類風濕性關(guān)節(jié)炎(RA)是一種全身性自身免疫性疾病,其特征是關(guān)節(jié)慢性炎癥和骨質(zhì)破壞。傳統(tǒng)抗風濕藥物由于全身給藥、靶向性差等原因,治療效果不理想,且副作用較大,包括骨髓抑制、肝腎功能損害、惡性腫瘤等。因此,間充質(zhì)干細胞(MSC)參與的治療被提議用于類風濕關(guān)節(jié)炎的治療,因為它們具有免疫抑制和組織修復(fù)作用。該綜述總結(jié)了間充質(zhì)干細胞參與通過抑制炎癥和促進組織再生治療RA的進展,并預(yù)測了其潛在的臨床應(yīng)用。
簡介:類風濕性關(guān)節(jié)炎(RA)是一種自身免疫性疾病,全球患病率超過1%?;颊叨酁橹欣夏耆耍曰疾÷矢哂谀行??;ず完P(guān)節(jié)炎癥導(dǎo)致RA骨質(zhì)破壞和畸形。RA的發(fā)病機制涉及促炎細胞因子和免疫系統(tǒng)的激活。各種免疫細胞產(chǎn)生許多促炎細胞因子,導(dǎo)致關(guān)節(jié)和滑膜炎癥。
目前,治療RA常用的藥物有糖皮質(zhì)激素(GC)、非甾體類抗炎藥(NSAID)、緩解病情抗風濕藥(DMARD)以及腫瘤壞死因子(TNF)抑制劑等生物制劑。然而,傳統(tǒng)的類風濕性關(guān)節(jié)炎藥物通常只是通過減輕疼痛和炎癥來緩解癥狀,并不能消除病因,因此效果并不理想。不到一半的RA患者處于緩解期,10%–15%發(fā)展為難治性RA。此外,傳統(tǒng)藥物治療RA缺乏特異性且需要高劑量,會導(dǎo)致一系列副作用。例如,高劑量的GC可能導(dǎo)致庫欣綜合征、高血壓和糖尿病。
鑒于傳統(tǒng)治療藥物的缺點,間充質(zhì)干細胞(MSC)因其免疫調(diào)節(jié)特性和組織再生能力而受到越來越多的關(guān)注。間充質(zhì)干細胞具有低免疫原性和歸巢特性,可定向遷移至受損組織或炎癥部位。
作為一種多組織來源的細胞,間充質(zhì)干細胞可以很容易地從許多組織中分離出來。MSC的多能分化特性使其在再生醫(yī)學中得到廣泛應(yīng)用。此外,間充質(zhì)干細胞通過直接接觸、分泌可溶性因子或細胞外囊泡來調(diào)節(jié)免疫、抑制炎癥。因此,當用于RA治療時,MSCs可調(diào)節(jié)免疫、抑制炎癥,并分化為成骨細胞和軟骨細胞以修復(fù)受損的關(guān)節(jié)組織(方案1)。
本文討論了間充質(zhì)干細胞通過抑制炎癥和促進組織修復(fù)在類風濕關(guān)節(jié)炎治療中的應(yīng)用,如表1所示,并對其潛在的臨床應(yīng)用前景進行了展望。
干細胞治療類風濕關(guān)節(jié)炎的關(guān)鍵機制之一-抑制炎癥
RA是一種自身免疫性疾病,其發(fā)病機制涉及先天免疫、獲得性免疫、細胞因子和細胞內(nèi)信號傳導(dǎo)。MSC的抗炎作用是通過與免疫細胞相互作用來實現(xiàn)的。細胞間接觸、旁分泌作用和細胞外囊泡介導(dǎo)免疫調(diào)節(jié)過程。MSCs產(chǎn)生一系列參與免疫調(diào)節(jié)軸的可溶性因子,如轉(zhuǎn)化生長因子-β1(TGF-β1)、前列腺素E-2(PGE-2)、肝細胞生長因子(HGF)、吲哚胺吡咯2 、3-雙加氧酶 (IDO)、一氧化氮 (NO) 和白細胞介素 10 (IL-10)。
盡管一般認為MSCs的免疫調(diào)節(jié)功能主要由可溶性因子實現(xiàn),但MSCs衍生的細胞外囊泡(MSC-EVs)也介導(dǎo)免疫調(diào)節(jié)反應(yīng)。EV是涂有磷脂雙層的納米囊泡,可將生物活性分子從親代細胞轉(zhuǎn)移到受體細胞,例如蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和核苷酸。MSC-EV是內(nèi)體衍生的囊泡,大小為100-200nm。MSC-EV既不表達主要組織相容性復(fù)合體分子,也不表達共刺激分子。此外,MSC-EVs抑制活化T細胞的發(fā)育,同時促進調(diào)節(jié)性 T細胞 (Treg) 的產(chǎn)生。此外,MSC-EVs抑制B細胞增殖、分化和免疫球蛋白產(chǎn)生。在先天免疫中,MSC-EV促進M2巨噬細胞極化,減少促炎細胞因子,增強抗炎細胞因子。
干細胞治療類風濕關(guān)節(jié)炎的關(guān)鍵機制之一-促進組織再生
