岳冒易綜述，劉廣益王巧稚審校

（四川醫(yī)科大學(xué)組織胚胎學(xué)教研室，四川瀘州646000）

脂肪干細(xì)胞移植對肝損傷的修復(fù)作用

岳冒易綜述，劉廣益王巧稚審校

（四川醫(yī)科大學(xué)組織胚胎學(xué)教研室，四川瀘州646000）

肝臟是人體重要的器官，多種因素可引起肝臟損傷。對嚴(yán)重的肝損傷臨床常規(guī)治療手段效果不佳。當(dāng)肝病發(fā)展到終末期，肝移植是目前唯一確實有效的治療手段，然而因供體的缺乏及存在免疫排斥反應(yīng)而使其應(yīng)用受到限制[1]。因此人們嘗試以細(xì)胞移植治療代替肝移植。脂肪干細(xì)胞（adiposederived stem cells,ADSCs）是成體間充質(zhì)干細(xì)胞的一種，可向骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、心肌細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞等方向分化[2]。自被發(fā)現(xiàn)以來，ADSCs已用于多種疾病的治療研究。并證實ADSCs移植對肝損傷性疾病有積極的治療作用。本文就其治療作用做一介紹。

1 ADSCs直接移植對肝損傷的治療作用

大量研究已經(jīng)證實ADSCs移植入肝損傷動物體內(nèi)，具有改善肝功能、減輕肝臟病理損傷、減輕肝纖維化程度等治療作用[3-4]。其治療作用主要通過以下幾個方面實現(xiàn)。

1.1 提高肝細(xì)胞存活率、促進(jìn)再生、減少凋亡

Saito等[5]用ADSCs與肝細(xì)胞共培養(yǎng)，對肝細(xì)胞的存活率進(jìn)行評估，證實通過共培養(yǎng)，ADSCs提高了肝細(xì)胞的存活率。Seki等[6]通過建立大鼠部分肝切除和缺血再灌注肝損傷模型，靜脈移植ADSCs48 h后，對一系列肝再生指標(biāo)進(jìn)行了評估，包括肝再生率、有絲分裂指數(shù)、抗增殖細(xì)胞核抗原水平、肝再生相關(guān)蛋白的表達(dá)，結(jié)果證實ADSCs在體內(nèi)也具有明顯的促進(jìn)肝細(xì)胞再生的作用。Tautenhahn等將ADSCs移植入急性肝衰竭大鼠，注射48 h后，肝功能明顯好轉(zhuǎn)、肝細(xì)胞凋亡率下降，增殖率提高[7]。

1.2 免疫調(diào)節(jié)與抑制肝內(nèi)炎癥反應(yīng)，減少氧化應(yīng)激

同骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSCs）類似，ADSCs也具有強(qiáng)大的免疫調(diào)節(jié)作用。在體外共培養(yǎng)實驗中ADSCs能夠抑制淋巴細(xì)胞的活化和分裂增殖[8]。主要包括抑制T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞活化，抑制NK細(xì)胞的增殖。這些作用主要通過接觸抑制和分泌作用實現(xiàn)[4]。同時ADSCs能有效抑制肝內(nèi)炎癥反應(yīng)。有學(xué)者在對ADSCs移植減輕肝缺血再灌注損傷的可能機(jī)制研究時發(fā)現(xiàn)，移植后肝內(nèi)炎癥因子的表達(dá)減少，抗炎因子的表達(dá)量上升，同時氧化應(yīng)激明顯減輕[9]。另有學(xué)者證實，當(dāng)ADSCs移植入四氯化碳誘導(dǎo)的急性肝損傷大鼠體內(nèi)后，一些具有調(diào)節(jié)免疫和抑制炎癥反應(yīng)作用的細(xì)胞因子表達(dá)量明顯升高，如IL-6、IL-10、INF-γ[10]。Seki等[11]發(fā)現(xiàn)ADSCs移植后，與肝臟炎癥細(xì)胞相關(guān)的抗原呈遞基因以及與輔助性T淋巴細(xì)胞（Th cell）的活化相關(guān)基因下調(diào)，并與炎癥細(xì)胞浸潤的程度一致。這些研究說明，ADSCs移植后通過多種途徑起到免疫調(diào)節(jié)和抑制炎癥反應(yīng)的作用。

