消化系统疾病的干细胞治疗

第三节　消化系统疾病的干细胞治疗

【概述】

细胞治疗（cell therapy or cellular therapy or cell-based therapy）是将活细胞导入人体达到治疗作用的方法，故又称活细胞治疗（live cell therapy）具体过程为利用某些具有特定功能的细胞特性，采用生物工程方法获取和（或）通过体外扩增、特殊培养等处理后，使这些细胞具有增强免疫、杀灭病原体和肿瘤细胞、促进组织器官再生和机体康复等治疗效果，从而达到治疗疾病的目的。

细胞治疗目前主要分为干细胞治疗或移植以及免疫细胞治疗。细胞治疗学已经成为一门独立的学科。本章主要讨论干细胞在消化系统疾病治疗中的应用。

干细胞（stem cell，SC）是一种未分化细胞，具有自我更新和分化成多种类型细胞的能力，甚至在某些情况下仅分化为一种特殊的细胞类型，在移植入体内后有参与组织功能再生的能力。

根据干细胞的发育潜能，干细胞分为三类，即全能干细胞（totipotent stem cell，TSC）、多能干细胞（pluripotent stem cell）和单能干细胞（unipotent stem cell）。根据干细胞的来源，则分为两类，即胚胎干细胞（embryonic stem cell，ESC）和成体干细胞（adult stem cell，ASC或somatic stem cell，SSC）。其中，成体干细胞存在于机体的各种组织器官中，如来源于脐带血、骨髓和成体器官组织等，包括间充质干细胞、造血干细胞、神经干细胞等。成体器官组织中的成体干细胞在正常情况下大多处于休眠状态，在病理状态或外因诱导下可以表现出不同程度的再生和更新能力。已经在临床应用的干细胞治疗和移植主要有骨髓干细胞（bone marrow stem cell，BMSC）、间充质干细胞（mesenchymal stem cell，MSC）、造血干细胞（hematopoietic stem cell，HSC）、人胚胎神经干细胞（embryonic neural stem cells，ENSCs）、脐血干细胞（umbilical cord blood stem cell，UCBSCs）和脂肪来源的基质干细胞（adipose-derived stromal cells，ADSCs）等。其中，间充质干细胞无论在体外还是体内都具有广泛的分化潜能。在适宜的条件下，其能分化为骨细胞、软骨细胞、骨骼肌成肌细胞、心肌细胞、神经细胞、肝细胞、肾细胞等多种组织细胞。间充质干细胞移植进入人体内，可以归巢到疾病损伤的组织部位，发挥修复或代偿的作用，如产生骨细胞修复骨组织、产生软骨细胞修复软骨、产生肝细胞修复肝组织等。同时，间充质干细胞还具有强大的免疫调节作用，在组织损伤时多数伴有免疫损伤，间充质干细胞免疫调理作用更有助于疾病恢复。

干细胞治疗在消化系统疾病中主要用于治疗慢性肝病、各种原因所致的肝硬化和炎症性肠病（包括溃疡性结肠炎和克罗恩病）等。

【干细胞移植治疗肝硬化】

肝硬化（hepatic cirrhosis）是一种常见的慢性、进行性、弥漫性的肝病。临床将肝硬化分为早期、中期和晚期三个阶段，早期肝硬化的临床表现与肝炎的临床表现相似。而晚期肝硬化则症状严重，并伴有多种并发症，其中上消化道出血、肝性脑病和肝肾综合征等并发症可危及患者生命。当患者发展为失代偿性肝硬化，常规的内科治疗就难以获得效果，患者的生命就处于危险阶段，理想的治疗手段是肝移植完全替换病肝，但是供体肝极为紧缺，患者的病情无法长期等待供体肝；另外，即使有供体肝进行肝移植，移植后免疫排斥反应及高昂的医疗费用等也限制其在临床上的广泛应用。干细胞治疗为失代偿期肝硬化患者提供了新的治疗途径。过去的研究已经证实干细胞可以分化为功能性肝细胞，促进肝再生；干细胞可以直接诱导肝星状细胞凋亡或抑制其激活，分泌出抗纤维化的物质，如肝细胞生长因子、粒细胞集落刺激因子、基质金属蛋白酶-9等，这些物质可减少胶原沉积和轻脯氨酸含量，从而抑制肝组织纤维化的形成。国内外均有多例干细胞治疗肝硬化获得满意效果的报道，国内多项研究报道显示几乎所有的干细胞治疗肝硬化均显示良好疗效，但随访时间多在3个月内；而国外资料显示91.7%的干细胞治疗有效果。肝功能以百分率表达的临床观察指标资料显示，12周时，70.7%总胆红素下降，75.9%清蛋白上升，97.9%凝血原酶活动度升高，显然干细胞治疗对凝血酶原活动度的改善优于总胆红素和清蛋白的改善。肝功能以数据参数表达的5项资料显示，总胆红素、清蛋白、凝血酶原时间在干细胞治疗的8周和12周均有明显改善。此外，干细胞移植后12周肝硬化临床主要症状好转率均在70%以上，其中70.8%腹水减少，83.9%乏力好转，75.7%食欲改善。长期随访研究显示，移植后6个月时干细胞治疗的临床效果仍持续存在，但12个月后胆红素指标出现恶化。另有报道发现，小儿先天性肝纤维化经干细胞治疗后随访3～12个月时，胆管炎消失，肝功能改善，肝硬度下降；其中有3例进行病理学检查显示肝纤维化改善，说明干细胞治疗对先天畸形肝硬化是有益的，可以逆转和延迟发生终末期肝病，并减少肝移植率和免疫抑制药物的使用。总之，临床研究表明，尽管长期的随访资料比较少，但干细胞移植为肝硬化治疗提供了新的治疗方法，持续6个月至1年的临床效果提高了患者的生活质量并延长其寿命。

