炎癥性腸病治療的研究進展

炎癥性腸病治療的研究進展

炎癥腸病（ibd）是一組非特異性慢性腸炎，包括潰瘍性胃炎（iu）和克羅恩病（cd）。近年來,其發(fā)病率在我國有逐年上升趨勢。雖然我國仍未有以人群為基礎的IBD流行病學調(diào)查報告,但近十年來有關臨床報道及系統(tǒng)分析研究表明IBD病例數(shù)量上升了約3.1倍,其中UC患病率約為11.6/10萬,而CD患病率則為1.38/10萬。炎癥性腸病的發(fā)病機制尚不清楚,但其發(fā)生可能與現(xiàn)代生活方式、遺傳易感性(如NOD2/CARD15基因突變)、腸道正常菌群的免疫耐受缺失、對自身抗原免疫反應活躍等因素有關。與正常腸道微環(huán)境相比,IBD腸道具有CD4+T細胞增殖、炎癥反應失調(diào)、免疫抑制失效、修復重建失敗、血栓形成灌注不足以及局部結(jié)構(gòu)異常等改變。而黏膜耐受狀態(tài)的發(fā)生則可能與腸道微生物、腸腔內(nèi)抗原、腸上皮屏障、淋巴細胞、樹突狀細胞和間質(zhì)細胞有關。這些細胞在炎癥的形成、延長、復原、修復中起了重要的作用。1間質(zhì)細胞和腸壁的恢復1.1間質(zhì)細胞的調(diào)節(jié)作用正常人群中腸道上皮細胞通過表達非經(jīng)典的MHCⅠ類分子激活CD8+調(diào)節(jié)T細胞,而在IBD的腸道上皮細胞由于CEA家族及CD1d的表達缺失,使得調(diào)節(jié)亞群擴增失敗,CD4+T細胞增殖;更甚者,Perera等認為UC腸道上皮不能表達MHCⅠ類分子,而CD腸道上皮表達HLA-E、MICA和MICB,但并不包括CD1d。另一方面,內(nèi)皮細胞通過對白細胞遷移的嚴密調(diào)控來維持黏膜免疫的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定,其對白細胞的高黏附性與NO合酶有關;而間質(zhì)細胞在維持黏膜內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定和微環(huán)境建立中的作用遠比先前估計的重要。過去認為間質(zhì)細胞的作用只是產(chǎn)生細胞外基質(zhì)(ECM),而目前則認為間質(zhì)細胞在恢復腸壁完整、狹窄形成等方面有著重要的作用。急性損傷后,腸道的修復機制通過調(diào)節(jié)膠原蛋白轉(zhuǎn)錄翻譯、促進活化的纖維化型間質(zhì)細胞凋亡作用來完成。正常情況下,基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)由成纖維細胞產(chǎn)生,主要作用為調(diào)控代謝、降解細胞外基質(zhì),阻止其大量沉積,而活化的T細胞可刺激成纖維細胞產(chǎn)生MMPs。而組織金屬蛋白酶抑制物(TIMPs)可抑制MMPs的活性。在CD和UC中,細胞外基質(zhì)的沉淀和降解處于不平衡的狀態(tài),一方面慢性炎癥刺激腸道內(nèi)間質(zhì)細胞活化使得大量細胞外基質(zhì)產(chǎn)生并沉淀;另一方面CD狹窄腸道內(nèi)肌成纖維細胞的TIMP-1活性增高,使得MMPs活性下調(diào)從而抑制了細胞外基質(zhì)的降解,導致纖維化反應過強,疤痕形成。纖維化型間質(zhì)細胞分為成纖維細胞、平滑肌細胞和肌成纖維細胞,以Vimentin(V)免疫染色和SMA-α(A)區(qū)分。成纖維細胞V+/A-位于正常腸道組織的黏膜下層和漿膜層;平滑肌細胞V-/A+位于黏膜肌層和固有肌層,而肌成纖維細胞V+/A+與上皮細胞毗鄰。成纖維細胞和肌成纖維細胞產(chǎn)生腸壁纖維化所需的膠原蛋白,即產(chǎn)生細胞外基質(zhì)的主要細胞。一些證據(jù)表明IBD腸道成纖維細胞顯示了更強的增殖力和膠原分泌能力,其功能更為活躍。另有研究表明,成纖維細胞轉(zhuǎn)化為表達SMA-α的肌成纖維細胞后產(chǎn)生ECM能力明顯增加。而在IBD中則出現(xiàn)了更多的SMA-α的肌成纖維細胞。1.2基底體結(jié)構(gòu)優(yōu)化)近來發(fā)現(xiàn)骨髓干細胞分化而來的間質(zhì)細胞在修復及纖維化過程中有著突出的作用。