间充质干细胞治疗急性肾损伤 (AKI)：回顾和展望

介绍

如今，急性肾损伤 (AKI) 非常普遍。它具有多因素病因，影响所有年龄、性别和种族的人。它的治疗基本上支持肾功能替代，因此应研究新的治疗方法，如间充质干细胞疗法 (MSCs)。

方法

这篇综述涵盖了我们对MSCs在AKI临床前模型中的主要作用机制的理解，这些模型通过肾蒂钳夹缺血再灌注、化疗（顺铂）和小型和大型动物的肾移植，以及因缺血导致的AKI患者的结果和肾移植。

结果

间充质干细胞疗法通过多种机制在AKI的临床前研究中发挥作用，例如抗炎、抗细胞凋亡、氧化抗应激、抗纤维化、免疫调节和促血管生成。在人类中，间充质干细胞治疗是安全有效的。

结论

间充质干细胞治疗急性肾损伤非常有前途，应该与其他现有方法相结合，成为AKI患者治疗的一部分，有助于加速康复和/或减缓慢性肾病的进展。需要随机、多中心对照研究来开发可靠的方案，以验证使用MSC进行的基于群体的细胞疗法。

目录

• 介绍
• 间充质干细胞 (MSCS)
• 在小动物中使用间充质干细胞疗法治疗急性肾损伤
• 在人类中使用间充质干细胞疗法治疗急性肾损伤
• 结论

介绍

在当前的审查中，我们将解决间充质干细胞疗法 (MSC) 的挑战，因为这些细胞已经在人体临床研究中进行了测试。

间充质干细胞 (MSCS)

MSC也称为基质干细胞，是一种多样化的细胞群，对不同器官和组织具有广泛的潜在治疗应用。MSC 可以来源于许多组织来源，与其可能普遍存在的分布一致。

这些细胞的特征在于克隆形成、自我更新、不同谱系的分化以及具有某些损伤的器官的再生。国际细胞治疗学会提出了一系列定义人类间充质干细胞（H-MSCs）的标准，即：

（1）在标准培养条件下对塑料的粘附性；

(2)在CD34、CD45、HLA-DR、CD14或CD11b、CD79a或CD19不存在的情况下表达CD73、CD90、CD105表面分子；

(3) 成骨细胞、脂肪细胞和成软骨细胞的体外分化能力。这些标准的建立是为了标准化从人类中分离 MSCs，但可能不适用于其他哺乳动物。

在小动物中使用间充质干细胞疗法治疗急性肾损伤

在图1，我们描述了从不同部位提取的MSCs在临床前急性啮齿动物模型中的主要作用，包括通过肾蒂钳夹的IRAKI、化疗AKI（顺铂）和肾移植本身。

尽管有证据表明MSCs细胞疗法有助于改善AKI，但为了成功建立这种疗法，还需要克服一些挑战，例如确定最佳给药途径、每次给药的细胞数量以及注射，MSCs迁移到急性和慢性肾损伤的最佳策略，了解MSCs与其他组织细胞之间的相互作用，并确定MSCs的不良反应（体内分化差和肿瘤形成）。

评估MSCs在小动物慢性和急性肾损伤模型中的治疗效果的荟萃分析研究表明，不同给药方式（动脉、静脉或肾脏）对肾脏再生有益。然而，有人认为动脉途径比静脉途径更有效地使肾脏再生。静脉内，细胞数量、多次注射和细胞大小会增加肺部滞留的机会。虽然局部实质内给药对肾脏修复也有有益作用，但这种途径在临床应用中不太实用，特别是因为肾脏疾病是弥漫性的。

可能对MSCs的治疗潜力产生不利影响的一个关键方面是损伤部位的炎症环境，因为它可能直接影响这些细胞的存活和并入受伤组织。因此，M2巨噬细胞衍生的抗炎细胞因子（IL-10、TGF-ß1、TGF-ß3和VEGF）有利于MSC的生长，而M1巨噬细胞衍生的促炎细胞因子（IL-1ß、IL −6、TNF-α和IFN-ψ)在体外抑制MSCs的生长。这一观察结果表明，MSC注射的时机对于组织修复的成功至关重要。

然而，仍然需要对肾脏模型进行进一步研究，以评估这种从免疫特权到 MSC 免疫原性状态转变的范例。

在人类中使用间充质干细胞疗法治疗急性肾损伤

全球注册临床试验的数量和提交给美国食品和药物管理局 (FDA) 的研究性新药 (IND) 申请最近有所增加，供体和组织来源以及治疗目的的多样性也有所增加，尽管存在相当大的异质性协议。