1.3 抗纖維化作用

肝纖維化是各種慢性肝損傷的常見病理過程，發(fā)展到晚期將導(dǎo)致不可逆的肝硬化。ADSCs移植入肝纖維化動物體內(nèi)，能改善肝功能，減輕纖維化程度，改善與纖維化相關(guān)的血清學(xué)指標(biāo)[3,12]。這些作用可能與抑制肝星狀細(xì)胞（hepatic stellate cell, HSC）增殖與活化、促進(jìn)已活化的HSCs凋亡、促進(jìn)基質(zhì)纖維和膠原的降解有關(guān)[12-13]。盡管有一些研究認(rèn)為移植后的間充質(zhì)干細(xì)胞能在肝內(nèi)分化為肝星狀細(xì)胞和肌成纖維細(xì)胞，反而進(jìn)一步加重肝纖維化程度[14]。但這些文章主要是以BMSCs為研究對象，目前尚未見對ADSCs的相關(guān)報道。即便是在BMSCs的研究中，也有學(xué)者認(rèn)為，因為間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）本身就表達(dá)α平滑肌肌動蛋白（α-SMA），而又以α-SMA作為評價纖維化的指標(biāo)而得出的促進(jìn)肝纖維化的結(jié)論不夠準(zhǔn)確，同時使用密度梯度離心法得到的BMSCs中可能混雜有造血干細(xì)胞，也可能導(dǎo)致實驗結(jié)果不準(zhǔn)確[15]。所以從目前來看，ADSCs移植確有改善肝功能減輕纖維化程度的作用。

1.4 分化為肝細(xì)胞，補(bǔ)充肝細(xì)胞數(shù)量

未分化的ADSCs能表達(dá)一些肝細(xì)胞發(fā)育早期的基因如CK18、CK19、甲胎蛋白（AFP）、肝細(xì)胞核因子-4（HNF4），甚至包括白蛋白（Alb）等成熟肝細(xì)胞表達(dá)的基因，只是不具有肝細(xì)胞功能[16]。因此有學(xué)者認(rèn)為ADSCs可在肝內(nèi)損傷微環(huán)境的誘導(dǎo)下分化為肝細(xì)胞[1]。但直接移植的ADSCs在肝內(nèi)是否能分化為肝細(xì)胞，目前尚存在爭議。而且潛在肝內(nèi)誘導(dǎo)分化機(jī)制也尚不清楚，可能與損傷肝臟一些信號分子的釋放和局部血流的改變有關(guān)[4]。所以ADSCs是否能在肝內(nèi)自行分化，以及肝損傷微環(huán)境在其中所起的作用還需要進(jìn)一步的研究證實。不過肝內(nèi)損傷環(huán)境有利于移植的ADSCs向肝內(nèi)遷移并定植于肝臟卻是可以肯定的[17]。

2 分化后ADSCs移植治療肝損傷

真正能用于代替成熟肝細(xì)胞的細(xì)胞，不僅僅表達(dá)肝細(xì)胞特異性的標(biāo)志物，還應(yīng)具有與肝細(xì)胞相當(dāng)?shù)纳飳W(xué)功能。與單純的ADSCs移植相比，經(jīng)體外誘導(dǎo)后的ADSCs移植在肝細(xì)胞替代治療方面可能具有更好的應(yīng)用前景。2005年Seo等[18]首次報道ADSCs能在體外分化為肝細(xì)胞樣細(xì)胞（hepatocytelike cells,HLCs）。這是一種具有肝樣細(xì)胞形態(tài)，且能表達(dá)肝細(xì)胞特異性的標(biāo)記物，如白蛋白（Alb）、細(xì)胞角蛋白（CK）、細(xì)胞色素P450等的細(xì)胞。同時具有一定的肝細(xì)胞功能，如能分泌白蛋白、生成尿素等，但又未達(dá)到成熟肝細(xì)胞的標(biāo)準(zhǔn)[4]。通過向培養(yǎng)體系中加入某些誘導(dǎo)因子（如HGF、OSM、DMSO、EGF、TGF-β、bFGF、IGF、DEX、NTA等）可實現(xiàn)這一誘導(dǎo)過程，并且分化率較早年有所提高[19]。另外向肝誘導(dǎo)培養(yǎng)體系中添加活化素A可有效縮短誘導(dǎo)時間[20]；模擬肝胚發(fā)育的分步誘導(dǎo)法可得到成熟度相對較高的HLCs[21]。而通過改變ADSCs表觀遺傳修飾的方法也可促進(jìn)其向肝細(xì)胞的分化，例如：Seeliger等先以5-氮胞苷（DNA甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑）抑制DNA乙?；?，然后再經(jīng)肝細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)基誘導(dǎo)ADSCs分化，得到了尿素代謝能力與新分離的肝細(xì)胞相當(dāng)?shù)姆只?xì)胞[22]。可見通過體外誘導(dǎo)，目前已經(jīng)可以得到一定成熟度的HLCs。而移植HLCs無論是在改善肝功能還是在肝內(nèi)的定植率和存活率方面，都優(yōu)于直接移植ADSCs[23]。

