近年来全球掀起了干细胞研究的热潮,干细胞治疗疗效逐步得到认可。同样,干细胞治疗在肝胆胰疾病领域也得到广泛的应用。肝胆胰疾病除传统的药物治疗、手术治疗外,干细胞治疗无疑将是又一重要的选择。本文拟主要就干细胞治疗在肝胆胰疾病临床治疗方面中的应用和大家作探讨。
目前已证实肝胆胰器官中均存在干细胞,这为肝胆胰的干细胞治疗提供了理论基础。肝脏中已证实肝卵圆细胞作为肝干细胞参与肝再生。在胰腺中,Seaberg等[1]认为胰腺干细胞不仅存在于胰腺导管,也存在于胰岛本身。
另外在肝胆胰的恶性肿瘤方面,也有较多研究证实肝癌、胆囊癌、胰腺癌中干细胞的存在。一些细胞表面分子标记物认为是肝胆胰癌干细胞的标记。在肝癌中CD133[2, 3]、EpCAM[4, 5]、CD90[6]等认为与肝癌干细胞有关。在胰腺癌方面研究发现胰腺癌细胞株中CD44+/CD24+/ESA+的细胞亚群致瘤能力最强,认为是胰腺癌中的干细胞群[7]。另外也有较多研究认为CD133也是胰腺癌干细胞的表面标记物之一。在胆囊癌细胞株中发现CD44+/CD133+细胞亚群有干细胞特性[8, 9]。还有很多研究均证实侧群细胞(side population cells)存在于肝胆胰癌细胞中,也是癌干细胞存在的依据。
肝胆胰是人体主要的消化腺器官,细胞代谢相对较为旺盛,因此也较易发生细胞损伤性、退行性疾病。干细胞具有长期存活、不断的自我繁殖;可以跨系、跨胚层分化,具有强大的可塑性;化学趋向性等特性,因此干细胞治疗适用于肝胆胰的较多疾病。
应用在肝胆胰疾病临床的干细胞分为胚胎干细胞和成体干细胞两类。胚胎干细胞主要为脐血干细胞和脐带干细胞,其优点是细胞增殖能力强,但有移植后的成瘤性、不能自体移植、有一定的伦理问题等缺点。成体干细胞主要是自体骨髓干细胞、外周血干细胞等,其优点是来源于自身不存在排异反应、无成瘤性、无伦理学问题等,缺点是细胞增殖能力没有胚胎干细胞强。
1、肝脏疾病:
适应症主要为肝炎后肝硬化失代偿期,急性、亚急性及慢性重型肝炎,药物性肝病等。西南医院消化内科的研究认为干细胞治疗对酒精性肝硬化效果不佳,具体机制尚不明。主要输入途径为经介入将干细胞输入肝动脉。
国内外的研究均发现[10-13],自体骨髓干细胞移植治疗终末期肝病一般第2 周实验室指标出现明显变化。研究认为移植后第4 周[13],所有患者血清白蛋白水平均明显升高,也有结果表明移植后8周[11]或24周[10]后白蛋白水平明显升高,是化验指标中最为显著和持久的变化。其次是纤维蛋白原水平和凝血酶原时间均较术前显著改善。ALT、AST及Child评分于术后第4 周亦出现明显下降。
然而,血清总胆红素水平虽有下降,但无统计学意义,仅有一项研究认为8周后总胆红素明显下降[11]。日本SHUJI[10]更是对其研究中的3例对比术前术后肝穿刺病理免疫组化AFP和PCNA染色,发现AFP和PCNA均在干细胞治疗后4周明显增强。上述结果表明,骨髓干细胞移植治疗后,患者肝脏功能明显改善,尤其以肝脏的合成及修复功能改善为显著。这些变化特别是血清白蛋白的升高是一般护肝治疗不可能达到的。另外,我们还观察到移植后2周大多数患者的主观临床症状,如腹胀、纳差、乏力等均明显改善,生活质量明显提高。所有移植患者中均未发现严重不良反应及并发症。
国内中山大学附属第三医院肝胆外科首次报道[14]在肝硬化门静脉高压症外科手术治疗中同时行术中埋置“门静脉导管-皮下药盒”,术后3―4周,治疗组经移植通道输注自体骨髓细胞,干细胞治疗后患者肝功能的白蛋白、转氨酶、出凝血、总胆红素、肝纤维化指标等均较干细胞治疗前明显改善。