大多数MSC试验包括发生在美国、欧洲和中国的同种异体细胞：仅第1期 (26%)、第1/2期 (40.6%)、仅第2期 (22.5%)、第2/3期 (3.8%)、第3阶段 (6.7%) 和第4阶段 (0.3%)。2019年，报告了887项H-MSC研究，其中5%仅针对肾脏疾病，包括AKI、DKD（糖尿病肾病）、肾移植和肾炎等。

基于MSC的治疗的另一个关键方面是从患有慢性疾病（例如DM）的个体中分离MSC，用于自体移植。因此，与从非糖尿病个体获得的AT-MSC相比，从糖尿病供体获得的AT-MSC表现出更高水平的细胞衰老和细胞凋亡，以及成骨和软骨分化能力降低。

同样，接受同种异体UC-MSC (1×10⁶/kg) 治疗的2型糖尿病患者，通过静脉注射，随后进行胰腺内血管内注射，在12个月的随访后显示葡萄糖和糖化血红蛋白水平降低，以及全身炎症标志物（IL-1ß和IL-6）和T淋巴细胞计数（CD3和CD4）。C肽水平也有所改善，胰岛素需求减少了约30%。因此，基于使用MSCs的同种异体移植与自体移植需要在DKD的情况下进一步研究。

另一方面，在缺血性心肌病患者中，同种异体和自体BM-MSC同样安全有效。

在表1和2，我们描述了AKI场景中人类MSCs的主要研究和肾移植后，分别在表2，我们描述了评估移植初期和后期安全性和有效性的两项研究。

目前，有十多项正在进行的临床研究涉及大量接受肾移植的患者，这意味着超过一千人。我们重点介绍了一项正在进行的临床研究，其中包括在第6周和第7周接受肾移植和注射两剂自体MSCs的个体，以及阿仑单抗诱导后使用依维莫司维持治疗并从第8周起停用他克莫司。

dy	Stage	Type of AKI	Number of patients	Type of MSCs	Site of extraction of the MSCs /Route of administration	Dose (cells per kg of weight x 106) / number of doses	Time of infusion of MSCs	Main findings
Togel et al., 2012	I	Ischemia after cardiac surgery	15, separated in low (n=5), intermediate (n=5), and high (n=5) doses	Allogenic	Bone marrow /Intra-aortic (suprarenal)	Evaluation of scaled doses (quantity?) /Single dose	During surgery	–Administration of MSCs is safe–Reduction of AKI to 0% (versus 20%)–Reduction in 40% of the time of hospitalization and hospital readmission rates
Swaminathan et al., 2018	II	Ischemia after cardiac surgery	156, 27 centers: –67: MSCs–68: controls	Allogenic	AC607 MSCs (Allocure) – Bone marrow /Intra-aortic (suprarenal)	2.0 /Single dose	48h after AKI (preoperative creatinine: 1.3±0.6 mg/dl; pre-treatment creatinine 2.1±0.7 mg/dl)	–Administration of MSCs is safe–No difference in the number of days for recovery from AKI–No difference in mortality after 30 days

