1. 介绍
    成体干细胞是一群具有自我更新能力的未成熟细胞,可为人体提供持续的细胞来源,以维持健康组织或替换受损组织. 我们当今的科学发展与临床经验共同巩固了我们对介导干细胞谱系定型和分化的信号的理解. 由此, 使用成体干细胞重新填充慢性疾病器官的概念现在是再生医学的可行选择.

虽然人类胚胎干细胞在临床环境中的使用因其致癌潜力和伦理问题而受到极大损害, 理解成体干细胞复杂发育可塑性的进展速度, 特别是那些来自骨髓的, 已成功地将它们用于具有独立伦理问题的转化研究. 1960 年代开创性地使用骨髓干细胞作为白血病的可行治疗选择, 从那时起,骨髓瘤和淋巴瘤已经走过了漫长的道路. 今天,我们能够使用这些干细胞来产生骨骼和软骨 [1] 并修复心脏和肝脏功能 [2, 3]. 由于对这些激动人心的发展的详细回顾对于本章来说过于宽泛, 我们将主要关注使用骨髓干细胞治疗慢性肝病.

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  1. 慢性肝病
    肝硬化是慢性肝病的终末期,与肝功能衰竭和门静脉高压导致的许多严重全身并发症有关. 这种情况预后不良,难以治疗. 仅在英国就有多达十分之一的人患有某种形式的肝病,许多人因此而过早死亡 [4]. 肝病目前是英国男性和女性第五大最常见的死亡原因,而冠心病的死亡率, 癌症, 呼吸和脑血管疾病正在下降, 过去英格兰和威尔士所有类型肝病的死亡率 25 年显示结束 150% 男性增加和 100% 在女性 [5]. 这种显着的上升趋势清楚地表明需要为卫生服务提前计划. 全世界, 肝纤维化和肝硬化的常见原因包括乙型肝炎, 丙型肝炎和饮酒. 其他原因包括免疫介导的损伤, 遗传异常, 和非酒精性脂肪性肝炎,主要与糖尿病和代谢综合征有关 [6-8].

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  1. 肝硬化
    肝硬化或肝纤维化是慢性肝病的一种常见的进行性病理病变,是对各种肝损伤因素的反应而发生的。. 肝硬化被定义为由纤维带包围的再生结节的组织学发展,导致门静脉高压; 肝细胞癌和终末期肝病的发展. 在过去的二十年里,肝硬化起始和进展的主要细胞和分子机制已被明确定义. 各种致病因素,包括肝炎病毒感染; 缺血; 寄生虫感染; 异常铜或铁负载, 所有这些都会导致慢性炎症,最初会导致细胞外基质的过度合成 (ECM). 活化的肝星状细胞; 受伤或再生的肝细胞; 枯否细胞; 正弦细胞和自然杀伤细胞 (NK) 细胞都产生细胞因子和免疫反应因子,它们以自分泌和旁分泌方式发挥各种生物学效应,以启动纤维化生长 [9-12].

对肝硬化自然病程和病理生理学的详细了解有助于更好地管理其并发症,从而提高患者的生活质量. 虽然药物治疗可以阻止进展为失代偿期肝硬化, 原位肝移植 (OLT) 仍然是终末期肝硬化唯一高度成功和治愈的选择. 来自器官共享联合网络的生存数据 (一些) 学习 2004 表明存活率仅为 61% 在 8 移植后一年 [13]. OLT 不能持续作为晚期肝功能衰竭的唯一选择. 除了兼容性和共病因素的问题外,越来越多需要移植的患者的器官供应有限,这意味着并非每个人都有资格进行移植. 因此,寻找合适的替代品的需求尚未得到满足.