但我们认为该研究提取自体骨髓干细胞的方法较为粗糙,且得到的单个核细胞总量较少,仅有(8.6±3.7)×10 7,未能达到目前较公认的109的细胞量。另外该研究通过门静脉向肝内输入干细胞,而肝硬化门脉高压患者往往存在逆肝的门脉血流,干细胞可能并不能通过门脉血流入肝。且术中埋置皮下药盒创伤较大,排除后有血管大出血可能。故该研究存在一定缺陷。我院(温州医学院附属第一医院)肝胆外科在2010开始在门静脉高压症外科手术治疗中找到胃右动脉,通过小儿深静脉置管经胃右动脉入肝动脉后,采用负收集法得到自体骨髓干细胞,单个核细胞量均达到109以上。现已治疗5例,均取得良好疗效,干细胞治疗后患者肝功能的白蛋白、转氨酶、出凝血等均较前明显改善。
可以说,目前干细胞移植治疗肝病是所有临床疾病应用中研究最多,证据最充分,效果认为最确切的。我们认为这可能与干细胞促进肝脏再生的能力较强和有较好的肝功能改善的客观评价指标有关。
2、胰腺疾病:
1、糖尿病
新近的研究认为胰腺中胰岛β细胞急剧减少,胰岛素分泌功能缺陷,是导致糖尿病发生的主要原因之一。因此如何阻止β细胞破坏、促进β细胞再生长是治疗糖尿病的重要措施。
在1型糖尿病方面,2007年美国医学会杂志(JAMA)发表了巴西研究学者Ju lio C. Vo ltarelli[15]对于新诊断T1DM 病人通过自体骨髓间充质干细胞移植技术短期重建了T1DM 病人β细胞内源性胰岛素分泌。该研究入选了15例T1DM 病人,14例病人在治疗后脱离胰岛素治疗,其中1例病人脱离胰岛素治疗长达35个月,最短的2例脱离胰岛素治疗的时间分别为1 个月和5 个月。治疗后, 平均C肽曲线下面积较治疗前明显改善,并维持稳定达24 个月。初步研究结果提示,对于新诊断的T1DM 病人通过自体造血干细胞移植技术可以重建T1DM 病人内源性胰岛素分泌,诱导大部分病人相当长时间脱离胰岛素治疗。2009年JAMA又发表了该中心最新研究结果[16],新诊断T1DM 患者(23 例)接受平均29.8 周的造血干细胞移植治疗后,C 肽水平显著升高,大多数患者成功摆脱了对胰岛素的依赖。
对于2型糖尿病,2009年印度学者Bhansali等[17]选择10 例病史超过5年的2型糖尿病患者(GAD抗体阴性),均为应用三联口服药物失效,目前应用胰岛量>0. 7 U /kg /d 至少1 年以上的患者。经自体干细胞治疗6月后, 10例中有7例胰岛素用量较基线减少75%,糖化血红蛋白(H bA1C)下降1%,其胰岛素用量减少>50%,胰岛素及C 肽分泌增加,没有严重副作用发现。国内青岛大学附属医院报导[18]经胰腺血管插管移植自体骨髓干细胞治疗61例T2DM,其中49例疗效显著(有效率达81.7%)。
综合看来,对于各种类型糖尿病总体有效率可达80%~90%,大部分患者表现为原来口服药物剂量减小,所用胰岛素剂量减少;部分患者可以逐渐达到停用胰岛素甚至停用口服药物,特别是相对早期的患者疗效更明显;患者停用药物治疗的时间长短或减少用药剂量的时间的长短与患者接受治疗的时间可能相关。
2、胰腺炎
慢性胰腺炎是指由于各种不同病因引起的胰腺组织和功能持续性损害,最终导致胰腺内、外分泌功能永久性丧失。已有较多的基础研究证实,经间充质干细胞治疗的慢性胰腺炎大鼠胰腺病变程度及纤维化程度显著减轻[19-21]。天津医科大学的研究显示[19]胰腺组织内结缔组织生长因子、转化生长因子13、I、IIJ型胶原水平及髓过氧化物酶活性显著降低。提示骨髓间充质干细胞对慢性胰腺炎大鼠胰腺损伤有显著的修复作用,其机制可能和抑制结缔组织生长因子、转化生长因子13产生、抑制炎症反应、减少胶原增生有关。
美国哥伦比亚大学研究[20]了蛙皮素造模的慢性胰腺炎大鼠,采用骨髓干细胞移植治疗后发现,骨髓干细胞能显著促进胰腺星状细胞的再生,来修复胰腺组织,但并不会发生胰腺肿瘤。国内江学良[21]等在造成胰腺炎模型后,用核染料Hoechst33258标记自体骨髓间充质干细胞(MSC),并回输到自体骨髓腔内,发现造模后2周,存活大鼠掺入损伤胰腺中的MSC均有分化为cvtokeratin 19染色阳性的细胞,从而证实自体骨髓间充质干细胞参与胰腺的生理更新和病理再生。
