文摘
肝纤维化是许多慢性炎性疾病的端点和被定义为一个异常的细胞外基质成分的积累。尽管进展缓慢,它会导致器官故障。纤维化可能影响几乎所有的组织。由于它的高频率,尤其是在心脏,肺,肝脏,肾脏,许多研究已经找到满意的治疗方法。尽管有这些努力,目前纤维化治疗管理不够有效或引起严重的副作用。根据这些事实,创新实验疗法正在接受调查。其中,细胞疗法被认为是最好的候选人之一。特别是,间充质基质细胞(msc)有很大的潜在的治疗炎性疾病。免疫调节作用的价值和他们的行动能力profibrotic因素如氧化应激、缺氧、转化生长因子-β1通路已经强调了在临床前和临床研究。此外,他们的行为倾向取决于周围的微环境他们提高疗效。在本文中,我们审查的大范围研究解决使用msc纤维化疾病的治疗。研究结果表明,msc潜力antifibrotic几个器官。
1。介绍
健康组织在不同的条件下会损伤的急性或慢性刺激如机械或化学损伤、感染、自身免疫反应。在大多数情况下,死亡和受损细胞的修复过程由替换,从而恢复器官的正常功能。这种机制的第一阶段,称为再生阶段,对应于替代受损细胞的相同类型的细胞,从而确保器官功能。在第二个阶段,称为纤维素增生或纤维化,结缔组织取代正常实质组织退化。无节制的纤维化导致ECM(细胞外基质)和实质性重构的病理特性导致永久性的疤痕组织的形成。纤维化可能最终导致器官故障和死亡。主要来源于慢性炎症、组织缺血和不平衡在ECM积聚/退化率(1]。
大多数器官会受到纤维化疾病,通常结果或功能存在的病理(图1)。肥胖、老化和环境侵略纤维发生的主要原因。Fibroproliferative疾病被认为是负责大约45%的死亡在发达国家(2]。尽管相当大的努力正在致力于寻找antifibrotic治疗,目前有几个纤维化疾病的有效疗法,不会导致严重的副作用。抗炎药被认为是最有前途的候选人在临床试验中。广泛的抗氧化剂也被测试。然而,大多数药物治疗协议未能实现充分antifibrotic效果。
因此,细胞疗法最近提出一种可能性。特别是,间充质基质细胞(MSC)治疗似乎是一种有前途的治疗方法。事实上,临床前和临床试验显示msc改善结果的能力在各种疾病,如放射治疗的后果3),自身免疫性疾病(4),神经退行性疾病(5),和其他病因代理人。临床前和临床研究也提出了msc适应环境的能力。事实上,监管检查参与组成分泌腺的msc深受周围的组织。因此,与不同的病态MSC治疗会产生不同的结果。因此,这些影响了几个实验室调查antifibrotic msc的潜力。
2。常见的纤维化疾病的细胞和分子机制
2.1。伤口愈合:纤维化的起始
组织损伤细胞分泌炎症介质诱导损害居民发起一个antifibrinolytic-coagulation级联相关血管堵塞。形成一个临时ECM为死细胞替代作为支架。随后血小板激活导致各种介质的释放包括血管活性的因素(血管舒张,血管通透性增加,血浆渗出和水肿),细胞因子,趋化因子,使白细胞的招聘。形成纤维蛋白凝块作为一个矩阵对细胞迁移和血小板粘附。纤维蛋白溶解后激活,导致纤维蛋白凝块的解散由肉芽组织取代。血纤维蛋白溶酶释放的纤维蛋白凝块和激活补体系统,触发释放趋化因子和血管活性的过敏毒素(1,6]。
接下来,招募白细胞粘附分子,如selectins家整合蛋白、免疫球蛋白。吞噬作用的组织碎片,死细胞,任何外源生物是由巨噬细胞和中性粒细胞。他们还产生细胞因子和趋化因子招募内皮细胞新血管形成的必要条件。成纤维细胞、纤维细胞的相互作用,或其他居民的细胞,如肝星状细胞(hsc),与微环境诱导其分化成myofibroblasts ECM合成和生长因子包括profibrotic TGF -β1(转化生长因子-β1)。自分泌激素的分泌使myofibroblasts的成熟。αsma (α光滑的肌肉肌动蛋白)和波形蛋白表达myofibroblasts负责他们的收缩活动(7]。这需要收缩关闭伤口。这种所谓的肉芽组织的形成特点是存在许多毛细血管允许营养物质的供应,激素,和呼吸气体(1,2,6]。
最后,上皮和内皮细胞的迁移和成熟然后让疤痕组织的形成和新血管形成。临时ECM降解的基质金属蛋白酶(MMPs)完成后组织替代。基质金属蛋白酶及其抑制剂之间的微妙平衡,组织金属蛋白酶抑制剂(TIMPs),控制ECM在整个修复过程中积累和降解。因此,它保证适当的ECM重塑通过诱导矩阵构成的转变。接下来,myofibroblasts凋亡消失,建立引发的负激活循环指示受伤组织的再生(1,2,6]。
2.2。特定的纤维化机制
各种fibroproliferative病态的共同特性。纤维化开始作为一个正常的组织再生过程。居民和招募细胞被激活产生一个临时ECM促进修复。然而,在细菌感染的情况下,缺血,慢性炎症,或其他持续刺激,不断循环的myofibroblast激活,导致过度ECM积聚。激活myofibroblasts也产生趋化因子招募从免疫系统细胞(巨噬细胞,T和b细胞、中性粒细胞和嗜酸性粒细胞),因而保持了慢性炎症。病理矩阵逐步侵入组织,最终结束在一个永久的纤维化瘢痕。组织学纤维化可以定义为两个截然不同的阶段。发展对应于矩阵的积累,只有分散纤维化区域的组织,而ECM的端点的特征是扩散跨越可能分布在整个组织。死细胞的进步替代ECM抑制器官功能和诱发刚度。最终,先进的最佳疗程纤维化往往是器官移植。