3 ADSCs旁分泌的重要作用

除分化為肝細(xì)胞補(bǔ)充受損肝臟細(xì)胞數(shù)量以外，上述的治療作用很大程度上都依靠ADSCs的旁分泌作用實現(xiàn)，甚至被認(rèn)為是目前ADSCs移植對肝損傷治療的主要作用[7,24]。通過注射間充質(zhì)干細(xì)胞的條件培養(yǎng)基，肝損傷動物肝功能得到明顯恢復(fù)，使人們認(rèn)識到旁分泌在肝損傷治療中的作用[25]。ADSCs具有比MBSCs更為強(qiáng)大的分泌作用，能分泌多種細(xì)胞因子和生長因子，包括：IL-6、IL-8、IL-10、HGF、VEGF、TGF-β、PEG-2、IDO、NO、HO-1等[26]。在這些因子中，HGF、VEGF、IL-6可能在肝損傷的治療中起著相對重要作用。例如，研究較多的HGF具有保護(hù)肝細(xì)胞、促進(jìn)肝細(xì)胞再生、促進(jìn)ADSCs向肝細(xì)胞分化、抗纖維化等多種作用[27]。通過增加ADSCs對HGF的表達(dá)量，能明顯提高ADSCs在肝損傷和肝纖維化中的治療作用[13,28]。而VEGF則被證實具有促進(jìn)血管新生、抑制內(nèi)皮細(xì)胞凋亡等作用，通過改善微循環(huán)，起到促進(jìn)肝臟再生的作用[29]。IL-6作為一種炎癥因子，同時也具有抗炎的作用，能夠抑制肝細(xì)胞的凋亡和壞死，并且促進(jìn)干細(xì)胞增殖，抑制干細(xì)胞分化，具有保持干細(xì)胞特性的作用[30]?？梢娨浦埠蟮腁DSCs通過分泌多種細(xì)胞因子和生長因子，對肝損傷的免疫調(diào)節(jié)、抑制炎癥反應(yīng)、減少氧化應(yīng)激損傷、支持肝細(xì)胞功能、促進(jìn)肝細(xì)胞再生、抑制肝細(xì)胞凋亡、抗纖維化等多種治療效應(yīng)都起著復(fù)雜的生物學(xué)作用，其具體的作用機(jī)制尚需進(jìn)一步的研究。

4 總結(jié)

ADSCs通過分化為具有一定肝細(xì)胞功能的細(xì)胞，在體內(nèi)能發(fā)揮補(bǔ)充肝細(xì)胞數(shù)量，改善肝功能的作用。同時因ADSCs的免疫調(diào)節(jié)和抑制炎癥反應(yīng)作用，以及分泌的一些細(xì)胞因子如VEGF而具有改善肝內(nèi)微循環(huán)的作用。通過這些作用能改善肝損傷局部缺氧及炎性的微環(huán)境，這不僅改善了肝細(xì)胞的生存環(huán)境，也有利于移植的ADSCs在肝內(nèi)的定植與存活。另外，定植入肝臟的ADSCs通過旁分泌的生長因子和細(xì)胞因子作用于肝細(xì)胞，可保護(hù)肝細(xì)胞，促進(jìn)增殖、抑制凋亡。通過這三個方面治療效應(yīng)，實現(xiàn)對肝損傷的綜合治療作用。

