漸凍癥，是一種神經(jīng)退行性疾病。它破壞了大腦和脊髓中的神經(jīng)元，導(dǎo)致肌肉逐漸無力、萎縮，最終喪失活動能力。截止目前，科學(xué)家尚未找到確切的原因，但普遍認(rèn)為遺傳、環(huán)境和生活方式等因素共同作用導(dǎo)致了這一疾病。
這種罕見疾病的發(fā)病率極低，僅為十萬分之一點六，且在當(dāng)前醫(yī)療技術(shù)下，治愈率仍然為零。患者大多在2-5年內(nèi)走到生命的終點。
近年來，間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）治療漸凍癥在全球研究中引起了相當(dāng)大的關(guān)注。在漸凍癥的治療中，間充質(zhì)干細(xì)胞可能通過多種機制發(fā)揮作用，包括直接替換受損的運動神經(jīng)元、提供神經(jīng)保護(hù)因子以減緩神經(jīng)元死亡、以及調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)以減少對神經(jīng)組織的損傷。
介紹
漸凍癥醫(yī)學(xué)上稱為肌萎縮側(cè)索硬化癥（Amyotrophic Lateral Sclerosis, ALS），是一種慢性進(jìn)行性神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病，主要影響控制肌肉活動的運動神經(jīng)元。這種疾病會導(dǎo)致肌肉逐漸萎縮和無力，最終可能影響呼吸和吞咽功能，嚴(yán)重時可導(dǎo)致完全癱瘓和死亡。
目前，漸凍癥沒有根治方法，治療主要是對癥支持，以改善患者的生活質(zhì)量和延緩病情進(jìn)展。藥物治療方面，利魯唑是目前唯一被美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準(zhǔn)用于治療漸凍癥的藥物，它可以在一定程度上延緩病情進(jìn)展。
早期用藥治療和無創(chuàng)呼吸機及時對癥治療，是漸凍人癥治療的關(guān)鍵，但漸凍癥的治療藥物十分有限，這兩種藥只能減緩疾病進(jìn)程。因此，尋找新的治療手段成為迫切需求。
干細(xì)胞可以根據(jù)其來源進(jìn)行分類，包括胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。成體干細(xì)胞從骨髓、脂肪組織和胎盤等多種組織中的未分化細(xì)胞中獲得，具有來源豐富、免疫原性低、易于體外分離和培養(yǎng)等優(yōu)點。
因此，越來越多的研究表明，間充質(zhì)干細(xì)胞 (MSC) 療法可以通過免疫調(diào)節(jié)作用、分化神經(jīng)元等機制來改善患者的運動功能評分，減緩患者肺功能的惡化以及減緩病情進(jìn)展的進(jìn)程，為漸凍癥患者提供一條新的途徑。
間充質(zhì)干細(xì)胞治療漸凍癥的5大作用機制
因肌萎縮側(cè)索硬化疾病治療需求不斷增加，而間充質(zhì)干細(xì)胞被公認(rèn)為具有可塑性和免疫調(diào)節(jié)特性，促其成為治療肌萎縮側(cè)索硬化最有力的候選者。
另外間充質(zhì)干細(xì)胞衍生的外泌體具有最小免疫原性特點，既能調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)又能刺激內(nèi)源性神經(jīng)發(fā)生，也為肌萎縮側(cè)索硬化疾病免疫治療提供巨大潛力。因此，免疫調(diào)節(jié)已成為間充質(zhì)干細(xì)胞或外泌體治療肌萎縮側(cè)索硬化的潛在治療方法。
1.重建血液中樞神經(jīng)系統(tǒng)屏障完整性
血液中樞神經(jīng)系統(tǒng)屏障包含血腦屏障和血脊髓屏障，是肌萎縮側(cè)索硬化重要的免疫屏障，可高效阻礙有毒物質(zhì)從血液滲入中樞神經(jīng)系統(tǒng)并向外泵出毒素。
間充質(zhì)干細(xì)胞可改善血管末梢星形膠質(zhì)細(xì)胞完整性，降低破壞肌萎縮側(cè)索硬化血腦屏障的水通道蛋白4表達(dá)，維持細(xì)胞內(nèi)外離子和水通道平衡阻止內(nèi)源性免疫介質(zhì)進(jìn)入運動神經(jīng)元微環(huán)境【1】。
