干细胞疗法在肝纤维化中的应用：治疗机制和临床试验

简介：肝纤维化是大多数慢性肝病的共同结果，晚期纤维化往往导致肝硬化。目前，除肝移植外，尚无有效治疗肝硬化的方法。因此，在肝纤维化早期开展抗纤维化治疗，逆转肝损伤具有重要意义。间充质干细胞（MSCs）是再生医学领域应用最广泛的干细胞。MSCs治疗肝纤维化和肝硬化的临床前和临床研究结果表明，MSC给药是一种很有前途的肝纤维化和肝硬化治疗方法。MSCs主要通过向肝细胞分化、免疫调节、细胞因子等营养因子的分泌、减少肝细胞凋亡、促进肝细胞再生。近年来，许多研究为提高MSCs治疗肝纤维化的效果提供了多种新的方法和策略。

海军军医大学综述了目前间充质干细胞治疗肝纤维化的有效方法和策略及其潜在机制，以及目前在临床实践中的研究进展。我们期望在未来通过间充质干细胞的疗法实现肝损伤的完全逆转。

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简介：肝纤维化是由慢性肝损伤引起的纤维化和炎症过程。在肝纤维化过程中，富含胶原蛋白 I 和 III 的细胞外基质 (ECM) 持续积累，导致瘢痕沉积。

最常见的发病机制是病毒性肝炎感染（乙型和丙型肝炎病毒感染 (HCV/HBV)）、酒精中毒、非酒精性脂肪性肝病 (NAFLD)/非酒精性脂肪性肝炎 (NASH) 和自身免疫性肝炎。尽管它们的发病机制不同，但它们的共同终点是发展为肝硬化。由于缺乏有效治疗，可逆性肝纤维化可能发展为肝硬化。肝硬化在高收入国家的发病率和死亡率稳步上升，并已成为世界范围内的主要健康问题。尽管肝移植为终末期肝病患者带来了希望，但它仍然是一项昂贵且复杂的手术，且具有显着的副作用。

间充质干细胞 (MSC )是多能干细胞，在各种疾病的分化、移植和免疫反应中受到广泛关注。MSC 可以从多种组织中分离出来，适用于实验和可能的临床应用。许多研究表明，间充质干细胞可以为肝纤维化和肝硬化动物模型提供有效的治疗，并进行了多项临床试验。在这篇综述中，我们讨论了 MSCs 在肝纤维化中的治疗潜力以及提高其抗纤维化能力的新策略。我们总结了目前MSCs治疗肝纤维化的有效方法和潜在机制，并讨论了目前的临床试验过程。

间充质干细胞的来源

MSC是一种基质细胞，可以很容易地从各种组织来源中分离出来，包括骨髓、胎盘、脐带、羊水、脂肪组织、牙髓、母乳和滑膜。MSCs可以培养扩增，移植后不会被排斥。目前，许多研究表明，骨髓、脐带、脂肪衍生间充质干细胞在临床前动物模型中可抑制肝纤维化，提示其在肝纤维化治疗中的潜在应用。

同种异体间充质干细胞在治疗应用中的优势

细胞供体可以与细胞受体相同（自体）或与细胞受体不同（同种异体）。在最近的肝纤维化和肝硬化临床试验中，MSC治疗的趋势似乎已经从给予自体细胞转向异体细胞。自体疗法的选择是理想的，因为它们确保主要组织相容性并且不太可能引起免疫排斥。然而，自体治疗仍有一些潜在的局限性，可能难以从患者身上获得足够数量的健康活跃的MSCs。使用同种异体MSCs相比自体MSCs的优势已经得到充分展示，其中最值得注意的是从健康供体获得细胞并在体外增殖至所需数量。

间充质干细胞在治疗肝纤维化中的应用

在一些基础和临床研究中，使用 MSCs 的细胞疗法已被证明有利于减轻肝纤维化。为了进一步加强MSCs对肝纤维化的治疗作用，许多基于MSCs的肝纤维化治疗方法被探索和试验。在这里，我们总结了提出的提高 MSCs 抗纤维化能力的可能策略。MSCs的来源和MSCs在肝纤维化中应用的新策略如图1所示。

MSCs可以从各种来源获得，包括骨髓、胎盘、脂肪组织、肾脏和扁桃体。自体和同种异体MSC具有不同的治疗特性。

间充质干细胞治疗的肝纤维化的作用机制

MSC给药是一种很有前途的治疗方法，可以通过细胞向肝脏的迁移、肝源性分化、旁分泌机制、自噬和免疫调节来促进肝再生和修复肝纤维化。许多文章介绍了MSCs治疗肝纤维化的潜在机制。在此，我们补充最新的研究进展。基于间充质干细胞的肝纤维化治疗的潜在机制如图2所示。

MSCs具有分化成肝细胞样细胞的潜力

MSC具有可塑性和多向分化潜能。脂肪组织来源的间充质干细胞 (AT-MSC) 和BM-MSC在体内和体外均具有肝分化潜能，可获得肝细胞样细胞形态和肝细胞特异性标志物（包括白蛋白和甲胎蛋白）。因此，MSCs具有分化成肝细胞样细胞的能力，是一种很有前途的肝再生来源。

间充质干细胞的旁分泌作用

尽管 MSCs 具有分化成肝细胞样细胞的能力，但许多研究表明，MSCs在治疗肝纤维化方面的其他作用可归因于旁分泌作用。这种分泌是由于MSC释放EV和其他可溶性分子。从培养的MSC中获得的条件培养基 (CM) 包含EV和可溶性蛋白质的组合。MSCs和MSC-CM均可通过作用于各种关键细胞在慢性纤维化的发病机制中发挥作用。 