RA是一種全身性多關(guān)節(jié)炎,可能對骨骼和關(guān)節(jié)軟骨造成進行性損傷。RA的一個主要特征是骨侵蝕。骨侵蝕主要以三種形式發(fā)生:關(guān)節(jié)邊緣和軟骨下骨的局部骨侵蝕、發(fā)炎關(guān)節(jié)周圍的骨侵蝕和骨質(zhì)疏松。骨侵蝕發(fā)生在RA發(fā)病早期,有時發(fā)生在診斷后幾周。超過10%的患者在發(fā)病8周后出現(xiàn)骨侵蝕,60%在發(fā)病1年后出現(xiàn)骨侵蝕。
RA患者的骨侵蝕隨著疾病的進展而發(fā)展,導(dǎo)致關(guān)節(jié)損傷和功能障礙。組織修復(fù)機制主要包括兩個方面。首先,間充質(zhì)干細胞通過旁分泌作用下調(diào)破骨細胞生成和促炎細胞因子,并抑制RA中的骨和軟骨侵蝕。其次,間充質(zhì)干細胞直接分化成成骨細胞和軟骨細胞以替代受損的關(guān)節(jié)組織。
干細胞治療類風濕關(guān)節(jié)炎的臨床試驗
RA治療仍然是一個重大挑戰(zhàn)。盡管有幾種常規(guī)藥物可供使用,但它們的治療效果有限,并且常常伴有一系列副作用,如肝腎功能損害和感染風險。過去幾年間間充質(zhì)干細胞在RA臨床前和小規(guī)模臨床試驗中顯示出有希望的結(jié)果。以下是過去十年間間充質(zhì)干細胞治療RA的代表性臨床試驗(表2)。
間充質(zhì)干細胞的來源 | 注冊 | 治療 | 階段 | 參考 |
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間充質(zhì)干細胞 | 172名患者 | DMARDs,含/不含4.0×107個細胞/患者,靜脈注射 | 一期/二期 | [ 154 ] |
間充質(zhì)干細胞 | 64名患者 | 2.0×107個細胞/患者,靜脈注射 | 一期/二期 | [ 155 ] |
間充質(zhì)干細胞 | 9名患者 | 2.5×107、5.0×107或 1.0×108細胞/患者通過靜脈輸注 | 第一階段 | [ 156 ] |
間充質(zhì)干細胞 | 105名患者 | 1.0×106細胞/公斤體重 (BW) 通過靜脈輸注 | 一期/二期 | [ 157 ] |
間充質(zhì)干細胞 | 63名患者 | 1.0×106個細胞/(kgBW),通過靜脈輸注,有/無肌內(nèi)輸注IFN-γ | 一期/二期 | [ 39 ] |
骨髓間充質(zhì)干細胞 | 9名患者 | 1.0×106個細胞/(kgBW) 通過靜脈輸注 | 第一階段 | [ 158 ] |
骨髓間充質(zhì)干細胞 | 30名患者 | 42±4.0×106細胞膝內(nèi)注射 | 一期/二期 | [ 159 ] |
間充質(zhì)干細胞 | 53名患者 | 1、2或4.0×106個細胞/(kgBW)靜脈輸注3次 | 一期/二期 | [ 160 ] |
間充質(zhì)干細胞 | 15名患者 | 2.0×108細胞/患者,靜脈輸注 | 一期/二期 | [ 161 ] |
這些試驗探索了MSC的不同來源、劑量和患者群體。許多試驗主要集中于評估間充質(zhì)干細胞治療RA的安全性和可行性。在這些臨床試驗中,UC-MSCs是最常用的。
2013年,王等人進行了兩項研究。一項研究納入了172名RA患者?;颊呓邮蹹MARD聯(lián)合同種異體UC-MSC(2.0×107/患者),并單獨使用DMARD作為對照。治療后8個月內(nèi)未觀察到嚴重不良反應(yīng)。聯(lián)合治療組臨床評分及血清炎癥因子水平優(yōu)于對照組。另一項研究納入了64名RA患者,在接受相同治療后觀察了三年。同樣,患者的病情也明顯好轉(zhuǎn),并且沒有出現(xiàn)嚴重的不良反應(yīng)。
2018年,Park等人將9名RA患者分為三組,接受不同濃度的UC-MSC靜脈輸注。三組患者分別接受2.5×107、5.0×107或1.0×108UC-MSCs靜脈輸注。治療后未見明顯毒性反應(yīng)。此外,受試者的血清炎癥因子和關(guān)節(jié)疾病活動評分均下降。需要注意的是,MSCs濃度越高,治療效果越好。
2020年,中國重慶陸軍軍醫(yī)大學大坪醫(yī)院干細胞與再生醫(yī)學科發(fā)表了一項研究論文,文獻綜述表明63名難治性RA患者接受了聯(lián)合或不聯(lián)合IFN-γ的UC-MSC治療。有趣的是,間充質(zhì)干細胞加干擾素γ治療組的患者比非聯(lián)合治療組的患者有更高的反應(yīng)率。綜上所述,這些研究再次提示MSCs的治療效果與某些炎癥因子之間可能存在“許可”關(guān)系。此外,間充質(zhì)干細胞表現(xiàn)出的不同治療效果可能與患者之間的差異有關(guān)。
