肝纖維化是各種慢性肝病演變為肝硬化的必經階段,由於其在細胞外基質(extracellular matrix,ECM)過度沉積的同時造成功能性肝細胞的相對減少,故設法補充丟失的肝細胞已成為近年來研究的熱點。目前肝移植被認為是一種有效的替代無功能肝細胞的臨床治療方法,但因供體缺乏、手術損傷、排斥反應及價格昂貴等缺點而應用受限。細胞移植則具有來源廣泛、創傷性小及可重複進行等優點,其中骨髓幹細胞(bone marrow stem cell,BMSC)被認為是最具治療潛力的供體細胞。但是,最適於BMSC治療的可能是那些以肝實質細胞缺陷為主,肝臟纖維支架較完整的型別,如急性肝衰竭、遺傳代謝性肝病等,而肝纖維化具有不同於其它型別肝病的病因、病程及病理等特點,BMSC移植的應用尚有其特殊性,且觀點不一,需深入瞭解和全面考慮。
1、BMSC的移植優勢
細胞移植應用於臨床需滿足以下3個方面:① 細胞數量儲備充足:② 細胞移植狀況滿意;③ 細胞移植後增殖順利。迄今已用於肝纖維化、肝硬化臨床治療或處於研究階段的移植細胞包括成熟肝細胞、肝內幹細胞(如卵圓細胞)、外周血幹細胞、BMSC、胚胎幹細胞、胎肝細胞及臍血細胞等,但有些作為供體細胞並不完全可行,例如成熟肝細胞很難完整獲取且體外壽命短易迅速喪失功能,大於肝竇狀隙直徑而不易進入靶區,不能大量擴增和儲備以滿足即刻之需;肝內幹細胞和外周血幹細胞不易獲取且數量很低;胚胎幹細胞、胎肝細胞和臍血細胞來源於流產或懷孕的胚胎,因涉及倫理道德而不能常規應用,且易繼發免疫排斥、畸胎瘤等。由此可見,BMSC的移植優勢為易採集且能體外大量擴增,可自我更新並向多種細胞型別分化,體積較小利於進入肝實質區,自體移植而無免疫排斥,不涉及倫理道德問題等。
2、BMSC的移植部位和途徑
2.1、肝內移植 作用直接。移植途徑分為經外周靜脈、門靜脈及直接肝內注入三種。其中前兩者因操作相對簡單而應用廣泛。但肝纖維化除了功能性肝細胞相對減少外,還有ECM的過度沉積,可導致肝組織結構的破壞,肝竇狀隙變窄,細胞進入肝實質受阻,甚或阻塞門靜脈,因此將前兩種移植途徑應用於肝纖維化的治療中尚需進一步完善。直接肝內注入則避免了靶向性要求,避開了紊亂組織的阻礙,但細胞除定植於肝組織可能還會進入中央靜脈,增加肺栓塞的危險性,故僅適用於基礎研究。
2.2、脾內移植 其與肝內移植相比,在肝組織結構破壞嚴重的終末期治療中似有優勢。移植途徑有經脾動脈和直接脾髓注入兩種。前者易被臨床採用,但可能影響細胞的種植和功能,且可因供體細胞所致的血管栓塞而形成脾梗死。後者耐受性較好,療效優於脾動脈注入,唯一可能的是引起腹腔內出血,被認為是目前最可行的治療組織結構紊亂性肝病的細胞移植途徑,但 BMSC在脾內的種植數量、存活時間、分化能力及代謝功能是否足夠仍有待進一步探討。
2.3、腹腔移植 容量大、易進入。但因BMSC在腹腔內呈懸浮狀態,無法進入肝臟,故可能短期有效,無法長期存活,也不能消除病因,目前在動物實驗中極少應用,離臨床更是遙遠。
3、BMSC移植治療肝纖維化的效果和機制
雖然BMSC移植入肝後所能保持的數量和質量尚無定論,有些研究結果也似乎在理論上與BMSC移植能改善肝纖維化相矛盾,但近年來很多有關治療方面的研究仍然取得了可喜成果。動物實驗證實,BMSC移植能明顯減少肝組織內的膠原沉積和羥脯氨酸含量,抑制肝細胞內轉化生長因子-β1(transforming growth factor-beta1,TGF-β1)、α-平滑肌肌動蛋白(smooth muscle alpha-actin,α-SMA)表達,降低血清Ⅲ型前膠原氨基末端肽(PⅢP)、透明質酸和層粘連蛋白水平,並持續表達和分泌白蛋白,從而減輕肝纖維化程度,改善肝功能(如血清白蛋白水平升高,谷丙轉氨酶、總膽紅素水平降低等),提高生活質量(如食慾好轉、體重增加、腹水減少等),降低死亡率。
值得注意的是,肝纖維化是一個漸進的過程,一旦達到不可逆期甚至肝硬化時,BMSC移植是否仍然有效呢?Zhao等研究顯示,使用二甲基亞硝胺誘導肝纖維化10天后進行BMSC移植的效果較20天后進行者為好。另有學者發現,四氯化碳誘導肝纖維化1周後再行BMSC移植,雖可見肝內種植,但並無抗纖維化作用,由此認為,BMSC移植應在肝纖維化早期進行。然而,更多的研究表明,在肝纖維化模型第4~6周進行BMSC移植仍具有較好的抗纖維化效果。最近,我國有學者採用BMSC經肝動脈移植治療30例失代償期肝硬化患者取得了滿意效果,肝功能和臨床症狀均明顯改善,未見嚴重不良反應和併發症的發生[23],為嚴重肝纖維化和肝硬化患者的治療帶來了希望。
4、問題和展望
目前,肝纖維化的治療仍是一大難題,BMSC移植為眾多肝纖維化和肝硬化患者帶來了曙光,被認為是最具應用前景的措施之一,但尚有諸多問題有待於解決。例如,BMSC是否存在優勢亞群或唯一亞群分化為肝細胞?BMSC多種亞群間的相互作用及遷移機制怎樣?BMSC靶向種植於纖維化肝臟的影響因素有哪些?BMSC在肝纖維化環境中的生物學特性如何?決定BMSC在肝內向何種細胞系分化的微環境和機制是什麼? BMSC抗肝纖維化的具體作用機制及訊號途徑如何?等等。若能闡明並針對性地採取一些措施以提高BMSC移植應用於肝纖維化的有效性和安全性,將為肝纖維化的治療帶來一場革新。
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