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  1. 肝细胞移植
    肝细胞移植已被确定为 OLT 的有前途的替代方案,用于某些基于肝脏的代谢紊乱和急性肝功能衰竭. 具有保存天然肝脏的优点, 肝细胞移植侵入性较小,可以重复进行,以提高急性肝功能衰竭患者恢复的机会 [14-16]. 门静脉内注射的供体肝细胞植入宿主肝实质的机制涉及肝窦内的细胞迁移 [17]. 这些细胞被困住,导致门静脉高压和缺血再灌注 [18, 19]. 因此,这启动了先天免疫系统的清除,其中细胞因子的相关释放诱导血管通透性,从而允许存活的肝细胞通过肝窦开口转移并整合到肝实质中 [20]. 虽然移植后肝细胞的初始植入成功率很低, 在动物模型中反复进行的肝细胞移植显示移植细胞的数量有足够的增加,可以从一些代谢缺陷中恢复 [21]. 从未使用或不适合整个器官移植的供体肝脏中分离肝细胞. 从单个供体采集的细胞除了冷冻保存用于急性肝功能衰竭的紧急治疗或用于肝脏代谢紊乱的重复治疗外,还具有可用于多个受体的优势 [22-24]. 迄今为止,肝细胞移植仅用于解决与 OLT 相关的风险不合理或旨在避免或推迟肝移植的单基因缺陷和一些代谢紊乱. OLT 最成功的临床结果是代谢紊乱患者,包括尿素循环缺陷患者 [23, 24]; Crigler-Najjar 综合征类型 1 (CN1) [25, 26]; 糖原贮积病类型 1 [27] 和因子 VII 缺乏 [28]. 尽管最初认为肝细胞移植的免疫原性低于全器官移植, 来自动物模型的数据表明,无论使用同源细胞还是同种异体细胞,先天免疫系统都会清除大量肝细胞 [18]. 因此,大多数移植机构使用与肝移植相同的免疫抑制治疗 [29]. 由于肝细胞移植后的临床结果由于多种因素(包括限制细胞正确植入的肝脏纤维化损伤)仍然存在很大差异; 通过每位患者的重复输注提供足够的肝功能所需的细胞的可用性, 并且通常从供体肝脏中分离出的细胞质量非常低, 必须确定一个新的和现成的细胞来源. 这种强劲的需求激发了人们对用于治疗急性肝衰竭的造血干细胞的兴趣.

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  1. 成体干细胞的发育可塑性
    以前认为成体干细胞是受谱系限制的, 然而,过去十年的研究成果现已充分证实了人类成体干细胞的显着发育可塑性. 成人骨髓源性肌源性祖细胞参与受损骨骼肌再生的能力 [30]; 缺血性心肌 [31-33]; 神经发生 [34, 35] 以及将成体神经干细胞转化回造血细胞 [36], 重新定义发育生物学. 现在人们普遍认为,最初的三个胚层对于转分化的发生不一定至关重要 [37]. 这意味着成体干细胞可以表现出与胚胎干细胞相似的多能性.

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  1. 造血干细胞产生肝细胞
    成人骨髓干细胞可以分化为肝谱系的证明是在大约十年前进行的. 两个独立的研究小组表明,成年大鼠骨髓含有一个细胞亚群 (关于 3%) 共表达造血干细胞标志物 (CD34+, c-Kit, Thy-1); 甲胎蛋白 (法新社) 和 c-met. 当他们用肝细胞生长因子培养这种骨髓粗提物时 (生长因子) 和表皮生长因子 (表皮生长因子), 他们能够检测到白蛋白的表达, 完全分化肝细胞的标志物 [38, 39]. 多年来,体外培养条件的进一步完善导致造血细胞分化,这些细胞表达更成熟的肝脏特异性转录因子,包括人肝细胞核因子-1α (HNF-1α); 细胞角蛋白 (CK8); CK19 和法新社 [40, 41]. 对人类成人骨髓的研究同样证实了它们分化成肝样细胞的能力 [42, 43] 其中许多细胞因子和生长因子被证明对于在体外条件下驱动这种分化很重要 [44-46]. 更有趣的是发现将大鼠造血干细胞暴露于受损的肝组织会诱导功能性肝细胞因子的表达 (CK18, 白蛋白和转铁蛋白) [47]. 这表明仅肝脏微环境就足以为诱导干细胞向肝脏谱系转化提供适当的线索. 几项人体验尸研究证实了这一观察结果,即在肝脏中发现了骨髓来源的细胞. 泰斯等人。, (2000) 调查了性别不匹配的治疗性骨髓移植和 OLT 接受者的档案尸检和活检肝脏标本 [48]. 通过 CK8 的免疫组化染色, CK18 和 CK19, 他们鉴定了骨髓来源的肝细胞和胆管细胞,以及通过荧光原位杂交检测 Y 染色体 (鱼). 使用双重染色分析, 他们发现了大量移植的肝细胞 (4%-43%) 和胆管细胞 (4%-38%) – 是骨髓衍生的- 补充肝实质. 尽管在平行研究中这一观察结果普遍存在差异 [49, 50], 最终的结论是,骨髓来源的造血干细胞能够成功地移植到肝脏并逐渐采用与肝脏谱系非常相似的表型.