Study	Induction therapy	Maintenance therapy	Number of patients/type of donor	Type of MSCs	Site of extraction of the MSCs /Route of administration	Dose (cells per kg of weight x 106) / number of doses	Time of infusion of MSCs	Main findings
Perico et al. (2011)	rATG (0.5 mg/kg/day, days 0-6; Basiliximab (20 mg, days 0 and 4); steroids (days 0-7)	CSA, MMF	2 / LRD	Autologous	Bone marrow / Intravenous	1.7-2.0 / single dose	Day 7	–↑ Tregs/Memory CD8 lymphocytes ratio–Pulse with MP in the third week (↑ creat)–Absence of DSA class I and class II
Tan et al. (2012)	Basiliximab (20 mg, days 0 and 4) only in the control group	ICN, MMF, steroids:	159 / LRD: –53: standard CNI group–53: standard CNI group + MSCs–53: 80% CNI group + MSCs	Autologous	Bone marrow / Intravenous	1.0 – 2.0	Days 0 and 14	–↓ acute rejection in 6 months (~ 7% versus 21.6%)–↓ viral infection (~ 9% versus 29%)–no difference in eGFR in 12 months
Perico et al. (2013)	rATG (0.5 mg/kg/day, days 0-6; steroids (days 0-7)	CSA, MMF	2 / LRD	Autologous	Bone marrow / Intravenous	2.0 /single dose	Day 1	–↑ Tregs/Memory CD8 lymphocytes ratio–Acute cellular rejection in 1 patient
Reinders et al. (2013)	Basiliximab (20 mg, days 0 and 4)	CNI, MMF, steroids	6 / LRD	Autologous	Bone marrow / Intravenous	1-2 /2 doses with a 1-week interval	6-10 months: SCR with 4 weeks or SCR and/or IF/TA with 6-10 months in renal biopsy	–improvement of tubulate in the absence of IF/TA–5/6 patients: reduction of specific lymphocyte proliferation to the in vitro donor
Peng et al. (2013)	Cyclophosphamide 200 mg/day for 3 days and MP for 3 days (750 mg/250 mg and 250 mg/day)	TAC, MMF, steroids	12 / LRD (6 controls and 6 with 50% TAC and MSCs)	Allogeneic	Bone marrow / Intravenous	5.0 via the renal artery and 2.0 intravenously / 2 doses	Renal artery on the day of the transplant and intravenous after 1 month	–no difference in acute rejection and in eGFR after 12 months–MSCs group: higher levels of B-lymphocytes after 3 months–Absence of chimerism after 3 months
Reinders et al. (2015) Stage Ib; Neptune Study	Basiliximab (20 mg, days 0 and 4)	CNI, MMF, steroids	10 / LRD	Allogeneic	Bone marrow / Intravenous	2.5 2 doses(1-week interval)	25 and 26 weeks	–Ongoing study–Primary outcomes: acute rejection confirmed by biopsy and renal graft loss–Secondary outcomes: fibrosis, DSA, immunological tests, eGFR, opportunistic infections
Mudrabettu et al. (2015)	rATG (1 mg/kg) for 3 consecutive days	TAC, MMF, steroids	4/ LRD and LUD	Autologous	Bone marrow / Intravenous	0.21-2.4/ 2 doses	1 day before transplantation and 1 month after transplantation	–No early or late dysfunction of renal graft–Absence of viral infection–↑ Tregs–↓ proliferation of CD4 lymphocytes
Pan et al. (2016)	Cyclophosphamide 200 mg/day for 3 days and MP for 3 days (750 mg/250 mg and 250 mg/day)	TAC, MMF, steroids	32 (16 controls and 16 treated with 50% TAC and MSCs) / LRD	Allogeneic	Bone marrow/ Renal artery and intravenous	5.0 via renal artery and 2.0 intravenously / 2 doses	Renal artery on the day of the transplant and intravenous after 1 month	–No difference in acute rejection, renal graft survival, serum creatinine, and eGFR–Absence of changes in responses to donor alloantigens in vitro–Immunophenotyping comparable of subpopulations of T lymphocytes
Sun et al. (2018)	rATG (50 mg/day, for 3 consecutive days)	CNI, MMF, steroids	42 (21 controls and 21 treated with and MSCs) / DD	Allogeneic	Umbilical cord/ Intravenous + Renal artery	2.0 Intravenously and 5.0 via renal artery / single doses on each route	Intravenous: 30 minutes before the renal transplantation/ Renal artery at the time of transplantation	–No difference in delayed renal graft function, acute rejection, eGFR, patient and renal graft survival after 12 months
Vanikar et al. (2018)	Protocol for induction of tolerance: non-myeloablative therapy with Bortezomib, MP, rATG, and Rituximab	No conventional immunosuppression	10 / LRD	Allogeneic	Hematopoietic cells of the bone marrow and adipose tissue /Intraportal	0.22 ±0.16 of CD34+ cells from bone marrow mixed with 0.19 ±0.09 of MSCs of adipose tissue	14 days before the transplant	–Acute cellular rejection: 3 patients (155 days, 33.4 months and 1.4 year)–Patient survival: 100% (2 years), 90% (3 years), and 80% (6 years): n= 1 pneumonia; n =1 sudden death and chronic graft dysfunction–Renal graft survival censored to death in 6 years: 90% (n=1 loss due to IF/TA)–2 patients with DSA, but without graft dysfunction–5 with conventional immunosuppression and 2 with mycophenolate–Serum creatine: 1.44± 0.41 mg/dl after 6 years
Erpicum et al. (2019)	Basiliximab (20 mg, days 0 and 4)	TAC, MMF and steroids (39% discontinued)	20 (10 controls and 10 treated with MSCs) /DF	Allogeneic	Bone marrow / Intravenous	mean 2.4 (2.0-2.6) / single dose	3 ± 2 days after the transplant (2-5 days variation)	–1 patient with acute myocardial infarction 3 hours after infusion of MSCs–↑ Tregs in 30 days, but no difference after 1 year–No difference in proliferation of B lymphocytes–No difference in acute rejection and opportunistic infections – No difference in eGFR after 1 year–4 patients developed antibodies anti-MSCs (only 1 with MFI > 1,500)

结论

间充质干细胞疗法通过多种机制在AKI的临床前研究中发挥作用，例如抗炎、抗细胞凋亡、氧化抗应激、抗纤维化、免疫调节和促血管生成。这些好处也可以解释该疗法对人类的许多积极影响。

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