纤维化是一个复杂的病理由众多的生物因素,如慢性炎症和缺氧。例如,电离辐射诱发内皮细胞死亡和氧化应激,可能导致长期的炎症和纤维化。炎症细胞生成一个激活的不断招聘myofibroblasts循环和维护稳定的profibrotic池细胞。
的一个主要分子药剂诱导纤维化TGF -β1,主要合成了t细胞在治疗过程中(8]。TGF -β1以潜在的形式分泌与圈(延迟相关的肽)。腿上是允许激活TGF -裂解β1它能够结合受体TGF -βR1(转化生长因子受体-β1)和TGF -βR2。因此,有大量的不活跃的TGF -β1在细胞外环境中。各种代理可以诱导TGF -β1激活:基质金属蛋白酶(9),活性氧和氮物种(ROS和RNS) (10),细胞因子(11),或其他刺激如电离辐射(12]。TGF -的绑定β1其受体激活Smad(小母亲反对decapentaplegic同族体)信号通路导致各种基因的转录,包括基因编码细胞外基质的成员(胶原蛋白)13]。它还激活纤维细胞向成纤维细胞功能的分化。
EMT (epithelial-to-mesenchymal过渡)和EndMT (endothelial-to-mesenchymal产品化)也被描述为成纤维细胞的重要来源。上皮或内皮细胞假定轴形状,失去细胞标记,和表达典型的成纤维细胞标记如FSP-1(成纤维细胞特定蛋白1),αsma,波形蛋白(14,15]。他们还获得的能力产生胶原蛋白、纤粘连蛋白(细胞外基质成分)16]。TGF -β1也已被证明能够降低基质金属蛋白酶的表达和活性,增加TIMPs[的表达17]。因此,TGF -β1被认为是在纤维化发展的主要因素之一。
其他生长因子参与长期纤维发生。CTGF(结缔组织生长因子)徒TGF -增效剂β1刺激信号转导途径依赖TGF -β1 (18]。CTGF还可以刺激细胞增殖、迁移和成纤维细胞的粘附和细胞外基质的生产19,20.]。
因此,肝纤维化是一个多组分病理受多种因素(图2)。在治疗肝纤维化的主要问题之一在于其自我维护。因此,各种疗法可能会考虑根据纤维发生的阶段。事实上,预防或治疗策略应该基于ECM组件和机制不同。此外,结合疗法应该用于同时作用于各种profibrotic机制,提高治疗效果。
3所示。肝纤维化模型
多年来,许多纤维化动物模型已经开发出来。机械或化学过程是用来模拟损伤患者中观察到。
的心。心脏纤维化的特点是许多心脏疾病。阿霉素(阿霉素)或异丙肾上腺素(ISO)被广泛用于诱导心肌梗死(MI)。这是假设DOX-induced心脏损害活性氧的浓度增加,从而引起线粒体损伤,导致细胞凋亡和纤维化(21]。ISO直接注入到心脏产生弥漫性心肌细胞死亡和纤维化,导致进行性心力衰竭(22]。最后,心室动脉的结扎导致缺血,最终导致纤维化(23]。
肾脏。肾间质纤维化和肾小球硬化症是共同的特征的疾病如慢性肾脏疾病(CKD),慢性移植物肾病(可以),或输尿管梗阻。可逆的单侧输尿管梗阻(UUO)、纤维化引起的氧化应激(24]。动脉粥样硬化性肾动脉狭窄(ARAS)被发现在50%的其他动脉粥样硬化疾病患者动脉粥样硬化(25]。在临床前研究中,阿拉斯建模通过将刺激线圈在一个主肾动脉诱导慢性炎症(26]。删除一个或两个肾脏和肾移植可以创建一个可以执行模式27]。“肾切除术+缺血再灌注+环孢霉素”(NIRC)是最近模型模仿慢性肾病。氧化应激引起的缺血,加剧了环孢霉素的免疫抑制作用,诱导间质纤维化后缺血再灌注(28]。最后,在残余肾模型(RKM),也称为5/6肾切除术(5/6 NX),肾间质纤维化是诱导通过移除一个和第二个的三分之二。假设,随后的氧化应激和炎症反应产生纤维化(29日]。
肝脏。或肝硬化,在肝纤维化是慢性肝病的共同端点。不仅源于大量的酒精性肝病等疾病和病毒或自身免疫性肝炎肝毒素的药物和毒素。CCl四氯化碳(4)导致不可逆转的疾病,如脂肪肝、肝纤维化、肝硬化、癌症和主要用于肝损伤模型(30.]。
肺。肺纤维化是一种越来越常见的病理学由于越来越多的吸烟者和当前生活方式所带来的污染。博来霉素纤维化的发病,主要来自DNA单和双链断裂,这种药物的主要副作用是现在广泛应用于肺纤维化的动物模型的发展31日]。暴露于二氧化硅也诱导纤维化反应。由此产生的持续的毒性作用引起慢性炎症导致纤维发生(32]。
腹膜。腹膜纤维化可以由毒素,传染性腹膜炎或不兼容的透析液产品。洗必泰葡萄糖酸(CG)是第一个化合物被认为导致封装在透析腹膜硬化(EPS)。腹膜暴露在CG导致的炎症反应导致纤维化动物模型(33]。