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  1. 人类研究
    今天, 研究最广泛的成体干细胞来源于造血谱系. 造血干细胞 (造血干细胞) 构成骨髓隔室的一部分,构成异质间充质干细胞群; 定向祖细胞和非循环基质细胞. 来自骨髓隔室的 HSC 的鉴定主要基于细胞表面标志物的表达. 检测分化簇, CD34 通常在人类研究中用作祖干细胞的替代标记,尽管也存在不表达 CD34 的更原始 HSC 的亚群 [51, 52]. 尽管大量研究表明骨髓干细胞可以产生肝细胞, 它们作为治疗剂的使用仍处于起步阶段. 许多研究仍处于试验阶段,需要随机化和控制, 然而,那些报告的结果显示了需要构象的有趣结果. 第一个临床研究是由一个德国小组进行的, 我是 Esch 等人。, (2005), 其中三名患者在右肝段门静脉栓塞后输注自体 CD133+ 细胞 [3]. 计算机断层扫描 (电脑断层扫描) 扫描左侧节段的体积分析显示 2.5 与未给予骨髓干细胞的对照组相比,三名患者的生长速度增加了一倍. 尽管患者数量较少且缺乏足够规模的随机对照组, 该数据展示了骨髓干细胞在促进肝脏再生方面的巨大潜力. 一年后, Gordon 等人报告了一项平行研究。, (2006) 其中包括对五名肝功能不全患者进行的 I 期临床试验 [53]. 这些患者被给予粒细胞集落刺激因子 (脑脊液) 动员他们的干细胞通过白细胞分离术进行收集,然后纯化表达 CD34+ 的细胞,然后将其注射到门静脉或肝动脉中. 五名患者中的三名显示血清胆红素改善,而五名患者中有四名显示血清白蛋白显着增加. 临床上, 该程序耐受性良好,未观察到与程序相关的并发症,数据得出结论,干细胞对受损肝脏的再生有显着贡献 [53]. 在另一项独立研究中, Terai 等人。, (2006) 招募了 9 名肝硬化患者,他们被注射了富含 CD34+ 表达的自体骨髓干细胞, CD45+ 和 c-kit+. 这些患者被跟踪 24 除了显着改善 Child-Pugh 评分外,他们还表现出血清白蛋白水平显着改善的几周 [54]. 一年后, 拉杰库马尔等人。, (2007) 报道了另一项小规模试验,其中 22 慢性肝病患者 (Child-Pugh 评分 B-C) 被录取 [55]. 200ml 至 300ml 骨髓抽吸物进行密度梯度分级分离以分离 CD34+ 细胞. 然后通过肘正中静脉静脉内给药. 肝功能检查; 之前进行了超声和CT扫描, 4 周和 8 细胞输注后几周. 32% 的患者显示胆红素水平下降; 67% 的患者显示血清白蛋白水平升高, 73% 显示腹水减少. 本研究中没有患者在输血后出现严重的不良反应,并且大多数患者的整体生活质量指数显着提高 (82%) [55]. 在 2007, 穆罕默德内贾德等人。, [56, 57] 在失代偿期肝硬化患者中进行了两项临床研究. 在第一项研究中,他们分别治疗了四名患者 31.73 X 106 培养的自体间充质干细胞, 通过外周静脉注入. I 期研究显示无副作用,随访结束时所有四名患者的生活质量均有所改善. 此外, 两名患者终末期肝病评分模型 (病人 1 & 病人 4) 随访结束时,他们的 Child Pugh 评分显着改善. 在第二项研究中, 他们用从骨髓中分离出的自体 CD34+ 细胞治疗了四名患者, 通过患者的肝动脉缓慢注入. 在两名患者中,他们观察到白蛋白轻度改善, 然而, 两名患者的健康状况进一步恶化,其中一名在移植后几天死于肝功能衰竭. 由于副作用的严重性,该试验提前停止,得出的结论是通过肝动脉输注 CD34+ 干细胞对失代偿期肝硬化不安全, 但建议使用替代途径移植 CD34+ 细胞可能是有益的. 证实使用骨髓干细胞作为再生疗法并证明其在肝功能不全患者中的安全性, 派等人。,(2008) 对 9 名酒精性肝硬化患者进行了一项将扩增的成人 CD34+ 干细胞注入肝动脉的前瞻性临床疗效研究 (ALC) 确定是否赋予临床益处 [58]. 主要终点是评估将自体干细胞注入这些患者的肝动脉的安全性; 次要终点是通过血清学和生化分析评估肝功能的改善; 并确定是否有任何症状改善. CD34+ 干细胞输注后, CT扫描显示肝实质强化正常, 没有肝脏局灶性病变的证据; 此外, 双重多普勒超声扫描显示门静脉和肝动脉血流正常. 证实改善肝硬化患者肝功能的安全性和有效性, 莱维卡等人。, (2008) 然后报告了长期随访的结果 (12-18 月) 注射 CD34+ 富集干细胞的慢性肝病患者 [59]. 在此期间,监测患者的副作用, 毒性和临床变化, 血液学和生化参数. 所有患者都能耐受治疗方案,没有任何与手术相关的并发症或副作用. 4 名患者的血清胆红素水平出现初步改善, 维护了长达 6 月; 而在 3 名患者中仅观察到血清胆红素略有增加 12 月. 只有一名患者的血清胆红素在稍长的一段时间内升高 18 输液后几个月. CT扫描和血清AFP监测未显示患者有任何病变或肿瘤形成. 这项成功的研究为后来的试验奠定了基础,最近李楠等人。, (2010) 报道了自体CD34+输注对肝炎引起的肝功能衰竭患者的临床结果 [60]. 27名儿童患者- Pugh C 肝硬化被纳入其中 22 乙型肝炎呈阳性, 5 丙型肝炎呈阳性. 50将 ml 至 120ml 的骨髓抽吸物进行 Percoll 梯度以分离骨髓干细胞. 20 的患者通过肝门静脉接受细胞输注,同时 7 使用 Seldinger 经皮技术通过肝动脉对患者进行输注. 患者被密切监测 3 移植后几个月,最初注意到肝功能测试下降 3 天. 作者将此归因于用于进行动脉造影的造影剂. 由于所有患者都有 Child- Pugh C 型肝硬化, 造影剂可能加重肝损伤. 尽管如此, 患者随后确实表现出肝功能的改善 1 移植周. 最显着的复苏出现在 3 术后几个月总胆红素和白蛋白水平最高. 全面的, 在大多数黄疸得到解决且腹水得到改善的患者中观察到改善的临床结果 3 治疗后几个月. 从这组患者中, 两人死亡, 一种是由于腹腔感染和肝功能衰竭, 第二个是上消化道大出血. Nikeghbalian 等人报道了对终末期肝病患者的最新临床研究。, (2011). 6 名患者被门静脉内注射自体骨髓来源的 CD133+ 细胞. 将这组患者与接受短期输注的患者进行比较 (6月) 和长期输液 (12 月) 单核细胞. 肝功能试验阳性 24 对参加该试验的所有患者进行了数月的随访. 由于接受 MNC 或 CD133+ 细胞的组之间没有差异, 这项最近的研究强调了骨髓来源的祖单核干细胞的多功能性,无论其分化标志物簇的亚群如何. 此外,这项研究还证实了它们的安全使用,以规避终末期肝病的肝移植需要.