ISEMFs位于大部分腸黏膜上皮與固有層組織之間,具有調(diào)節(jié)上皮細胞功能、參與病理形成免疫應答、誘導耐受等重要功能,并通過調(diào)節(jié)細胞外基質(zhì)代謝、控制生長因子和細胞因子的釋放來調(diào)控黏膜修復過程。當基底膜損傷淺,即殘余基底膜相對完整時,ISEMFs通過釋放細胞因子(如β-TGF、EFG、α-FGF、β-FGF)促進剩余的上皮細胞增生、遷移、覆蓋損傷區(qū)域,從而完整地恢復基底膜;而當基底膜損傷很深需要上皮下組織重建時,ISEMFs先自我增殖構(gòu)成一個新的基底膜,后上皮細胞隨之相應地增殖、遷移,即構(gòu)建了新的基底膜。另外,有研究發(fā)現(xiàn)ISEMFs通過分泌COX-1、COX-2和TGF等生物活性物質(zhì)來增強上皮細胞抵抗能力。生理情況下,ISEMFs數(shù)量增加有益于損傷恢復、抗感染。而在病理狀態(tài)時,ISEMFs持續(xù)增生,導致間質(zhì)細胞過多、病變纖維化、瘢痕形成,甚至腔道狹窄。但有人認為ISEMFs除了調(diào)節(jié)纖維化過程,自身也受一些活性物質(zhì)的影響,比如TGF水平就與此相關。在UC中,ISEMFs常位于潰瘍的邊緣;而CD中,其擁有更高的增殖及分泌生長因子的能力。另外,動物模型數(shù)據(jù)顯示具有抗炎特性的趨化因子IL-11能夠抑制IL-1β、TNF-α及其他LPS刺激巨噬細胞后產(chǎn)生的促炎癥反應的細胞因子產(chǎn)物。而活化T細胞和某些炎癥細胞因子(IL-1β、β-TGF、IL-22)能夠誘導ISEMFs分泌IL-11。從這個角度來說,ISEMFs能夠通過分泌細胞因子來調(diào)節(jié)免疫。1.3細胞移植對細胞的功能骨髓干細胞包括間充質(zhì)細胞(MSCs)、造血干細胞(HSCs)和內(nèi)皮祖細胞。在骨髓移植后,受體內(nèi)的供體骨髓細胞除了分化為造血細胞,還可以分化為其他組織細胞。之后又發(fā)現(xiàn)成纖維樣細胞具有自我更新、體外擴增等潛能,并在適宜微環(huán)境中能夠分化為多種中胚層如成骨細胞、軟骨細胞、肌腱細胞、脂肪細胞和星狀神經(jīng)細胞等。這些細胞具有遷移能力且廣泛分布于體內(nèi),并普遍存在于干細胞中。因此近年來,對于MSCs的研究增多。Caplan等對MSCs的旁分泌研究表明其具有參與組織愈合和長期修復的作用,其指出MSCs亦在骨髓移植受體中長期具有免疫調(diào)節(jié)作用;Lennon等認為MSCs可在體外擴增的骨髓中發(fā)現(xiàn),但由于缺乏特征性標志而無法自新鮮標本中分離出。Brittan等將雄性小鼠骨髓移植到同基因雌性小鼠體內(nèi),通過熒光原位雜交法檢測發(fā)現(xiàn)雌性小鼠受體細胞含Y染色體及SMA-α,2周后發(fā)現(xiàn)小腸和結(jié)腸一些細胞同時表達Y染色體和SMA-α,表明骨髓細胞可以移居腸道并進一步分化為肌纖維母細胞。骨髓干細胞移植后,發(fā)生宿主抗移植物反應的患者腸道內(nèi)可見到大量腸上皮下纖維母細胞(ISEMFs)增生,而Bamba等在敲除了IL-10的小鼠急性結(jié)腸炎的研究中也得出了相同的結(jié)論。這些結(jié)果提示,骨髓干細胞在腸損傷部位能分化為肌成纖維樣細胞和上皮細胞,骨髓干細胞移植誘導腸上皮細胞再生,骨髓干細胞移植治療腸道疾病具有重要意義。且有研究表明間充質(zhì)干細胞可通過介導抗CD3和CD28抗體而抑制T淋巴細胞的活性。從骨髓干細胞到多能性前體細胞,再到纖維母細胞、肌纖維母細胞,它們參與了損傷組織器官的重建和修復,提示腸外細胞能夠參與腸道組織的修復更新。2細胞移植治療的臨床、電生理及療效長期以來,基于病變的強度、部位、內(nèi)鏡下嚴重程度、臨床表現(xiàn)、并發(fā)癥,IBD治療包括抗炎(5-氨基水楊酸、皮質(zhì)激素)、免疫抑制(AZA、硫嘌呤、環(huán)孢素)、生物治療(抗TNF-α的英夫利昔、抗CD3的vizilizumab)等。這些治療旨在控制活動性炎癥和調(diào)節(jié)免疫紊亂,對于危重病例的療效有限,并無法縮短IBD的自然病程;另一方面,這些治療措施或多或少存在著不良反應。而無效的IBD患者通常面臨著侵入性手術治療的決擇,盡管手術并不能解決根本問題。迄今為止,IBD還沒有治愈的手段,但干細胞治療帶來了希望。