1.移植途径　国内外资料显示，干细胞治疗肝硬化的移植途径有经肝动脉、经门静脉和经周围静脉移植，其中肝动脉移植比例最高。各种途径临床均可达到治疗效果。理论上直接肝内注射移植是最佳的，但肝内注射可引起肝损伤，临床难以实施。经肝动脉移植安全且可行，但存在放射对比剂损伤发生肝肾综合征的风险。门静脉途径的干细胞治疗作用明显，是合适的移植途径，但有加重门静脉高压的危险。周围静脉途径比较便捷，研究显示周围静脉途径移植间充质干细胞可以到达肝汇管区。静脉途径移植干细胞后肝组织甲胎蛋白和细胞增生核抗原表达增加，提示肝组织增生增加，能减少肝纤维化和改善生存，并且避免了肝动脉路径和门静脉路径移植的风险。

2.移植细胞类型　干细胞治疗肝硬化患者选择的移植细胞类型，国内资料以髂骨骨髓来源的自体骨髓干细胞为主，而国外资料以集落刺激因子动员的周围造血干细胞为主。自体骨髓干细胞取材比较容易，损伤小，患者均能耐受；而自体外周血造血干细胞移植虽然在血液科已有广泛的应用，但终末期肝病患者身体状况差，用集落刺激因子动员干细胞有脾破裂的危险，需要谨慎。研究资料提示，骨髓间充质干细胞作为肝硬化治疗的移植细胞效果更好。

3.机制　骨髓间充质干细胞修复肝脏的可能机制是：①分化为功能性肝细胞，促进肝再生，改善肝功能；②骨髓间充质干细胞分泌多种细胞因子和生长因子，抑制炎症反应，促进肝细胞再生；③直接抑制肝星状细胞的活化，减少细胞外基质的产生；④降解肝内过量的细胞外基质，降解胶原纤维，逆转肝纤维化；⑤间充质干细胞可与肝细胞融合，启动细胞增殖分裂过程；⑥激活受损肝细胞，启动内源性肝细胞分裂再生过程。间充质干细胞直接分化为肝细胞的数量有限，但能激发高效的肝细胞内源性增生；⑦间充质干细胞具有较强的免疫调节作用。

由于干细胞治疗所选择的间充质干细胞或骨髓干细胞或动员收集的干细胞移植到体内有参与肝功能修复以及肝组织部分重建的作用，因此，干细胞治疗是肝硬化和其他重症肝病患者的新治疗手段之一，但当疾病导致肝脏完全衰竭，干细胞治疗就难以显示效果，因此要合理把握肝硬化患者干细胞的治疗时机。