的皮肤。皮肤纤维化是多种人类疾病的一部分包括瘢痕疙瘩、肥厚性疤痕,硬皮病。皮下注射博来霉素产生病变模仿硬皮病(34]。辐射会导致纤维化在许多不同的器官。皮肤的辐射诱导纤维化是由一个强大的炎症反应,引起细胞凋亡和氧化应激是一种常用的动物模型(35]。另一个在活的有机体内在小鼠皮肤纤维化模型已经开发生产全层伤口因此导致慢性炎症(36,37]。
胰腺。慢性胰腺炎的发病率约为每100000人30和越来越多的时间38]。因为现有治疗方法有限,不断努力在动物模型被用于临床前研究。静脉注射二氯化dibutyltin管理局(DBTC)诱发对胆管上皮细胞的破坏。随后的炎症导致胰腺纤维化(39]。
研究。5到10%的接受盆腔放疗的病人发展为慢性放射性直肠炎由于高辐射敏感性器官的辐射场(结肠、直肠和膀胱)[3]。放射性直肠炎是模仿动物的交付一个高辐射剂量直肠(40]。辐射诱导组织损伤和氧化应激诱导纤维化模型。
共同特征是纤维化的动物模型特征。化合物、物理代理或手术用于诱导初始损伤。这个协议通常是定期重复或长时间保持。后续损伤组织诱导慢性炎症,氧化应激,和/或缺氧必要激活居民和招募细胞profibrotic表型。在大多数情况下,纤维特性出现数周至数月后最初的刺激。
4所示。Antifibrotic间充质基质细胞治疗的影响
msc是广泛应用的免疫调节特性。然而msc的antifibrotic功能描述都很糟糕。合成的在活的有机体内研究结果中描述表1(心),表2(肝),表3(肾脏),表4(肺),表5(腹膜)表6(胰腺)表7(皮肤)和表8(直肠)。的合成在体外研究结果显示在表中9。
4.1。免疫方面
致病性纤维化结果慢性炎性反应。免疫生物学的最新进展msc导致增加兴趣的使用作为一种新的治疗方法解决慢性炎症与纤维化相关(图3)[78年,79年]。msc的免疫抑制作用已被广泛研究和记录,特别是因为在器官移植的价值。msc操作T和B淋巴细胞通过阻断在G0 / G1期细胞周期,抑制免疫球蛋白的生产(IgA免疫球蛋白,IgM)和B淋巴细胞的分化。msc诱导的T淋巴细胞极性变化促炎Th1状态抗炎Th2条件(80年,81年]。他们的行为在树突状细胞的分化和成熟,使其耐受性(82年]。此外,msc抑制自然杀伤细胞的细胞毒性活动HLA-1(人类白细胞antigen-1) -细胞,减少细胞因子的生产:TNF -α(肿瘤坏死因子-α),干扰素-γ(干扰素-γ)和il - 10(白细胞介素- 10”)[83年]。因此,msc的价值对于疾病的治疗炎症组件。
大量研究强调的好处msc的免疫调节治疗纤维化。MSC-induced减少TLR (toll样受体)表达式表明限制慢性炎症的能力(40]。msc移植后,降低渗透单核细胞/巨噬细胞、中性粒细胞、淋巴细胞在组织中观察到的各种模型(40,69年,70年,73年,74年]。这与减少表达式MCP-1(单核细胞化学引诱物蛋白1)在某些情况下(74年]。此外,underexpression VCAM-1(血管细胞粘附molecule-1)和ICAM-1(细胞间粘附molecule-1),参与leukocyte-endothelial细胞相互作用,建议减少炎性细胞浸润(74年]。模型的辐射诱导皮肤纤维化,msc诱导巨噬细胞向监管过渡表型,从而限制慢性炎症导致纤维化(76年]。减少伊诺(一氧化氮合酶)表达式MSC移植后建议减少M1巨噬细胞活动(40]。比例的增加抗炎M2巨噬细胞被报道在MSC移植后心脏纤维化模型(45)和放射性直肠炎模型(40]。微泡纯化从MSC-conditioned介质,大大减少炎症细胞的数量,产生较低的影响相比,MSC移植肺(69年]。
msc抑制干扰素的表达γ,这对促炎效应,诱导超表达的il - 6和TNF -α(67年]。信使rna表达和蛋白质浓度的降低TNF -α,profibrotic细胞因子检测MSC移植后的组织(40,58,60,65年- - - - - -67年,70年,74年,76年,77年]。il - 1α(76年),il - 1β(70年,76年),il - 6 (40,63年,65年,70年,74年)underexpressed在几个MSC注射后纤维化模型。增加抗炎细胞因子il - 4和il - 10的表达MSC移植后观察,表明T淋巴细胞的过渡Th2概要文件(65年]。同样,msc诱导il - 10表达和浓度增加皮肤和直肠辐射诱导纤维化的模型40,76年]。
MSC治疗也可以讨论凋亡的影响,为减少凋亡事件与减少炎症。MSC移植后纤维组织,减少凋亡事件(41,42,52,65年]。因此,msc可以保护居民细胞,增加功能和恢复。
msc可能诱导回归与纤维化相关病理生理过程。这些影响部分是由慢性炎症的减少。msc可能通过免疫细胞功能的改变,进行抗炎细胞因子的增加,减少促炎细胞因子和细胞凋亡。这些免疫机制有助于修改的微环境,从而减少组织纤维化,增加居民干细胞增殖,最终导致组织再生。
4.2。TGF -β1通道
