间充质干细胞在促进烧伤创面修复中的免疫调控作用研究进展

李晓庆，王欣，马诗雨，刘文军

(昆明医科大学第二附属医院，昆明 650101)

烧伤是一种严重的创伤，不仅能引起皮肤组织的损伤，严重的烧伤还可引起局部或全身强烈的炎症反应。烧伤后炎性物质的大量堆积会加重组织的损伤，短时间大量释放炎性因子会造成后期创面局部或全身炎性因子的耗竭，导致不可控的感染发生，最严重的可引起脓毒症及休克的发生，这是严重烧伤患者死亡的重要原因之一[1]。因此，在炎症的早期抑制过强的炎症反应，对于烧伤治疗有重大的意义。间充质干细胞(MSC)不仅具有强大的增殖分化能力，还具有特殊的免疫调控特性。在一些临床试验[2～4]当中，MSC对某些免疫疾病如急性移植物抗宿主病(GVHD)、多发性硬化症和系统性红斑狼疮(SLE)等疾病的治疗已取得重要的进展。MSC能够从多个方面共同作用，促进烧伤创面的愈合，现就MSC在促进烧伤创面修复中的免疫调控作用进行综述。

1 MSC对特异性免疫细胞的调节

1.1 MSC对T细胞的调控

1.1.1 MSC与T细胞直接接触作用 程序性死亡受体1(PD-1)是T细胞表面的一种共刺激分子，主要表达于活化的T细胞表面。Gu等[5]研究发现在创面修复的炎症反应期，活化的T细胞可分泌大量干扰素γ(IFN-γ)，诱导MSC表面表达程序性死亡配体1(PD-L1)。此时带有PD-L1的MSC与带有PD-1的活化T细胞直接接触并结合，通过受体配体的结合，MSC阻止T细胞进入到细胞周期的S期，抑制T细胞的增殖，抑制T细胞的细胞毒性作用。de Mare-Bredemeijer等[6]在将MSC与T细胞共同培养的过程中发现，PD-L1在MSC上的表达水平与其对T细胞的抑制作用有明显的相关性。

Notch信号通路存在于多种动物体内，相邻的细胞直接接触时可通过Notch受体与配体的结合传递细胞信号，对细胞、组织等的发生、发育进行调控。冯小兵等[7]的研究表明，Notch信号通路对T细胞的增殖、分化等的各个阶段均具有重要的调控作用。Na等[8]将脐带MSC与T细胞混合培养后发现MSC表面可表达Notch受体，与邻近T细胞表面的Notch配体直接接触，然后通过Notch配体位于T细胞胞内的结构域直接分泌吲哚胺-2,3-过氧化酶(IDO)促进T细胞的凋亡，以达到抑制免疫反应的效果。Papa等[9]的研究发现，人类细胞中Notch信号的下游目标是Foxp3，Foxp3是控制调节性T细胞(Treg)发育和功能的关键转录因子之一，是Treg的标志，该研究表明MSC能够通过Notch信号通路调控具有免疫抑制功能的Treg产生。

1.1.2 MSC旁分泌细胞因子参与调控T细胞的免疫应答 在一些体外实验的研究当中，研究者采用一定的实验方法避免MSC和T细胞直接接触，发现T细胞的增殖和功能也受到了一定程度的抑制，说明MSC能够旁分泌抑制性细胞因子抑制T细胞的免疫作用。Shi等[10]指出，MSC并非自身就能够自发地分泌这些抑制性炎性因子，而是当MSC处于炎症环境时，被IFN-γ、TNF-α等促炎因子刺激而产生的效应。进一步的研究发现MSC能够分泌多种细胞因子抑制T细胞的增殖和功能，包括IDO、前列腺素E2(PGE2)、NO、TGF-β、肝细胞生长因子(HGF)、半乳糖凝集素(Gal)、IL-10、IL-27等[11]。