4.干细胞移植治疗肝硬化的适应证　①各种原因引起的活动性肝硬化，经内科常规治疗后，患者的黄疸、毛细血管扩张、蜘蛛痣等临床体征仍然明显，或实验室指标如丙氨酸氨基转移酶、天冬酸氨基转移酶、胆红素、凝血酶原时间和血氨等指标波动明显；②各种原因引起的失代偿期肝硬化，患者出现门静脉高压症，如有食管静脉曲张、消化道出血、腹水、肝肾综合征等，建议在内科常规治疗使病情基本稳定后，及时选择干细胞治疗，以免延误治疗时机；③肝硬化患者病理学检查显示肝组织有比较广泛的纤维化，患者的症状、体征或实验室异常指标经内科常规治疗后有部分改善，建议及时选择干细胞治疗；④肝硬化患者在内科常规治疗的同时，动态观察肝纤维化指标，如若透明质酸（HA）、Ⅲ型前胶原肽（PⅢP）、Ⅳ型胶原（Ⅳ-C）以及层粘连蛋白（LN）进行性升高者，提示肝纤维化在进展，可选择干细胞治疗。

5.禁忌证　①肝硬化患者出现食管胃底静脉曲张破裂出血，内科常规治疗后，病情很不稳定者；②肝硬化患者出现肝性脑病，内科常规治疗后，病情很不稳定者；③肝硬化患者出现肝肾综合征，内科常规治疗后，病情仍不稳定者；④有门静脉血栓，严重的心、肺、肾、血液、内分泌疾病；⑤对粒细胞集落刺激因子、造影剂过敏者；⑥妊娠或哺乳期妇女；⑦酗酒、有药瘾者。

6.不良反应及其处理　一般无明显不良反应，少数患者出现心慌、腹部灼热感或腹胀等，可能与血管造影有关，可给予地塞米松静推处理。

7.注意事项　①接受干细胞治疗的患者需长期定期随访；②对于干细胞治疗有效果的肝硬化患者，在随访过程中治疗效果消失时，可重复进行干细胞治疗；选择自体骨髓间充质干细胞移植者，可反复治疗多次；③对于有抗HBV病毒指征的患者，可同时给予核苷类抗乙肝病毒药物口服，有助于减轻肝脏炎症，促进干细胞分化；④伴有食管胃底静脉曲张出血史的患者，可在干细胞治疗前后，给予食管曲张静脉套扎或胃底静脉组织黏合剂治疗；⑤脾亢者，可在干细胞治疗前行部分脾脏栓塞术，而尽量不要在干细胞肝动脉灌注同时行脾动脉栓塞治疗；⑥肝癌并非干细胞治疗的禁忌证，亦无证据表明干细胞可促进肝癌发生，而术前行干细胞治疗可为手术提供更好条件。如在干细胞治疗前未发现肝癌，而在肝脏造影时发现，可先用碘油栓塞后，再经肝固有动脉给予干细胞治疗；⑦干细胞治疗后建议给予促肝细胞生成素，每日100mg静滴，共1周。

【干细胞移植治疗炎症性肠病】

炎症性肠病包括溃疡性结肠炎和克罗恩病，以慢性、迁延为特征的特发性肠道炎症性疾病。病因不完全明确，认为是多因素（感染、遗传、环境、免疫等）相互作用所致。由于干细胞具有自我更新、多向分化等生物学特征，理论上干细胞移植可重建和调节炎症性肠病患者的免疫系统功能，修复患者炎症损害的胃肠道。例如，溃疡性结肠炎主要以结肠黏膜弥漫性损害（炎症、糜烂、溃疡等）为特点，修复损伤的结肠黏膜是治愈该病的关键。研究表明，结肠黏膜的再生和修复依赖于结肠黏膜干细胞，而结肠黏膜干细胞的数量极少。正常情况下，结肠的生理更新和结肠黏膜有损伤时，结肠黏膜干细胞可分化为成熟的结肠黏膜细胞，维持结肠黏膜的生理更新或修复结肠黏膜的损伤；而溃疡性结肠炎患者表现为黏膜上皮修复损伤的能力较差，提示溃疡性结肠炎缺乏结肠黏膜干细胞，抑或其他因素如免疫因素等损伤了肠黏膜干细胞。因此，理论上应用干细胞治疗溃疡性结肠炎，移植的骨髓干细胞可随血液循环到达病变结肠黏膜，转化为结肠黏膜干细胞发挥修复或者部分替代作用。已有研究发现，如若将体外扩增的自体骨髓干细胞回输给中子照射引起多脏器衰竭的动物，经标记的骨髓干细胞可以在损伤的肠道、皮肤、肌肉中检测到，并且一直可以持续到82日以后，提示移植的干细胞确实可以到达肠道，并可修复损伤的肠道组织。异体骨髓移植的患者因发生移植物抗宿主反应可形成结肠溃疡，在修复的肠道显示有供体来源的骨髓干细胞重建了受体肠道的结肠黏膜上皮。