TGF -β1被描述为纤维化的主要参与者之一。其绑定的激活受体诱发信号级联导致表型的扩散如myofibroblasts profibrotic细胞。特别是,它诱发EMT和EndMT部分负责细胞合成ECM的扩散。TGF -β1信号通路是antifibrotic治疗的首要目标之一,其监管大量研究与msc治疗试验。一般来说,MSC移植减少了表达和TGF -的浓度β1 (40,49,59,60,65年,67年,70年,71年,73年- - - - - -76年]。同样的效果是由移植诱导液隔绝MSC-conditioned介质(47]。在体外,上野等人表明,抑制TGF -β1过度诱导msc的葡萄糖在coculture模型和腹膜间皮的细胞(73年]。这种效应与减少Smad-2的磷酸化,也是一个外来体移植模型所示(47,73年]。减少的表达αsma (44,48,50,51,60,65年,66年,73年)和较低的数量αsma阳性细胞(52,53,59,64年,74年,75年)建议减少myofibroblasts扩散,在较小程度上,TGF -β1-mediated EMT。在体外,浓度降低αsma的coculture msc和HK2(人工肾2)细胞使用TGF -β1建议直接影响msc表型变化导致的积累profibrotic细胞(64年]。CTGF的表达和浓度下降几个profibrotic递减模型也参与细胞增殖(40,63年]。
有趣的是,一些研究已经突显出HGF的重要性(肝细胞生长因子)由msc分泌antifibrotic的影响(44,47,73年]。msc与HGF表达质粒转染产生更好的结果比nontransfected msc在肺纤维化模型(72年]。使用重组HGF部分复制的影响msc与albumin-treated coculture模型近端小管上皮细胞(PTECs) [62年]。TGF -的抑制β1表达HGF和改善胶原蛋白的降解能力通过金属蛋白酶- 1浓度的增加凸显了这种疗法的价值(84年]。此外,p-Met表达的增加,导致c-Met的磷酸化,HGF膜受体,也是msc的行动机制的一部分59]。
最近,气等人强调的重要性TSG-6 (6) TNF-stimulated基因antifibrotic msc的效果。除了抑制肿瘤坏死因子的分泌α通过激活巨噬细胞,这种蛋白质能改变人们的TGF -β1 / TGF -β3平衡,从profibrotic antifibrotic低比率(比例很高77年]。这些结果证实coculture模型中重组TSG-6部分复制msc的影响(62年]。
4.3。缺氧/氧化应激
积累ECM的组织,内皮细胞的死亡,水平的提高活性氧和氮物种(ROS和RNS resp)导致缺氧和氧化应激在纤维化。这些因素导致细胞凋亡和激活的TGF -β1。改善血管化的组织和更有效的中和氧化自由基会因此提高antifibrotic疗法的有效性。
msc减轻氧化应激的能力已经被证明在一些作品。首先,他们似乎增加酶的表达和浓度负责清除自由基,如NQO1 (NADPH醌氧化还原酶1),Gr(谷胱甘肽还原酶)、GPx(谷胱甘肽过氧化物酶)和HO-1(血红素加氧酶1)(85年,86年]。Nrf2(核转录因子(erythroid-derived 2)——2)激活是防止氧化应激和诱发SOD(超氧化物歧化酶)生产减少ROS浓度在肝脏。MSC治疗与Nrf2和SOD的增加可能会减少活性氧积累,从而减少氧化应激(87年]。在coculture模型中,小脑神经元的存活率增加与SOD3分泌的msc (88年]。
MSC-mediated血管生成也得到了证实。msc能分泌一种大范围的血管生成因素如VEGF(血管内皮生长因子)、FGF-2(纤维母细胞生长因子2),和MCP-189年- - - - - -91年]。一些研究还表明他们促进内皮细胞增殖的能力(92年,93年]。VEGF的表达,改善微循环MSC移植后的组织,观察(53]。米娅等人显示刺激血管生成与msc治疗后(44]。MSC表的移植到伤痕累累心肌增加新血管形成在心肌梗死模型(45]。作者还报道的证据msc分化参与新的血管结构的形成。
相反,VEGF表达增加后处理,随之而来的HIF-1超表达α肾纤维化模型所示,表明高组织缺氧(61年]。HIF-1α(低氧诱导因子- 1α在缺氧条件下)刺激VEGF的表达。同样,在放射性直肠炎模型中,VEGF的过度是伴随着减少检验和PDGF表达(40]。它可以假设这些模型血管生成不足引发这些变化。这个基因表达谱可以反映proangiogenic信号由msc。组织血管化的评价会给更好的洞察msc在这些模型对血管生成的影响。
msc因此可能以不同的方式在缺氧和氧化应激通过增加血管新生的组织和改善ROS和RNS的失活。这个特性,有助于抑制圈解理TGF -β1,减少细胞凋亡,可能导致msc antifibrotic效果。
4.4。矩阵重构