IDO被认为是人类参与MSC免疫调控作用最重要的细胞因子[12]。MSC分泌的IDO可通过以下两种途径参与免疫调控：人体内的色氨酸可被IDO催化分解产生具有毒性的代谢终产物犬尿氨酸，犬尿氨酸被T细胞摄取后可以阻止T细胞进入G1期从而抑制T细胞的增殖，甚至可以介导T细胞的凋亡[13]；He等[14]研究表明，IDO可以调控原始T细胞向Treg的分化。

PGE2是由环氧合酶COX1、COX2和前列腺素合成酶共同作用合成的，是体内重要的稳态因子。Soontrapa等[15]研究表明，MSC分泌的PGE2能抑制单核细胞向促炎的Th17分化，促进Treg分化。MSC分泌NO抑制T细胞的增殖多是在以鼠类为实验对象的研究当中发现的，这就说明MSC在不同物种当中发挥免疫调控作用所分泌的调节因子各有差异[16]。研究[16]指出，MSC可分泌一氧化氮(NO)直接抑制T细胞的增殖，NO还可以抑制Th1细胞分泌IFN-γ，减轻细胞毒性T细胞的杀伤作用。

MSC分泌的TGF-β可抑制T细胞的增殖，抑制原始T细胞向细胞毒性T细胞(CTL)、Th1和Th2细胞分化，并抑制T细胞分泌IFN-γ。此外，TGF-β还能上调Foxp3的表达，促进Treg的扩增和激活[17]。

Park等[18]的研究指出MSC自身具有分泌IL-10的功能，产生的IL-10可使原始T细胞向Treg方向分化，此外IL-10还能诱导成熟的Th17细胞表达Foxp3蛋白，即可诱导成熟的Th17细胞向Treg转化。Xu等[19]的研究发现IL-27对MSC的黏附、增殖和迁移具有重要的调节作用，IL-27通过JAK/STAT1途径提高MSC的PD-L1的表达水平，增强MSC对Th1和Th2细胞的调控作用。

1.2 MSC对B细胞的调控 B细胞主要分为效应性B细胞和调节性B细胞(Breg)，效应B细胞具有促炎作用而Breg具有抗炎作用。Peng等[20]的研究指出MSC对B细胞的抑制作用不是通过各种免疫负调节因子实现的，而是通过诱导原始B细胞向Breg方向分化，由Breg来实现免疫负调节的。Breg能够抑制活化的CD4+T细胞的增殖，分泌IL-10、TGF-β等细胞因子下调免疫应答，减轻炎症反应。MSC能够使B细胞的增殖停滞于G0/G1期，阻止B细胞进入S期，从而抑制B细胞的增殖[20]。此外，MSC还能使B细胞表面的趋化因子相关配体表达受阻，使B细胞的趋化迁移能力受损[21]。Rosado等[22]的研究认为，MSC抑制B细胞增殖的必要条件是MSC需要与T细胞之间的细胞接触，而不是MSC与B细胞接触。而在更加深入的研究当中，研究者[23]发现MSC可通过ERK信号通路参与对B细胞的调控。

2 MSC对固有免疫细胞的免疫调控

2.1 MSC对NK细胞的调控

2.1.1 MSC与NK细胞直接接触 Spaggiari等[24]将MSC与NK细胞在体外共同培养时发现，MSC可通过细胞与细胞之间的接触减弱NK细胞的细胞毒性作用。

2.1.2 MSC通过旁分泌细胞因子的方式调控NK细胞的免疫功能 炎症环境下，活化的NK细胞可大量分泌IFN-γ、TNF-α等细胞因子促进炎症反应的发生，产生的IFN-γ刺激MSC分泌TGF-β、IDO、PGE2和可溶性人类白细胞抗原G5(HLA-G5)等细胞因子，而这些因子均可抑制NK细胞的增殖、分化、分泌及杀伤靶细胞的功能[25]。Bahrami等[26]研究发现，MSC分泌的可溶性HLA-G5分子可显著抑制NK细胞的杀伤功能。Spaggiari等[24]的实验表明，PGE2和IDO在MSC对NK细胞的抑制作用中起协同效应。