人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植后觀察到層黏連蛋白顯著表達(dá) ( 尤其是肌萎縮側(cè)索硬化中表達(dá)較少的層黏連蛋白 α2、α5)，且數(shù)據(jù)顯示高劑量細(xì)胞移植增強了基底膜的完整性，【2】這項研究證明了人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞可促進(jìn)血管生成阻礙基底膜破裂進(jìn)而恢復(fù)血脊髓毛細(xì)血管通透性。
此外【3.4】兩項研究證實，間充質(zhì)干細(xì)胞來源的細(xì)胞外囊泡及脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞分泌的外泌體(adipose- derived stem cells exosomes，ADSCs-exo) 均能改善漸凍癥病理條件下線粒體功能障礙，前者亦能平衡線粒體動力學(xué)、極大限度減少線粒體損傷、加速線粒體功能恢復(fù)，從而保持血液中樞神經(jīng)系統(tǒng)屏障完整。
2.抑制自然殺傷細(xì)胞毒性
自然殺傷細(xì)胞是肌萎縮側(cè)索硬化發(fā)病機制中發(fā)揮核心作用的先天免疫細(xì)胞，同時也是適應(yīng)性免疫關(guān)鍵組成部分，是具有顯著毒性的活性細(xì)胞。
免疫細(xì)胞在穩(wěn)態(tài)環(huán)境下不會攻擊人體自身組織細(xì)胞，而自然殺傷細(xì)胞可以裂解自身細(xì)胞，使其受損。間充質(zhì)干細(xì)胞主要削弱自然殺傷細(xì)胞活化和增殖，兩者形成穩(wěn)定的炎癥-修復(fù)系統(tǒng)抵御外界侵害，主要機制為：①刺激γ干擾素產(chǎn)生②介導(dǎo)可溶性因子修飾③以直接接觸方式調(diào)控。
①刺激γ干擾素產(chǎn)生
γ干擾素（Interferon gamma，IFN-γ），也稱為免疫干擾素，是一種由活化的T細(xì)胞、CD8+細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞和NK細(xì)胞產(chǎn)生的糖蛋白。它屬于Ⅱ型干擾素，具有抗腫瘤、抗病毒和免疫調(diào)節(jié)作用。
研究【5】表明一方面：
- 間充質(zhì)干細(xì)胞以劑量、單核細(xì)胞趨化因子1依賴方式增加白細(xì)胞介素12和白細(xì)胞介素18含量 ( 正常情況下，兩者刺激自然殺傷細(xì)胞分泌γ干擾素 ) 進(jìn)一步誘導(dǎo)γ干擾素分泌；
- 另一方面間充質(zhì)干細(xì)胞增強自然殺傷細(xì)胞中參與γ干擾素重要轉(zhuǎn)錄因子的白細(xì)胞介素12受體表達(dá)和轉(zhuǎn)錄激活因子4信號磷酸化誘導(dǎo)γ干擾素合成。
②介導(dǎo)可溶性因子修飾
介導(dǎo)可溶性因子修飾通常指的是細(xì)胞或分子通過分泌可溶性因子來調(diào)節(jié)其他細(xì)胞的功能或狀態(tài)。它們通過與靶細(xì)胞表面的受體結(jié)合，激活細(xì)胞內(nèi)的信號傳導(dǎo)途徑，從而影響靶細(xì)胞的行為，如增殖、分化、遷移或死亡。
研究【6】表明間充質(zhì)干細(xì)胞可合成調(diào)節(jié)細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2信號傳導(dǎo)或降低CD56和γc鏈表達(dá)的前列腺素E2來抑制自然殺傷細(xì)胞毒性。
③以直接接觸方式調(diào)控
間充質(zhì)干細(xì)胞同細(xì)胞直接接觸時對自然殺傷細(xì)胞影響更大。
- 一方面從【7】這項研究得到兩者共培養(yǎng)后CD73表達(dá)增多，而新CD73自然殺傷細(xì)胞可將5-磷酸腺苷轉(zhuǎn)化為具備免疫調(diào)節(jié)作用的腺苷并通過自分泌或旁分泌調(diào)節(jié)自然殺傷細(xì)胞免疫功能；
- 另一方面在另一項【8】研究得到兩者直接接觸后顯著下調(diào)自然殺傷細(xì)胞上介導(dǎo)其細(xì)胞毒性功能的兩個關(guān)鍵激活受體 CD244 和自然殺傷2成員D(NKG2D) 水平。
3.抑制補體系統(tǒng)異常激活