除臍帶外,間充質(zhì)干細胞也來自骨髓。
在一項研究中,9名難治性RA患者接受了1.0×106BM-MSCs/kg靜脈輸注。12個月隨訪后,患者臨床評分明顯下降,Treg/Th17比例上升。
2018年,伊朗馬什哈德醫(yī)科大學風濕病研究中心在一項研究中,30名RA患者被隨機分配到治療組或安慰劑組。將 BM-MSC注射到15名RA患者的膝蓋中。經(jīng)12個月隨訪,未發(fā)現(xiàn)不良反應(yīng)。此外,患者的臨床表現(xiàn)也得到改善??傊?,MSCs靜脈注射和局部注射均取得了良好的臨床效果。然而,RA是一種累及多個關(guān)節(jié)的全身性疾病,全身注射更有利于MSC到達受影響的關(guān)節(jié)。因此,臨床試驗中靜脈注射比局部注射更常見。
總體而言,這些研究報告表明,間充質(zhì)干細胞療法治療類風濕關(guān)節(jié)炎似乎是安全的,幾乎沒有明顯的不良反應(yīng)?;颊咄ǔD芎芎玫啬褪荛g充質(zhì)干細胞輸注。雖然出現(xiàn)了令人鼓舞的療效跡象,但在顯著改善RA臨床癥狀方面,結(jié)果通常不盡相同。使用間充質(zhì)干細胞治療后,疾病活動度評分得到改善,炎癥指標下降,關(guān)節(jié)功能增強。然而,這些效果在不同的試驗和患者身上各不相同。
挑戰(zhàn)及展望
此外,確定間充質(zhì)干細胞治療風濕性關(guān)節(jié)炎的最佳劑量和給藥途徑仍是一項持續(xù)的挑戰(zhàn)。人們使用了不同的劑量和途徑來輸送間充質(zhì)干細胞,但最有效的方法尚未確定。該研究使用了不同來源的間充質(zhì)干細胞,如骨髓、脂肪組織和臍帶。
不同來源的間充質(zhì)干細胞的特性和療效可能各不相同,選擇何種間充質(zhì)干細胞來源可能會影響治療效果。不同來源的間充質(zhì)干細胞可使治療策略具有靈活性,但優(yōu)化方案并了解每種來源的具體益處和局限性對于推進基于間充質(zhì)干細胞的RA治療仍然至關(guān)重要。
研究人員還探索了間充質(zhì)干細胞療法與其他療法(如DMARDs)的結(jié)合,以評估協(xié)同作用并改善治療效果。雖然間充質(zhì)干細胞與現(xiàn)有的RA治療方法相結(jié)合在理論上很有前景,但要驗證這些組合療法的有效性、安全性和長期療效,還需要更可靠的臨床證據(jù)。需要進行更多高質(zhì)量的研究,以確定最有效、最安全的組合方案。此外,患者的特異性因素(如病程、嚴重程度和個體免疫反應(yīng))可能會影響對間充質(zhì)干細胞療法的反應(yīng)。了解這些因素對于確定RA治療的最佳候選者至關(guān)重要。
總的來說,在臨床前研究中,應(yīng)該探索更多的方法來提高間充質(zhì)干細胞在RA治療中的抗炎和組織修復(fù)潛力。間充質(zhì)干細胞在RA治療中的臨床應(yīng)用和推廣需要通過標準化的治療方案、大規(guī)模的臨床研究和安全性監(jiān)測來解決其困難和挑戰(zhàn)。
結(jié)論
總之,間充質(zhì)干細胞參與的策略因其優(yōu)異的抗炎和組織修復(fù)能力而成為治療RA的一種有前途的治療方式。通過探索間充質(zhì)干細胞與類風濕關(guān)節(jié)炎炎癥微環(huán)境之間的相互作用機制,研究人員將開發(fā)更多的策略來改善間充質(zhì)干細胞的功能。盡管間充質(zhì)干細胞的大規(guī)模臨床應(yīng)用和推廣還存在許多問題有待解決,但在可預(yù)見的未來,間充質(zhì)干細胞將在RA的臨床治療中發(fā)揮更重要的作用。
參考資料:C. Li, Y. Sun, W. Xu, F. Chang, Y. Wang, J. Ding, Mesenchymal Stem Cells-Involved Strategies for Rheumatoid Arthritis Therapy. Adv. Sci. 2024, 2305116. https://doi.org/10.1002/advs.202305116
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