2.1IBD中的骨髓干細胞移植IBD所造成的腸道黏膜損傷,最佳干細胞來源為腸道上皮干細胞,但由于腸道上皮干細胞來源數(shù)量有限、在體外不能長期培養(yǎng)擴增,所以目前多進行造血干細胞移植(包括骨髓移植、外周血造血干細胞、臍帶血干細胞移植)或自體脂肪間充質(zhì)干細胞移植。自1993年Drakos報道了第一例由于造血系統(tǒng)惡性腫瘤而進行自體造血干細胞(HSCs)移植的病例,該患者在移植后CD達到緩解。在這之后不斷有類似的病例被報道,多為合并因造血系統(tǒng)惡性腫瘤(包括非霍奇金淋巴瘤、霍奇金淋巴瘤、髓系白血病)的IBD患者,在接受造血干細胞移植后的7~15年里未曾使用免疫抑制劑的情況下,患者的CD或UC達到了臨床、實驗室緩解,未有復發(fā),而最長的一例處于緩解期至少達15年。而自2003年開始,有文獻報道了不合并血液系統(tǒng)疾病的頑固性重癥患者,在使用傳統(tǒng)藥物包括英夫利昔之后療效仍欠佳的情況下接受了干細胞移植,而在移植后有了較好的療效。共有約33例CD患者接受了自體或異體干細胞移植,而無論是最初合并血液系統(tǒng)疾病而接受的異體干細胞移植,還是單純?yōu)橹委烮BD而進行的自體干細胞移植,都未出現(xiàn)與IBD本身相關的死亡,且都證實了骨髓干細胞移植對CD緩解有效。如在造血干細胞移植的Ⅰ期臨床試驗中12例難治性CD患者中有11例患者經(jīng)CDAI評估達顯著緩解;又如一項近期的Ⅰ-Ⅱ期研究發(fā)現(xiàn)難治性CD患者自體造血干細胞移植后有3/4患者經(jīng)臨床和內(nèi)鏡評估達到了緩解。另外,脂肪組織來源的間充質(zhì)干細胞(MSCs)可能使肛周潰瘍病愈合。1例存在有直腸陰道瘺的年輕CD患者在手術及藥物治療無效的情況下,接受了自體干細胞移植并在直腸近陰道后壁處注射了脂肪組織來源的間充質(zhì)干細胞,1周后發(fā)現(xiàn)瘺管完全閉合。2.2骨髓干細胞移植治療的可能機制骨髓干細胞移植增強了腸道上皮修復能力。首先,小鼠IBD模型證明了干細胞移植后可定植在小鼠腸道黏膜。其次,腸道干細胞可自我更新增殖,通過發(fā)生對稱或不對稱分裂來產(chǎn)生子代干細胞和可繼續(xù)分化的子細胞。在腸黏膜屏障被破壞的情況下,隱窩內(nèi)干細胞產(chǎn)生潰瘍相關細胞并向絨毛移行、分泌細胞因子促細胞生成,而殘存干細胞對稱性分裂再生隱窩。腸黏膜修復速度取決于隱窩干細胞數(shù)量、細胞周期時間、對稱分裂發(fā)生頻率、環(huán)境刺激強度等。而在非對稱分裂及向絨毛上移過程中逐漸失去干細胞功能。骨髓干細胞移植可能調(diào)節(jié)腸道免疫,目前認為間充質(zhì)干細胞移植可分化為具有功能的間質(zhì)和非間質(zhì)細胞來修復受損組織;其次它具有免疫抑制能力,可抑制T、B淋巴細胞的活化,降低樹突狀細胞抗原呈遞作用和它們的功能。而造血干細胞移植可使免疫系統(tǒng)回到幼稚狀態(tài)。盡管自體造血干細胞移植并不能消除遺傳缺陷,但可能由于缺失觸發(fā)物而達到長期緩解,其優(yōu)點是不存在干細胞來源和移植排斥反應的問題;而異體造血干細胞移植后,可建立起新的免疫系統(tǒng),但風險在于移植物排斥增加了移植排斥反應的風險,存在HLA相合供體干細胞來源缺乏、移植后免疫抑制劑使用等問題。2.3ProchymalProchymal是一種同種異體骨髓間質(zhì)干細胞制劑,用于治療急性移植物抗宿主排斥反應(GVHD)和CD。干細胞可以遷移到炎癥組織受損部位,加速復原,且不激活同種異體T細胞。其逃避同種異體反應識別能力可能與協(xié)同刺激分子表達缺失有關。另外,間充質(zhì)干細胞移植中的T細胞對受體不產(chǎn)生免疫應答。其Ⅱ期臨床試驗給激素、英夫利昔、免疫抑制劑失敗的中重度CD患者(CDAI>220)輸注了2次Prochymal后,發(fā)現(xiàn)CDAI均有顯著下降,且1/3的患者達到了臨床緩解。MSC可能通過直接向腸系分化而使得組織再生,并有營養(yǎng)及免疫調(diào)節(jié)作用,進而延長疾病緩解期?？上驳氖?Prochymal正在進行多個臨床試驗,包括兩個臨床Ⅲ期治療GVHD的評價和一個臨床Ⅲ期治療CD的評價,預計將在2009年完成。炎癥性腸病的發(fā)病機制尚不清楚,可能與環(huán)境、感染、免疫、遺傳等因素有關。