補體系統(tǒng)是先天免疫系統(tǒng)的核心分支，由受體和調(diào)節(jié)蛋白構(gòu)成并以級聯(lián)反應(yīng)方式增強免疫反應(yīng)，一方面可清除由細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)或死亡所產(chǎn)生的外來有害威脅，另一方面可借助補體受體具備調(diào)節(jié)炎癥的能力，監(jiān)測調(diào)節(jié)免疫功能。
間充質(zhì)干細(xì)胞具備強大且廣泛的抗補體活性作用，對抑制補體系統(tǒng)介導(dǎo)損傷的機制主要為分泌因子H抑制補體活化：因子H是天然的補體調(diào)節(jié)劑，既可抑制C3、C5轉(zhuǎn)化酶形成并減緩神經(jīng)元衰變進(jìn)程；又可作為輔助因子促使C3b、C4b失去活性。因子H缺乏將導(dǎo)致補體活化增強，而間充質(zhì)干細(xì)胞可產(chǎn)生因子H抑制補體失調(diào)，從而恢復(fù)運動神經(jīng)元直接損傷。
現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，間充質(zhì)干細(xì)胞因其免于宿主細(xì)胞監(jiān)視，對先天性免疫亦是適應(yīng)性免疫均可經(jīng)多種機制表現(xiàn)出巨大的免疫調(diào)節(jié)活性。
4.抑制小膠質(zhì)細(xì)胞活化
小膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)常駐的巨噬細(xì)胞，具有監(jiān)測細(xì)胞外環(huán)境和免疫防御作用。在漸凍癥中，運動神經(jīng)元與小膠質(zhì)細(xì)胞可相互作用，M1型小膠質(zhì)細(xì)胞參與運動神經(jīng)元變性并促進(jìn)疾病進(jìn)展。
間充質(zhì)干細(xì)胞抑制小膠質(zhì)細(xì)胞活化，延緩運動神經(jīng)損傷機制主要包括：
- 直接抑制增殖：肖昆太等【9】研究發(fā)現(xiàn)人羊膜間充質(zhì)干細(xì)胞同小膠質(zhì)細(xì)胞共培養(yǎng)時，明顯抑制小膠質(zhì)細(xì)胞增殖和遷移。
- 調(diào)控小膠質(zhì)細(xì)胞表型：【10】研究認(rèn)為間充質(zhì)干細(xì)胞可釋放能夠激活M2型、消退M1型并將促炎毒性環(huán)境轉(zhuǎn)為抗炎神經(jīng)保護(hù)的轉(zhuǎn)化生長因子β來改善免疫微環(huán)境，改變小膠質(zhì)細(xì)胞表型。
此外間充質(zhì)干細(xì)胞不僅可直接分泌趨化因子CX3CL1，也能刺激星形膠質(zhì)細(xì)胞分泌或促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞趨化因子受體CX3CR1表達(dá)，調(diào)控CX3CL1 /CX3CR1系統(tǒng)軸實現(xiàn)運動神經(jīng)元與小膠質(zhì)細(xì)胞之間正向?qū)υ挘{(diào)控保護(hù)型小膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)生。
5.調(diào)控T細(xì)胞
促進(jìn)CD4+T細(xì)胞增殖、抑制CD8+T細(xì)胞擴增
T細(xì)胞是適應(yīng)性免疫核心參與者，CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞為T細(xì)胞常見的兩個亞型。
CD4+T細(xì)胞于肌萎縮側(cè)索硬化期間可調(diào)節(jié) M2 型小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)來支持對運動神經(jīng)元保護(hù)，其缺失易引起運動神經(jīng)元喪失并加速疾病進(jìn)展。
CD8+T細(xì)胞被認(rèn)為具有雙向作用，在外周發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)而在中樞神經(jīng)系統(tǒng)浸潤時觸發(fā)運動神經(jīng)元死亡
間充質(zhì)干細(xì)胞在體內(nèi)體外均具有調(diào)節(jié)免疫能力，其對T細(xì)胞及T細(xì)胞亞型的調(diào)控機制為：
