞介导的溶瘤腺病毒通过修饰病毒的纤维结构域被肝细胞癌所感染，病毒在细胞载体中有效复制，病毒的缺氧反应减弱癌细胞生长，最终导致有效的肿瘤生长抑制，增强了肝细胞癌的抗肿瘤功效。用于治疗肝癌的微囊泡、外分泌等干细胞衍生物也是研究的重点。因此，其外泌体可用作肝细胞癌治疗反应的早期生物标志物。作者最后总结了干细胞应用于肝脏疾病治疗效果研究进展，见表2。
表2：干细胞治疗肝脏疾病的研究汇总表2：干细胞治疗肝脏疾病的研究汇总既往他人在该领域研究的贡献和存在的问题：干细胞已被众多研究证实具有许多免疫调节、分化为肝细胞和修复受损组织的功能，并且已初步证明干细胞是有效安全的。但远期疗效和安全性、干细胞发育分化的调控机制、运用于肝病治疗的最佳方案尚不明确，仍面临许多挑战和亟待解决的问题。目前干细胞研究主要在体外开展实验，部分为动物模型实验，而对于临床应用仍在起步阶段，难以普及应用。
①对于治疗肝脏疾病的干细胞主要以间充质干细胞、肝脏干细胞、胚胎干细胞、诱导性多能干细胞及造血干细胞等为主，文章总结归纳了上述干细胞的特点、表达的时期以及在肝脏受损后分化的应用情况。
②综合来看，间充质干细胞可通过外泌体、基质金属蛋白酶、抗炎症反应等修复肝脏；肝脏干细胞可通过分化肝卵圆细胞和小肝细胞样祖细胞最终形成成熟的肝细胞，促进肝脏损伤修复；诱导性多能干细胞、胚胎干细胞和造血干细胞可通过迅速的增殖与分化，转换为成熟的肝细胞。
③干细胞对于各种肝脏疾病的治疗，主要通过诱导内源性细胞增殖、免疫调节、抑制炎症生成、促肝细胞再生以及修复受损组织来实现。
④综合而言，目前间充质干细胞获取相对容易，应用前景最广，而且并不涉及伦理问题，正在实现由临床前研究到临床研究的转化。由于间充质干细胞可分化为各种成体干细胞、免疫原性低、自我增殖和分化能力强等优势，特别对于治疗免疫性肝炎、肝硬化及肝细胞癌等肝脏疾病效果最为理想。
⑤诱导性多能干细胞因其可分化成特异性体细胞和肝细胞，且无免疫排斥反应，对于治疗终末期肝病效果更为显著。
⑥然而，干细胞移植后可出现腹泻、黄疸及皮疹等急性排斥反应，供受者间的组织相容性差则容易导致移植物抗宿主反应等不良反应，所以干细胞移植后对于干细胞的应用及其临床安全性的评估，仍需要更多的临床试验以及循证医学数据的支持。
参考资料：黄贵才,罗业浩,江慧容,等.干细胞对肝脏疾病的临床治疗前景与研究现状[J].中国组织工程研究,2023,27(19):3091-3098.
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