ECM的生产过剩,以及未能降低是纤维化的标志。因此,纤维化疾病的终极目标是恢复非病理性愈合过程,通过抑制ECM生产,使退化的各种组件。事实上,基质金属蛋白酶的失衡,负责ECM的降解,和TIMPs抑制剂,导致ECM重塑不当,因此防止恢复非病理性矩阵。
在不同的肝纤维化模型,表达和胶原蛋白的浓度下降,ECM的主要组成部分,MSC移植后被发现(41,43- - - - - -46,48- - - - - -53,56,58,59,64年- - - - - -68年,71年,73年,76年]。这种效应也得到移植后微泡或液分泌MSC文化,表明旁分泌控制MSC在ECM降解[47,69年]。
基质金属蛋白酶的表达和浓度的变化和TIMPs也被研究。MSC移植后,MMP-2表达的增加,MMP-9, MMP-13, MMP-14已经观察到在几个纤维化模型(48,65年,75年]。后添加MSC-conditioned培养基的文化心脏成纤维细胞,增加活动的MMP-2和MMP-9被发现44]。相反,一些研究显示减少表情,浓度、基质金属蛋白酶的活性。因此,Alfrano等人指出,活动减少移植后MMP-2 NIRC模型(64年]。在一些纤维化模型、MMP-2 MMP-9, MMP-13较低表达和浓度与msc治疗后(43,61年,68年]。然而,这些变化表明恢复水平类似于未经处理的控制。
msc似乎压抑的表达影响TIMPs如TIMP-1 [50,65年]。浓度的减少TIMP 1到4展示了MSC移植后(67年]。在一个在体外模型中,观察TIMP-2的表达减少,这表明msc旁分泌的影响(44]。最后,Linard等人表现出倾向纤维化的分辨率计算collagen-to-MMP-to-TIMP比率,纤维化进化的标志(40,94年]。
MMP与TIMP表达式在纤维化的病理损害。事实上,低TIMP表达式通常是与纤维化相关决议。在心力衰竭的情况下,增加基质金属蛋白酶的表达已经观察到在最初和最后阶段95年,96年]。它已经表明,MMP-2活动增加与肾脏病理ECM重塑(97年]。因此,减少活动MSC治疗后显示非病理性过渡状态。相反,它已经表明,MMP-2与肺泡再生,这就可以解释其活动增加移植后肺纤维化模型(98年]。最后,正如某些基质金属蛋白酶激活潜伏TGF -β1,减少他们的浓度会导致较小的激活下游效应器。结合降低纤维化面积和ECM组件(胶原蛋白、纤连蛋白等)表达式,这些结果表明ECM成分的变化,接近观察非病理性的动物。因此,msc似乎提高ECM质量,允许出现的微环境有利于组织再生。
4.5。移植条件
各种移植条件一直在评估报告的研究这项工作包括MSC激活和MSC交付的优化。首先,褪黑素已被证明改善MSC移植后生存,以及拥有proangiogenic能力(99年,One hundred.]。在两个事件的治疗,melatonin-treated msc施加有利影响和参与细胞相比,增加就是明证减少ECM存款和炎症(44,63年]。乔等人显示增强作用与黄芩苷predifferentiated msc治疗,具有抗炎和抗氧化性能58]。Cotreatment msc的阿托伐他汀增加了生存和有效性(41]。
多个移植时间进行比较探讨各自的效果。Alfarano等人表明,移植缺血再灌注后7天在ECM沉积更有效,myofibroblast扩散和MMP的活动在他们的模型相比,移植后14天(64年]。在bleomycin-induced肺纤维化,奥尔蒂斯等人也从msc早些时候移植观察更大的有效性68年]。
有趣的是,Ishikane等人表明,移植胎膜或从骨髓msc取得了类似的结果在心肌梗死45]。
在两个不同的研究中,观察MSC分化移植前的价值。CCl的大鼠模型4全身的纤维化,相反的效果报道。Hardjo nondifferentiated msc、等人表现出更高的潜力比脂肪形成的肝原性的分化,ECM积聚和MMP的表达(57]。相反,在相同的模型中,乔等人发现肝原性的predifferentiation对msc的影响(没有重大影响58]。
最近,新的交付程序研究了改善msc移植纤维组织。msc生长在两层床单和移植的大鼠心肌梗死模型中发现了大量移植后28天。这些细胞的一部分显示证据的分化,参与新血管形成的梗塞[45]。事实上,MSC的受损组织通常是短暂的,这就可以解释长期利益的减少通常观察到。嵌入msc在支架或生物材料可以改善他们的有利影响101年,102年]。
5。MSC临床试验
在临床的设置,msc移植的研究在很多疾病。系统回顾临床试验评估MSC注射的安全性。36个研究包括代表1012名患者。荟萃分析没有反映任何严重的并发症与MSC注射有关。只有一个瞬态热是突出显示的(综述(103年])。全世界目前大约有30个临床试验注册评估MSC治疗纤维化(http://clinicaltrials.gov)。肝脏和肺纤维化是最广泛的代表,但肾和声襞治疗存在的一些事件。msc灌输优先在肺和肝的原因更多的临床试验在这些器官(104年]。在大多数的研究中,只有器官功能评估但不是纤维化标志物。因此,它是不清楚症状和生活质量的改善是由于减少纤维化或其他病理特性的改善。