干细胞移植治疗慢性胰腺炎已得到基础研究的支持,且临床上也有零星的报道,但尚未见正式文献的发表。
急性胰腺炎除了胰腺自身组织的损伤还伴有全身的炎症反应。Cui等[22]通过移植骨髓间充质干细胞或注射粒细胞集落刺激因子的方法治疗L_精氨酸诱导的SAP,结果治疗组48 h和72 h测得的血淀粉酶水平明显低于对照组。病理检查结果显示治疗组胰腺损伤程度亦轻于对照组,提示骨髓间充质干细胞有助于减轻SAP的病情。新近韩国的研究显[23]示通过尾静脉给急性胰腺炎SD大鼠输注骨髓间充质干细胞后,能明显降低血中的细胞因子,降低胰腺组织中CD3+T细胞和Foxp3+的表达,显示骨髓间充质干细胞能改善SAP炎症反应,调节自身免疫。
可能考虑到经济因素、实际操作性以及伦理学问题,目前尚未见干细胞治疗急性胰腺炎在临床应用的报道。
3、肝胆胰恶性肿瘤:
如前所述,已证实肝胆胰恶性肿瘤中干细胞的存在,以肝胆胰癌干细胞为靶标的靶向治疗策略将成为肝胆胰癌症治疗的新方向,其具有治疗特异性强、效果显著、基本不损伤正常组织的优点。目前具体的策略大致有三类:癌干细胞表面特异性分子的分子靶向治疗;使癌细胞向正常细胞分化的策略;还有针对癌干细胞的单克隆抗体治疗。如Lin等[24]在 TGF-β 失活的肝癌细胞中,运用NSC74859(一种STAT3 的特异抑制剂)能显著地抑制肿瘤的生长,虽然CD133+ 和 CD133C 细胞均对 NSC74859 敏感,IC50 为100 μmol/L,但该抑制剂能显著阻滞体内肿瘤的生长,因此,IL6/STAT3 有望成为更好的肝癌治疗靶点。
国内中山大学的研究[25]显示阻断Hedgehog信号通路可能成为胰腺癌干细胞靶向治疗的方法。目前干细胞治疗针对肝胆胰恶性肿瘤尚无临床应用,但我们相信癌干细胞作为治疗靶标的理念已深入人心,必将会为今后肿瘤临床治疗突破性的进展奠定坚实基础。
临床应用的细胞分离技术回顾和展望:目前国内的干细胞分离技术还比较混乱。因干细胞应用于人体不能用抗体标注进行分选,以往大多用离心法来分选干细胞。因干细胞与其他细胞在大小、形态、密度上的不同,采用差速离心法、密度梯度离心法、磁珠分选法等。但分选出来的所谓“干细胞”大多“质量”不佳。另外也有采用脐带血或脐带间充质干细胞分离体外培养扩增等获得干细胞,但均存在一定的伦理学障碍和安全隐患。目前较好的是宁夏中联达公司应用负收集原理生产的干细胞分离试剂盒。
该试剂盒采用负收集法和密度法相结合的方法,去除LIN抗原阳性细胞和非单核细胞,这样剩下的干细胞表面没有任何标记物、不会造成干细胞的丢失,操作简便,临床应用方便。我们采用该方法提取150ml骨髓血中的干细胞,经检测单个核细胞占80%以上,CD34+细胞约占0.3%。我们期待有更好的、临床应用简便可靠的干细胞分离技术出现,应用于干细胞的临床治疗。
存在问题和展望:目前干细胞治疗肝胆胰疾病临床随访的时间都还不长,其安全性和有效性还有待继续随访观察。干细胞治疗肝胆胰疾病还有很多问题需要更加细致、深入的研究。比如干细胞治疗肝胆胰疾病具体疾病的适应症是什么?多次干细胞移植治疗是否还能持续有效,多次治疗的最佳间隔时间是多少?移植入的干细胞数量的个体化,是否应当根据患者的升高、体重,脏器体积等的不同而有所差别?等等。
另外干细胞结合组织工程,应当是今后干细胞治疗肝胆胰疾病的一个重要方向。2006年,英国纽卡斯尔大学与美国科学家合作,利用脐血干细胞培育出世界上第一个人造肝脏组织:直径为2.5 cm的“迷你肝”,这成为医学发展的另一个重要突破,因为它有望使“人造肝脏”移植成为可能。
21世纪正逐步由“器官移植”时代过渡到“制造器官”时代,由“药物治疗”时代走向“细胞治疗”时代,相信干细胞治疗肝胆胰疾病将会取得更多、更大的突破。
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