间充质干细胞的免疫调节

MSCs发挥广泛的免疫抑制潜力，可以通过细胞间接触或分泌因子调节先天性和适应性免疫系统细胞的活性。然而，迄今为止尚未完全阐明MSC介导的免疫调节的潜在机制。初步观察表明，不同来源的间充质干细胞的免疫调节特性略有不同。例如，BM-MSCs和AT-MSCs具有相似的免疫调节能力，但细胞因子分泌的差异导致AT-MSCs比BM-MSCs具有更强的免疫调节作用。

间充质干细胞在肝纤维化过程中的自噬

自噬是一种细胞降解途径，利用溶酶体降解其受损的细胞器和大分子。其产生的氨基酸和小分子被重复利用，实现细胞内物质循环和内环境平衡。根据底物降解和底物转运方式，自噬可分为巨自噬、微自噬和分子伴侣介导的自噬。

干细胞治疗肝纤维化的临床实践

最近开始或计划进行的临床试验

多项临床试验已经开始评估间充质干细胞治疗肝硬化患者的安全性，观察MSCs治疗的疗效，探索最佳的MSCs输注方案。根据ClinicalTrials.gov，我们评估了2007年1月1日之后开始的临床研究。结果显示有31项临床试验已注册。如表1所示，31例中19例（61.3%）来自中国，2例（6.5%）来自土耳其，1例（3.2%）发生在韩国、伊朗、日本、印度尼西亚、埃及、越南、新加坡、美国和印度（图3(a))。

31例肝硬化的病因略有不同。肝硬化10例（32.3%），失代偿期肝硬化8例（25.8%）。第三肝硬化为原发性胆汁性肝硬化，4例（12.9%）。酒精性肝硬化2例（6.5%），HCV相关性肝硬化、HBV相关性肝硬化、肝纤维化、失代偿性乙型肝炎肝硬化各1例（3.2%）。肝纤维化和失代偿期肝硬化1例（3.2%），肝纤维化和肝硬化1例。肝硬化的病因体现了不同疾病的发病率，可能为相应的干预提供潜在的方法（图3（b））)。

31例MSCs的来源也不同，31例中有6例（19.4%）用同种异体MSCs治疗，31例中有8例（25.8%）用自体MSCs治疗（图3（c））。

31例中，17例（54.8%）不清楚使用的是同种异体细胞还是自体细胞。然而，结果仍然表明与之前报道的频率相比，同种异体MSCs治疗的频率有所增加。

在细胞来源方面，MSCs可来源于脐带组织（13例，41.9%）、骨髓（4例；12.9%）、脂肪组织（1例；3.2%）、经血（1例；3.2%） ), 未知(12例, 38.7%) (图3(d) )。

实验中使用的细胞数量略有不同，大约注射 2-4 次，剂量0.1-1.5×10⁶为细胞/公斤。31例中，经外周静脉给药9例（29.0%），经肝动脉给药6例（19.4%），外周静脉和肝动脉同时给药1例（3.2%），未知15例（ 48.4%）。外周静脉和肝动脉注射已成为细胞给药的主要方法。

此外，31例中有2例较为特殊。一是自体CD34选择细胞与MSC联合使用的安全性研究；另一个是MSCs和Tregs联合使用的安全性研究，提示联合细胞疗法可能成为一种有效的治疗方法。31项临床试验中的大部分仍处于I或/和II期，其中一项处于IV期临床试验。

已发表的间充质干细胞临床试验结果报告

以上显示了31项已完成或正在进行的MSC治疗或MSC联合细胞治疗肝硬化（LC）的临床试验。同时，已经发表了许多描述使用MSCs进行临床试验结果的报告。

桑等发表了一项荟萃分析，以评估UMSC联合传统支持疗法 (TST) 治疗LC患者的疗效和安全性。他们评估了总共14项试验，包括717名符合他们选择标准的LC患者。他们的荟萃分析结果表明，UMSCs和TST的组合对LC患者的治疗效果比单独的TST更令人满意（肝功能改善表现为降低总胆红素、谷丙转氨酶、凝血酶原时间、增加血清白蛋白、胆碱酯酶和凝血酶原活性）。

张等人报道了一项II期研究，其目的是阐明BM-MSCs在酒精性肝硬化患者中的抗纤维化作用 。招募12名经酒精活检证实为酒精性肝硬化的基线患者，从每名患者的骨髓中分离BM-MSCs并扩增1个月。然后，细胞在第4周和第8周通过肝动脉注射两次。最后，第二次注射后12周的实验室检查和活检结果显示，11名患者中有6名 (54.5%) 观察到组织学改善（一名患者因饮酒退出）。10名患者的Child-Pugh评分 (90.9%) 得到改善。

此外，Suk等人随后报道了一项多中心、随机、开放标签的2期试验，以评估自体BM-MSC移植治疗酒精性肝硬化的有效性和安全性。结果表明，纤维化区域减少，肝功能明显改善。其他研究表明，MSC是治疗自身免疫性疾病引起的肝硬化的潜在选择，对失代偿性肝硬化也有治疗作用。

结论

肝纤维化是各种致病因素和肝脏结缔组织异常增生引起的病理生理过程。如果不能及时排除致病因素，纤维化的过程就会长期持续，发展成肝硬化。目前，肝硬化尚无有效的治疗方法。近年来，许多实验研究和临床试验表明间充质干细胞在治疗肝纤维化和肝硬化方面具有良好的治疗作用。

参考资料：Mengmei Zhu, Tianzhen Hua, Tao Ouyang, Huofu Qian, Bing Yu, “Applications of Mesenchymal Stem Cells in Liver Fibrosis: Novel Strategies, Mechanisms, and Clinical Practice”, Stem Cells International, vol. 2021, Article ID 6546780, 17 pages, 2021. https://doi.org/10.1155/2021/6546780。