从骨髓msc改善肝硬化患者的肝功能就是明证第一阶段临床试验(105年- - - - - -107年]。终末期肝病模型(MELD)评分是用来评估终末期肝病患者的死亡风险(综述(108年])。MELD评分后显著降低平均MSC注射相比安慰剂控制。失代偿性的患者肝纤维化,msc显著提高生活质量就是明证身心组件尺度的增加(105年),通过SF-36问卷(109年]。诱导肝分化之前MSC注射治疗患者的肝功能改善(106年]。最后,纤维化标志物测定30例在第一阶段试验(107年]。层粘连蛋白、透明质酸和IV型胶原蛋白显著减少干预后48周。另一方面,HGF antifibrotic生长因子,增加48周后,与参与的病人。基于这些临床试验(107年),似乎msc可能施加一个antifibrotic影响肝硬化。
一个阶段我研究的结果显示,骨髓间充质减轻肾移植后的同种异体移植物排斥反应的能力(110年]。msc移植排斥降低了发挥免疫抑制,可能通过防止间质纤维化。没有安慰剂控制在这个实验中不允许msc的比较和识别的具体效果。因此,有必要收集更多的临床资料。
MSC治疗已被证明是有效的病人患有急性心肌梗塞的并发症(111年,112年]。在第一个试验中,功能测试显示,改善心肺功能。有证据显示,MSC治疗导致逆重构,这可能与减少纤维化(113年]。全球6个月治疗后,症状评分明显更好的MSC组和安慰剂组(111年]。在第二项研究中,MSC治疗减少与缺血性心肌病相关症状。还有证据表明逆重构相伴与梗塞面积减少,可能与降低纤维化(112年]。
骨盆腔放疗(PRD)诱导在5 - 10%的患者在10年后abdominopelvic放疗。结肠和直肠的纤维化是放射治疗的晚期并发症的主要特征。因为没有满意的治疗存在民主革命党,在辐射诱导MSC治疗烧伤的结果(114年],msc的治疗潜力正在评估在临床试验中对珠三角治疗。特别是,4患有严重的肠道辐射损伤后过剂量的放疗治疗。msc导致系统性管理有效的镇痛和抗炎作用以及减少出血[3]。这些结果表明MSC的潜力来降低放射治疗和可能的不利影响放射性纤维化。
基于这些临床试验,MSC治疗已被证明是安全有效的病人患有疾病与肝纤维化没有MSC移植的不利影响。然而,需要随机试验(阶段3)收集统计上显著的数据和证明msc的功效限制纤维化。
6。MSC治疗与当前管理纤维化
MSC治疗纤维化疾病的未来主要依赖于一个与当前的管理策略。临床前和临床试验的结果突出msc纤维化行事的能力通过不同的机制:(i)免疫抑制,(2)抑制的TGF -β1通路,(3)减少缺氧、氧化应激和ECM降解(iv)恢复。因此,MSC治疗的潜力在于各种纤维发生参数上同时行动的能力。目前有几个治疗协议纤维化疗法在临床试验评估。大部分的治疗旨在行动在一个路径潜在纤维化发展和进展,与细胞疗法。
目前,治疗协议fibroproliferative疾病主要包括症状治疗。患者为例,特发性肺纤维化(IPF)通常规定氧气疗法和疫苗接种病毒和细菌感染的航空公司建议,如果有任何存在。同样,antifibrotic策略在肝脏是最有效的治疗基础疾病。许多抗炎药和抗氧化剂已经失败的候选人纤维化治疗(115年]。最终,器官移植必须确保纤维化患者的生存。
第一个例子使用的临床药理pirfenidone antifibrotic代理,它作用于TGF -β1活动和炎症和抗氧化性能(116年]。已经被批准用于治疗IPF在欧洲,加拿大,韩国,和日本。临床前研究表明其抑制TGF -的能力β1基因表达显著降低其浓度在灌洗液的肺纤维化模型(117年]。Pirfenidone也是有效的动物模型的心脏(118年)、肾(119年),肝脏(120年,辐射诱导纤维化(121年]。FDA尚未批准pirfenidone基于缺乏的肺纤维化疗效和生存利益,特别是在长期临床试验(122年]。此外,临床试验的荟萃分析结果表明pirfenidone诱发不良胃肠神经和皮肤不良反应(123年]。
其他antifibrotic药物目前正在检查的临床应用(综述[6,124年])。这些药物主要是抗炎药和抑制剂的TGF -β1信号通路作用于不同的分子靶点。尽管这些药物被证明产生antifibrotic效果在动物模型中,有一个缺乏临床数据,可能会导致他们的批准。
尽管一些药理化合物已被证明是有效的,使用多种药物治疗的必要性纤维化越来越认可。此外,msc特别受损组织和能够表现取决于周围的环境,提供暂时性的和本地特定分子恢复所必需的组织内稳态。相反,药物影响每个器官,无论其病理状态。需要更多的临床资料MSC治疗以确定它的有效性和安全性。然而,尽管诱导轻微副作用,msc显示承诺antifibrotic效果,无论机关,应该视为一个主要候选人。
7所示。结论