1.移植的干细胞类型　临床研究观察发现，以不同类型的干细胞移植治疗炎症性肠病均显示疗效满意。

（1）骨髓干细胞移植：通过静脉将骨髓干细胞移植到溃疡性结肠炎患者的体内，骨髓干细胞随血液循环到达病变结肠黏膜。在结肠微环境中，被诱导增殖和转化为结肠黏膜干细胞，进一步分化为结肠黏膜上皮细胞，增强机体对结肠黏膜损伤的修复能力，促进溃疡愈合，达到恢复肠道生理功能的作用。

（2）自体造血干细胞移植：对溃疡性结肠炎患者的研究发现，用粒细胞集落刺激因子动员体内的造血干细胞释放到外周血液中，循环血内的造血干细胞随血循环到达病变结肠黏膜，在结肠微环境中，受诱导进行增殖并转化为结肠黏膜干细胞以及结肠黏膜上皮细胞，发挥溃疡修复的作用。另外，31例难治性克罗恩病患者自体造血干细胞移植后临床症状和疾病活动指数明显改善，随访5～84个月，29例患者未服炎症性肠病其他相关治疗药物，但其影像学和病理学检查均改善。

（3）脐带血造血干细胞：脐带血中提取造血干细胞，经股动脉插管至肠系膜下动脉，缓慢注入。临床初步观察显示，在11例激素抵抗的溃疡性结肠炎患者中，干细胞治疗可使患者近期临床症状缓解，结肠黏膜愈合，组织学改善，疾病活动指数降低，并逐渐停用皮质激素。

（4）骨髓间充质干细胞：理论上骨髓间充质干细胞分化为结肠黏膜干细胞的能力比脐带血中提取的间充质干细胞强。目前已经具备骨髓间充质干细胞培养技术，并能获得治疗数量的细胞，从而使移植效果提高。同时，间充质干细胞具有较强的免疫调节作用，对溃疡性结肠炎患者有组织修复和免疫调节的双重治疗效果。临床应用显示间充质干细胞治疗炎症性肠病获得了满意的效果。

（5）自体脂肪干细胞移植：克罗恩病患者区别于溃疡性结肠炎的特征性病变是消化道瘘管及窦道形成，克罗恩病也是肠肠瘘管和肠皮肤瘘管最主要的病因。此类患者即使手术切除病变肠管后也存在伤口愈合不良，甚至形成新的瘘管、窦道的风险。近年有报道脂肪干细胞移植治疗消化道瘘管可使患者避免手术或缩短愈合时间，同时这项治疗也显示出较好的安全性和便利性，因为自体脂肪干细胞可通过吸脂获得。导入的方式也较为简便，在有体表瘘口患者，一般采取直接注射至瘘口边缘的方法。

2.适应证　①肾上腺皮质激素抵抗的炎症性肠病患者，即活动期应用泼尼松足量60mg/d（儿童每日0.75mg/kg），4周仍不缓解者，建议选择干细胞治疗；②肾上腺皮质激素依赖的炎症性肠病患者，即泼尼松减量至10mg/d无法控制发作或用药3个月不能减至10mg/d以上或停药后3个月复发者；③用药有效但停药数月即复发，反复2次以上的患者；④患者不能耐受药物治疗者；⑤炎症性肠病合并低蛋白血症者；⑥重型或暴发型溃疡性结肠炎经治疗病情平稳后，建议选择干细胞治疗。

3.禁忌证　除一般的干细胞治疗禁忌证外，以下情况亦需除外：重症溃疡性结肠炎或暴发型溃疡性结肠炎活动期；发生完全性肠梗阻需外科手术者；炎症性肠病癌变者。

4.注意事项　接受干细胞治疗的患者需要长期随访；干细胞治疗后，强调康复运动训练，如仰卧起坐运动、双下肢反复向上抬腿运动、腹部按摩运动等。

综上，近年来干细胞治疗取得较大进展，为血液、神经等系统疾病患者带来福音。但是，干细胞用于消化系统疾病的治疗仍存在许多未知的问题亟待进一步研究，如如何获得充足的干细胞，缺乏大样本随机对照研究数据，经治患者随访时间亦有限，且面临伦理学的挑战等。尽管如此，干细胞治疗创伤小，可有效解决细胞和器官移植供体不足、免疫排斥等问题，且可刺激受体组织再生以达到自身修复的目的，故其仍不失为一种安全、有效的治疗措施，因此具有巨大应用前景。

（钟　巍　陈萦晅）