在正常情况下，NK细胞在炎症细胞因子的刺激下被激活后，NK细胞表面活化性受体NKp44、NKp46、NKp30、NKG2D表达增加，这些分子共同介导NK细胞的激活并促进其产生效应功能，如细胞毒性作用和分泌细胞因子的作用[27]。Spaggiari等[24]还指出，MSC可抑制NKp44、NKp30、NKG2D以及其他重要的功能性分子如共受体CD132的表达。CD132的低表达导致了NK细胞对于激活因子的低反应性，这也是MSC对NK细胞抑制作用的原因之一。

2.2 MSC对树突状细胞(DC)的调控 DC是体内重要的抗原提呈细胞，其主要作用是摄取处理抗原后呈递给T细胞，并诱导T细胞增殖活化，因此MSC可通过抑制DC的作用对T细胞进行抑制。Shahbazi等[28]的研究指出，MSC可下调人类白细胞抗原(HLA)、HLA-DR、CD1a、CD86的表达抑制单核细胞向DC方向分化，下调CD83的表达，抑制DC的成熟；对于成熟的DC，MSC可通过抑制CD83、MHC-Ⅱ类分子、CD80、CD86的表达，将成熟的DC逆转到未成熟的表型。Wheat等[29]发现，活化的MSC分泌的TGF-β、IL-6、IDO、PGE2等细胞因子也能够作用于DC，其中TGF-β可抑制DC的激活和成熟；IL-6能够减弱DC识别、摄取抗原的能力，同时减弱其向T细胞提呈抗原的能力；IDO可抑制DC的成熟；PGE2主要是刺激IL-10的生成，作用于巨噬细胞，下调MHC-Ⅱ类分子，并阻碍单核细胞向DC的分化。另外，有研究[30]指出MSC与DC共培养时，MSC能够诱导DC分泌TGF-β、IL-10等抑制性细胞因子，产生抑制T细胞的增殖分化的特性，表现出调节性DC的特性。

2.3 MSC对巨噬细胞的调控 固有免疫系统中的巨噬细胞主要分为M1型和M2型，M1型主要参与抗原提呈和促炎症反应，M2型则具有抗炎作用。Manferdini等[31]的研究指出，MSC可分泌PGE2直接抑制IL-6、IL-12、TNF-α等促炎因子的产生。此外，MSC及其分泌的PGE2还可诱导IL-10、TGF-β1、血管内皮生长因子1(VEGF-1)和血管生成素1(Ang-1)的表达。其中，IL-10具有抗炎作用；TGF-β1是促进肌成纤维细胞增殖分化和肉芽组织形成的主要调控因子；VEGF-1可促进内皮前体细胞分化和生长；Ang-1可促进新生血管的成熟，以上细胞因子协同作用起到抗炎、加速创面愈合的作用[32]。郑文龙等[33]的研究发现MSC能抑制单核细胞或原始巨噬细胞向M1型巨噬细胞方向分化，同时促进M2型巨噬细胞的分化。Shohara等[34]发现MSC能够增加M2型巨噬细胞对抵抗素样分子α(RELM-α)和整合素CD-11b的表达，其中RELM-α能够抑制炎症反应的发生发展，促进组织当中新生血管的形成并诱导肌成纤维的增殖分化从而促进创面的修复[35]；整合素CD-11b可以通过多种途径诱导抗炎因子IL-10的表达，并可促进原始巨噬细胞向M2型转化[36]。

综上所述，MSC能够通过直接接触或旁分泌细胞因子的方式对各免疫细胞进行调控。越来越多的研究证据表明MSC的免疫调控特性在MSC疗法中的作用远大于它增殖分化的基本特性[37]。此外，MSC还具有清除创面感染的抗菌能力、促血管生成的能力、抗瘢痕形成的能力，在创面修复的各个阶段均起着重要作用，具有广阔的应用前景[38]。但仍存在MSC免疫调节机制研究尚不完全、植入体内的MSC存活能力低、MSC的体内作用机制不清以及长期培养的安全性等诸多问题尚需要解决[39]。

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