- 間充質(zhì)干細(xì)胞自身比例高低主要決定T細(xì)胞數(shù)量，低水平的間充質(zhì)干細(xì)胞促進(jìn)T細(xì)胞擴增，相反高水平的間充質(zhì)干細(xì)胞抑制T細(xì)胞增殖，為肌萎縮側(cè)索硬化患者 T 細(xì)胞重建提供方向。
- 間充質(zhì)干細(xì)胞中含有高水平的CC趨化因子配體2，研究【11】發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用CC趨化因子配體2阻斷劑治療后CD4+T細(xì)胞水平明顯下降，CC趨化因子配體2高水平產(chǎn)生使得間充質(zhì)干細(xì)胞獲取較高免疫刺激并介導(dǎo)其刺激CD4+T細(xì)胞增殖。
- 間充質(zhì)干細(xì)胞可明顯抑制CD8+T細(xì)胞擴增、分化和活化為細(xì)胞毒性細(xì)胞。
增強調(diào)節(jié)性T細(xì)胞功能：
調(diào)節(jié)性T細(xì)胞 (Tregs) 是免疫反應(yīng)基本調(diào)節(jié)劑，可抑制對宿主有害的先天免疫和適應(yīng)性免疫反應(yīng)，因發(fā)現(xiàn)其在漸凍癥早期緩慢進(jìn)展階段水平升高 ( 發(fā)揮中樞神經(jīng)系統(tǒng)抗炎作用 )和在晚期快速進(jìn)展階段水平降低 ( 神經(jīng)炎癥惡化 )，且發(fā)揮比CD4+T細(xì)胞更大的神經(jīng)保護(hù)作用，被認(rèn)定為特定保護(hù)亞群。
目前間充質(zhì)干細(xì)胞可能是增強調(diào)節(jié)性T細(xì)胞功能改善免疫環(huán)境最理想治療方法，主要機制為提高調(diào)節(jié)性T細(xì)胞含量并增強其免疫抑制功能。
研究【12】發(fā)現(xiàn)間充質(zhì)干細(xì)胞源性外泌體一方面攜帶特定RNA可增加白細(xì)胞介素10產(chǎn)生使其通過抗原提呈細(xì)胞 (APC) 發(fā)揮免疫抑制作用，另外研究【13】發(fā)現(xiàn)激活維持STATS磷酸化通路，抑制輔助性T細(xì)胞17分化同時顯著提高調(diào)節(jié)性T細(xì)胞和叉狀頭螺旋轉(zhuǎn)錄因子3含量，保護(hù)運動神經(jīng)元。
間充質(zhì)干細(xì)胞調(diào)控免疫反應(yīng)治療肌萎縮側(cè)索硬化癥的作用機制見（表3）【14】。
討論
盡管干細(xì)胞治療漸凍癥的臨床研究取得了顯著進(jìn)展，但干細(xì)胞治療漸凍癥的臨床應(yīng)用仍面臨許多挑戰(zhàn)。當(dāng)前研究仍存在以下問題：
- 盡管有眾多關(guān)于間充質(zhì)干細(xì)胞制備和移植的進(jìn)展臨床試驗結(jié)果，但在治療肌萎縮側(cè)索硬化疾病領(lǐng)域進(jìn)行間充質(zhì)干細(xì)胞移植有效性試驗較少。
- 鑒于肌萎縮側(cè)索硬化疾病所處的不利環(huán)境中，迫使間充質(zhì)移植后存活率低的問題，最新研究報道輸注間充質(zhì)干細(xì)胞時監(jiān)測炎癥狀態(tài)變化可有效提高間充質(zhì)干細(xì)胞治療率，表明靶向間充質(zhì)干細(xì)胞操作以促進(jìn)其存活率成為新的目標(biāo)。
- 間充質(zhì)干細(xì)胞調(diào)節(jié)肌萎縮側(cè)索硬化免疫機制的具體劑量、給藥部位及方法尚未有統(tǒng)一闡述，其對移植治療具有重要意義。
結(jié)論
治療漸凍癥有效治療藥物較為單一，并且缺乏能夠改變并逆轉(zhuǎn)疾病的臨床藥物。藥物的選擇一直是研究領(lǐng)域的熱點及難點，而運用細(xì)胞療法治療肌萎縮側(cè)索硬化癥是近幾年被公認(rèn)為極具研究前景的方法，尤其是間充質(zhì)干細(xì)胞衍生的外泌體，既能保證重要內(nèi)容物不被降解，又可自由通過血腦屏障同運動神經(jīng)元直接作用，在漸凍癥治療中發(fā)揮不可或缺的作用。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們期待干細(xì)胞治療能夠早日上市，造福廣大漸凍癥患者。
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