雖然ADSCs移植對肝損傷性疾病具有積極的治療作用，但是也還存在著很多不足。如：移植后的存活率不高；體外誘導(dǎo)分化的HLCs功能還不足以與成熟肝細(xì)胞相比，不能替代肝移植；旁分泌的各種因子單獨或聯(lián)合作用的具體機(jī)制不夠清楚，不足以指導(dǎo)臨床用藥治療肝損傷。不過人們正在為解決這些問題不斷探索。比如在誘導(dǎo)ADSCs向肝細(xì)胞分化方面，通過不斷改進(jìn)誘導(dǎo)體系、選擇純度高的ADSCs、體外三維培養(yǎng)、microRNA調(diào)控等方法，在誘導(dǎo)的效率和誘導(dǎo)后細(xì)胞的成熟度方面均有進(jìn)步。而許多研究也證實，通過缺氧預(yù)處理、藥物預(yù)處理、基因改造等方法，可有效的增強(qiáng)MSCs抗凋亡和抵抗移植后惡劣環(huán)境的能力，有效提高M(jìn)SCs移植后存活率。所以，我們有理由相信，也許在不遠(yuǎn)的將來，上述的一些困難可能被克服。另外ADSCs較其他干細(xì)胞具有來源廣泛，易獲取，能從自體取材，不受倫理學(xué)限制，卓越的分泌功能等優(yōu)點。并且目前未見類似于一些其他類干細(xì)胞移植后的成瘤性報道[31]。同時許多研究也證實ADSCs是一種良好的基因載體，能使外源性基因長期穩(wěn)定表達(dá)，可應(yīng)用于基因治療。隨著研究的深入，脂肪干細(xì)胞有望成為治療肝損傷替代原位肝移植的一種重要手段。

1.Al Battah F,De Kock J,Vanhaecke T,et al.Current status of human adipose-derived stem cells:differentiation into hepatocyte-like cells[J].Scientific World Journal, 2011（11）:1568-1581.

2.Tsuji W,Rubin JP,Marra KG.Adipose-derived stem cells:Implications in tissue regeneration[J].World J Stem Cells,2014,6(3):312-321.

3.Harn HJ,Lin SZ,Hung SH，et al.Adipose-derived stem cells can abrogate chemical-induced liver fibrosis and facilitate recovery of liver function[J].Cell Transplant, 2012,21(12):2753-2764.

4.Liu WH,Song FQ,Ren LN,et al.The multiple functional roles of mesenchymal stem cells in participating in treating liver diseases[J].J Cell Mol Med,2015,19(3):511-520.

5.Saito Y,Shimada M,Utsunomiya T,et al.The protective effect of adipose-derived stem cells against liver injury by trophic molecules[J].J Surg Res,2013,180(1):162-168.

6.Seki T,Yokoyama Y,Nagasaki H,et al.Adipose tissuederived mesenchymal stem cell transplantation promotes hepatic regeneration after hepatic ischemia-reperfusion and subsequent hepatectomy in rats[J].J Surg Res,2012,178(1): 63-70.

7.Tautenhahn HM,Bruckner S,Baumann S,et al.Attenuation of Postoperative Acute Liver Failure by Mesenchymal Stem Cell Treatment Due to Metabolic Implications[J].Ann Surg, 2015,00(00):1-11.

8.Puissant B,Barreau C,Bourin P,et al.Immunomodulatory effect of human adipose tissue-derived adult stem cells: comparison with bone marrow mesenchymal stem cells[J]. Br J Haematol,2005,129(1):118-129.

9.Sun CK,Chang CL,Lin YC,et al.Systemic administration of autologous adipose-derived mesenchymal stem cells alleviates hepatic ischemia-reperfusion injury in rats[J].Crit Care Med,2012,40(4):1279-1290.

10.陳霞.脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞與肝細(xì)胞的相互作用及其聯(lián)合移植保護(hù)急性肝損傷的實驗研究[D].重慶:第三軍醫(yī)大學(xué),2012.

11.Seki A,Sakai Y,Komura T,et al.Adipose tissue-derived stem cells as a regenerative therapy for a mouse steatohepatitis-induced cirrhosis model[J].Hepatology,2013,58(3): 1133-1142.

12.Yu F,Ji S,Su L,et al.Adipose-derived mesenchymal stem cells inhibit activation of hepatic stellate cells in vitro and ameliorate rat liver fibrosis in vivo[J].J Formos Med Assoc, 2015,114(2):130-138.

13.Tang WP,Akahoshi T,Piao JS,et al.Basic fibroblast growth factor-treated adipose tissue-derived mesenchymal stem cell infusion to ameliorate liver cirrhosis via paracrine hepatocyte growth factor[J].J Gastroenterol Hepatol,2015, 30(6):1065-1074.