总之,客观的分析的文献支持antifibrotic msc的效果。有时认为,msc可以profibrotic属性,因为他们可能会获得染色表型在体外(125年)或间充质myofibroblasts起源(126年]表明profibrotic属性。然而,据我们所知,没有例子表明,MSC移植profibrotic影响发展中或建立疾病。
因为纤维化是一个非常复杂的多组分的过程,它可以推测,msc分泌法通过不同因素对多个通路(图4)。这种假设是支持的事实,移植MSC的作用主要取决于周围的环境。
msc可能施加的主要作用方式主要通过抑制的TGF -β1信号通路,从其潜在的形式主要是通过阻断通过其活性形式。减少炎症组织,改善血管生成,减少氧化应激似乎这种效果负责。减少激活TGF -的浓度β1将导致减少EMT myofibroblast扩散,因此将ECM的合成和降解之间的平衡。此外,结果表明,抑制TGF - msc具有能力β1信使rna和蛋白质合成[47,58]。因此,他们将采取行动在两个不同的水平,防止injury-triggered TGF -β1过度和修改周围的微环境减少TGF -的浓度β1-activating因素。
另一个有趣的和广泛MSC对纤维化疾病治疗研究的特点是免疫调节能力。在大量研究报道,msc似乎减少受损组织中免疫细胞归巢(61年,70年]。这可能部分解释了减少促炎细胞因子mRNA表达和生产。最值得注意的是,肿瘤坏死因子-α和干扰素-γ两个主要profibrotic细胞因子,underexpressed在一些研究报告(66年,67年]。这些观察是一致的的实现antifibrotic“良性循环”,即免疫细胞迁移到受损组织较少,因此减少促炎细胞因子的生产。通过抑制急性炎症反应,可想而知,msc减少随之而来的慢性炎症。
减少组织缺氧和氧化应激也msc在这种背景下的重要作用[52,77年]。事实上,ROS和RNS浓度高,加上低氧的摄入量,进一步增加TGF -β1激活。它还在居民细胞凋亡,导致日益升高的炎症。msc的能力提高的中和自由基,已经在其他模型描述,辅以血管生成(改善的迹象44,45]。由此产生的改善组织血管减少缺血,允许更好的再生受伤的器官。
正如所料,TGF -的抑制β1信号通路诱导大量的ECM重塑对非病理性的状态。表达和浓度的减少ECM组件,与MMP / TIMP的恢复平衡,提高质量的结缔组织43,64年]。这主要可以解释为一个较低的profibrotic细胞群(myofibroblasts主要)。这允许更好的导航所需的细胞类型受损组织再生,暗示的可能性逆转纤维化的影响下msc。
msc似乎结果所反映出的旁分泌作用研究中使用MSC-conditioned介质[42,44]。几个因素提出了调解这一效应。第一,HGF的antifibrotic中介也有凋亡的属性,应该提到。MSC治疗结合抗体HGF的影响大大减少了治疗和重组HGF政府部分再现了MSC的影响(44,62年]。纤维化的治疗胶质瘤已经评估在早先的研究中,已经显示出巨大的潜力127年]。此外,TSG-6,最近发现蛋白突出的免疫抑制效果,似乎发挥重要作用在antifibrotic msc (62年]。抗体或基因沉默的使用方法显著降低了msc的能力减轻纤维化。事实上,TSG-6已被证实能抑制肿瘤坏死因子的分泌α通过巨噬细胞和改变TGF -β1 / TGF -β3平衡向一个antifibrotic比率(77年]。
MSC移植条件的研究也需要广泛的调查。摘要数据报告表明,msc预处理的加强他们的影响可能产生更好的结果。同样,损伤后移植时机的重要性。事实上,结果表明,早期治疗改善msc在纤维化的疗效49,64年]。这是可以预料到的,因为抑制急性炎症反应的msc可以防止慢性炎症的发生。MSC来源也是一个重要的因素要考虑。本文据报道,胎膜和从骨髓msc同样有效(45]。比较不同来源的msc是一个重要的问题考虑到一些组织,如脂肪组织,更容易获取和/或含有较高数量的干细胞。此外,predifferentiation是进一步研究的价值相反的数据收集。在任何情况下,需要进行补充的研究来证实这些影响。最后,尽管临床数据显示强烈的msc antifibrotic效应(41,57,70年),大多数研究是进行纤维化的早期阶段的发展。因为纤维化常常是诊断在更高级的阶段,评估MSC对建立纤维化的影响需要为了考虑MSC治疗的常规使用这样的病态。
这些观察突出msc的巨大潜力纤维化疾病的治疗。鉴于这些结果,msc似乎以同样的方式行动,无论机关,没有发生profibrotic影响的报道。然而,msc对纤维化的机制尚未清楚地阐明和进一步的研究是必要的。此外,担心影响促进某些疾病,比如癌症,还阻止他们的常规临床使用。因此,强调许多通路由MSC归航的重要性。此外,msc表型变化的规定需要彻底的评估。如前所述,骨髓间充质profibrotic暴露刺激可能会引发各种检查参与组成分泌腺的变化,可能导致变量响应。理解影响因素的相对影响MSC表型将提供有价值的见解增强作用和可能的不利影响。此外,它已被证明,微泡或液由msc分泌部分复制的影响(47,69年]。描述他们的成分和阐明影响触发他们的内容是至关重要的。MSC归航的重要性受损组织也需要解决,主要是在细胞间接触和微环境的影响。尽管一些报告显示移植的重要性和msc的分化45],这些过程可能会扮演一个角色在细胞疗法的有利影响。同时,最佳治疗方案仍有待建立。首先,MSC移植的时机肯定影响治疗的成功。msc的免疫调节效应实际上应该是最有效的移植时经历了在急性炎症反应,防止慢性炎症的安装。基于研究结果综述报道,目前尚不清楚msc可以逆转纤维化的更高级的阶段和全面恢复组织内稳态。尽管如此,MSC治疗在任何器官纤维化的治疗应该强烈的考虑和研究显示有前途的潜力。