迄今为止提到的临床试验的高潮已显示出血清纤维化标志物降低和胆红素改善的趋势, 干细胞输注后的白蛋白和 Child-Pugh 评分. 过去十年标志着再生肝治疗取得了重要进展; 但是积累的数据还处于起步阶段. 仍不清楚输注途径是否重要,或者在没有白细胞分离术的情况下用 G-CSF 动员骨髓祖干细胞是否足够. 直到更多地了解 HSC 促进肝细胞再生的机制, 受者患者的临床获益机制; 争议将不可避免地影响这种治疗形式. 一些作者提出,观察到的注入干细胞向肝细胞的转化只是细胞融合的副产品,并没有真正诱导转分化 [59, 60]. 其他人则建议不要采用新的血统, 干细胞通过刺激组织特异性干细胞的活化和通过诱导血管内皮生长因子的释放间接地发挥再生能力 (血管内皮生长因子) 从而增加细胞的血液供应并帮助修复受损组织 [61, 62]. 有报道还表明,HSC 可能仅通过诱导 B 细胞白血病/淋巴瘤 2 基因的表达而发挥再生能力 (Bcl-2) 和 interleuking-6 (IL-6) 以旁分泌方式,从而抑制周围组织的细胞凋亡和炎症 [62-64]. 除了这些不确定性, 输注成体干细胞到肝脏的归巢机制也仍不清楚. 有人认为趋化因子类似于基质衍生因子 1 可能涉及, 然而, 这仍有待验证 [65]. 虽然应用 干细胞疗法 尽管对所涉及的机制了解不完全,但不会被阻止, 更清晰的画面最终将有助于更好地定制 干细胞疗法 对有问题的疾病.

分类: 干细胞疗法

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