14.Mannheimer EG,Quintanilha LF,Carvalho AB,et al. Bone marrow cells obtained from cirrhotic rats do not improve function or reduce fibrosis in a chronic liver disease model[J].Clin Transplant,2011,25(1):54-60.

15.劉擁軍,王漢裕.間充質(zhì)干細(xì)胞治療肝纖維化:促進(jìn)纖維化還是逆轉(zhuǎn)纖維化[J].分子診斷與治療雜志,2014(04):217-221.

16.Nakanishi C,Nagaya N,Ohnishi S,et al.Gene and protein expression analysis of mesenchymal stem cells derived from rat adipose tissue and bone marrow[J].Circ J, 2011,75(9):2260-2268.

17.Ochiya T,Yamamoto Y,Banas A.Commitment of stem cells into functional hepatocytes[J].Differentiation,2010,79 (2):65-73.

18.Seo MJ,Suh SY,Bae YC,et al.Differentiation of human adipose stromal cells into hepatic lineage in vitro and in vivo [J].Biochem Biophys Res Commun,2005,328(1):258-264.

19.Banas A,Teratani T,Yamamoto Y,et al.Rapid hepatic fate specification of adipose-derived stem cells and their therapeutic potential for liver failure[J].J Gastroenterol Hepatol,2009,24(1):70-77.

20.Lam SP,Luk JM,Man K,et al.Activation of interleukin-6-induced glycoprotein 130/signal transducer and activator of transcription 3 pathway in mesenchymal stem cells enhances hepatic differentiation,proliferation,and liver regeneration[J].Liver Transpl,2010,16(10):1195-1206.

21.Li X,Yuan J,Li W,et al.Direct differentiation of homogeneous human adipose stem cells into functional hepatocytes by mimicking liver embryogenesis[J].J Cell Physiol,2014,229(6):801-812.

22.Seeliger C,Culmes M,Schyschka L,et al.Decrease of global methylation improves significantly hepatic differentiation ofAd-MSCs:possible future application for urea detoxification[J].Cell Transplant,2013,22(1):119-131.

23.Aurich H,Sgodda M,Kaltwasser P,et al.Hepatocyte differentiation of mesenchymal stem cells from human adipose tissue in vitro promotes hepatic integration in vivo[J]. Gut,2009,58(4):570-581.

24.Lee SC,Kim JO,Kim SJ.Secretome from human adipose-derived stem cells protects mouse liver from hepatic ischemia-reperfusion injury[J].Surgery,2015,157 (5):934-943.

25.Lee SK,Lee SC,Kim SJ.A novel cell-free strategy for promoting mouse liver regeneration:utilization of a conditioned medium from adipose-derived stem cells[J].Hepatol Int,2015,9(2):310-320.

26.Soleymaninejadian E,Pramanik K,Samadian E.Immunomodulatory properties of mesenchymal stem cells: cytokines and factors[J].Am J Reprod Immunol,2012,67 (1):1-8.

27.Huang HP,Chang MH,Chen YT,et al.Persistent elevation of hepatocyte growth factor activator inhibitors in cholangiopathies affects liver fibrosis and differentiation [J].Hepatology,2012,55(1):161-172.

28.Zhang J,Zhou S,Zhou Y,et al.Hepatocyte growth factor gene-modified adipose-derived mesenchymal stem cells ameliorate radiation induced liver damage in a rat model[J].PLoS One,2014,9(12):e114670.

29.Ma T,Liu H,Chen W,et al.Implanted adipose-derived stem cells attenuate small-for-size liver graft injury by secretion of VEGF in rats[J].Am J Transplant,2012,12(3): 620-629.

30.Pricola KL,Kuhn NZ,Haleem-Smith H,et al.Interleukin-6 maintains bone marrow-derived mesenchymal stem cell stemness by an ERK1/2-dependent mechanism [J].J Cell Biochem,2009,108(3):577-588.

31.MacIsaacZM,Shang H,AgrawalH,et al.Long-term in-vivo tumorigenic assessment of human culture-expanded adipose stromal/stemcells[J].ExpCell Res,2012,318(4):416-423.

（2015-06-29收稿）

R657.3

A

10.3969/j.issn.1000-2669.2015.06.023

岳冒易（1987-），男，研究生在讀。E-mail:759840575@qq.com