缩写
| NX: 5/6 | 5/6肾切除术 |
| αsma: | α光滑的肌肉肌动蛋白 |
| 问: | 羊膜 |
| 阿拉斯河: | 动脉粥样硬化性肾动脉狭窄 |
| : | 脂肪组织 |
| 伯灵顿: | Bcl-2-associated X蛋白 |
| bcl - 2: | b细胞淋巴瘤2 |
| BM: | 骨髓 |
| BSA: | 牛血清白蛋白 |
| 可以: | 慢性移植物肾病 |
| 创新领导力: | 趋化因子配体 |
| 创新领导力4: | 四氯化碳 |
| 重心: | 洗必泰葡萄糖酸 |
| CKD: | 慢性肾脏疾病 |
| 上校: | 胶原蛋白 |
| 客服人员: | 环孢霉素的 |
| CTGF: | 结缔组织生长因子 |
| DBTC: | 二氯化Dibutyltin |
| DC: | 树突细胞 |
| 阿霉素: | 阿霉素 |
| ECM: | 细胞外基质 |
| EMT: | Epithelial-to-mesenchymal过渡 |
| EndMT: | Endothelial-to-mesenchymal过渡 |
| 每股收益: | 封装腹膜硬化 |
| FGF: | 纤维母细胞生长因子 |
| FLK: | 胎儿肝脏激酶 |
| FM: | 胎膜 |
| FSP: | 纤维母细胞特定的蛋白质 |
| GPx: | 谷胱甘肽过氧化物酶 |
| 格: | 谷胱甘肽还原酶 |
| HGF: | 肝细胞生长因子 |
| 低氧诱导因子: | 低氧诱导因子 |
| HK2: | 人类肾脏2 |
| HLA: | 人类白细胞抗原 |
| HO-1: | 血红素加氧酶1 |
| HPMC: | 人类腹膜间皮的细胞 |
| 保险公司: | 人血清白蛋白 |
| HSC: | 肝星状细胞 |
| ICAM: | 细胞间粘附分子 |
| 我: | 吲哚胺2,3-dioxygenase |
| 干扰素-γ: | 干扰素-γ |
| 搞笑: | 免疫球蛋白 |
| IGF: | 胰岛素样生长因子 |
| IL: | 白介素 |
| IPF: | 特发性肺纤维化 |
| ISO: | 异丙肾上腺素 |
| 四: | 静脉注射 |
| 圈: | 延迟相关的蛋白质 |
| 有限合伙人: | 脂多糖 |
| MCP: | 单核细胞化学引诱物蛋白质 |
| 小姐: | 心肌梗死 |
| MMP的: | 基质金属蛋白酶 |
| 硕士: | 间充质基质细胞 |
| NF -κB: | 核因子kappa-light-chain-enhancer激活b细胞 |
| NIRC: | 肾切除术+缺血再灌注+环孢霉素 |
| NK: | 自然杀伤细胞 |
| 没有: | 一氧化氮 |
| 号: | 一氧化氮合酶 |
| NQO1: | NADPH醌氧化还原酶1 |
| Nrf2: | 核转录因子(erythroid-derived 2)——2 |
| PDGF: | 血小板源生长因子 |
| pSmad: | 磷酸化小母亲反对decapentaplegic同系物 |
| PGE2: | 前列腺素E2 |
| PTEC: | 近端肾小管上皮细胞细胞 |
| RKM: | 残余肾模型 |
| RNS: | 活性氮物种 |
| ROS: | 活性氧 |
| R-UUO: | 可逆的单侧输尿管梗阻 |
| Smad: | 小母亲反对decapentaplegic同系物 |
| SNP: | 硝普酸钠 |
| SOD: | 超氧化物歧化酶 |
| Tc: | 细胞毒性t细胞 |
| TGF -β: | 转化生长因子-β |
| Th: | 辅助t细胞 |
| TGF -β接待员: | 转化生长因子-β受体 |
| TIMP: | 的金属蛋白酶组织抑制剂 |
| TLR: | toll样受体 |
| 肿瘤坏死因子-α: | 肿瘤坏死因子-α |
| Treg: | 调节t细胞 |
| TSG-6: | TNF-stimulated基因6 |
| 加州大学: | 脐带 |
| UUO: | 单侧输尿管梗阻 |
| VCAM: | 血管细胞粘附分子 |
| VEGF: | 血管内皮生长因子 |
| VEGFR: | 血管内皮生长因子受体。 |
利益冲突
作者宣称他们没有利益冲突有关的出版。