文摘
获得性再生障碍性贫血(AA)是一种骨髓衰竭综合征(BMF)以部分或全部骨髓(BM)破坏导致外周血全血细胞减少症(PB),这是减少数量的红细胞(RBC)和白细胞(WBC)、血小板(PLT)。AA的一线治疗方案是由造血干细胞(hsc)移植和/或免疫抑制药物管理局(是)。有些病人没有回应治疗和保持pancytopenic下面是毒品。的研究进展来测试过继性细胞疗法的疗效间充质干细胞(msc),哪些具有低免疫原性和可靠的同种异体移植在耐火材料严重的再生障碍性贫血(SAA)病例。此外,骨髓基质细胞(BMSC)构成造血的重要组成部分,负责促进和加强肝星状细胞的增殖分泌调节分子和细胞因子,提供自然BM刺激造血微环境。本文总结了科学证据的MSC移植后造血作用的改进,在获得AA / BMF动物模型以及获得AA患者。此外,我们讨论的直接和间接贡献msc获得AA发病机理。
1。介绍
红色骨髓(BM)是胶的,复杂的,和异构组织中髓腔长身体的骨和松质骨腔。在解剖学上是由基质细胞(成纤维细胞,外膜网状细胞,脂肪细胞,和其他人)负责组织结构(1)和实质细胞(细胞造血cells-blood-producing) [2,3]。制造这些造血细胞,BM包含一个池的造血干细胞(hsc),自我更新的细胞,分化成红血细胞(红细胞)和白色(白细胞),并生成巨核细胞,这些产生血小板(PLT) (2- - - - - -4]。只有成熟的造血细胞进入血液中。随着年龄的增长,红BM往往是与黄色BM代替,这主要是由脂肪细胞(5,6]。
BM基质是造血作用的一个关键要素,提供结构和生理对血细胞的生产支持。也由不同细胞类型的异构人口其中是一种罕见的人口nonhematopoietic骨祖细胞为骨髓基质细胞(BMSC) (7,8]。红色BM(造血骨髓)和基质是至关重要的组件造血微环境的相互作用和生产一起或者individually-humoral增长和/或必要维持正常造血抑制因素,这对人生和人类健康是至关重要的。
BM可以容易受到两种类型的失败综合症:继承或收购。遗传性骨髓衰竭(BMF)综合征是一组疾病通常在童年和诊断从父母传给孩子通过协会的一些基因异常(9),这可能会导致再生障碍性贫血(AA)和癌症倾向(10]。年轻人和成年人通常会获得BMF,可以由不同的外在和内在因素包括化学物质引起的,辐照,化疗,免疫系统损害(11,12]。
最初,BMF综合症是计价“特发性嗜酒者互诫协会”,因为首先,病因尚不清楚。如今,“AA”一词包括异构BMF障碍为特征的BM蜂窝组件消融(13,14]。
在BMF疾病中,获得AA更常见。获得AA的治疗取决于患者的年龄、健康和疾病的严重程度。治疗中度病例获得AA表示输血,用一种抗生素支持性护理。然而,许多温和的情况下可能会发展到严重的AA (SAA) (10]。因此,将收购南非航空公司,从匹配的同胞供体造血干细胞移植是一种选择,在某些情况下是令人满意的有效15]。它可以结合使用免疫抑制疗法(是)。然而,大多数患者没有立即HSC移植由于缺乏匹配的同胞供体。频繁,大量的时间是需要找到一个合适的无关供者造血干细胞移植在SAA患者16,17]。
同种异体移植msc可以是一个潜在的补充替代治疗难治性SAA,因为这些细胞是hypoimmunogenic,因此显示低表达水平的人类白细胞抗原(HLA)类我没有表达HLA II级(18]。可能,这些细胞也可能除了治疗,因为他们拥有广泛的免疫调节特性,分泌多种生物分子影响适应性和先天免疫反应(19]。一些研究表明,msc可以预防移植物抗宿主病(GVHD)和改善造血作用与肝星状细胞(coinfused时20.,21]。因此,动物模型已经开发评估msc在获得AA的反应以及血液细胞改善(22- - - - - -24]找到条件提高造血干细胞移植方案,甚至来评估自己的效应逆转BMF因此提高病人的生存率。
本文旨在批判性评估潜在的msc、主要的BMSC,关注收购BMF最近AA / AA在动物模型和临床病例报道。
2。AA:起源、原因、诊断和治疗
AA保罗在1888年首次描述的Erich仅仅作为一个“空”的BM和替代脂肪细胞(25)现在被定义为降低造血前体细胞在大英博物馆,导致BM发育不全,外周血全血细胞减少症(PB)和早熟的脂肪替代品26,27]。
几十年来BM前体毁灭的病因仍然难以捉摸(13]。目前,异构接受这种疾病的起源。一些遗传性疾病会破坏大英博物馆细胞并导致AA,主要是Fanconi贫血(FA)、Shwachman-Diamond综合症(SDS)和角化病congenita (DC) (9]。获得AA可以由许多不同的因素,如抗肿瘤的药物、抗生素、非甾体类抗炎药物,农药,以及活跃的病毒感染(eb病毒、肝炎病毒、人类免疫缺陷病毒和细小病毒)和辐射17,28]。
大多数获得AA是一个immuno-mediated过程导致的结果引发的细胞凋亡细胞毒性T细胞(17,29日]。这一过程的发生是由于CD8之间的不平衡+和CD4+T细胞,包括T辅助(Th) 1型(Th1) Thtype 2 (Th2),调节性T细胞(Treg)和Th型17 Th17细胞,自然杀伤(NK)细胞,NK T细胞。除此之外,有异常细胞因子的生产包括干扰素(IFN)γ,肿瘤坏死因子(TNF)α和转化生长因子(TGF) [30.- - - - - -34]。
获得AA诊断,全血细胞减少症评估使用三个主要标准:中性粒细胞计数低于0.5×109细胞/ L,血小板计数低于20×109细胞/ L,网织红细胞计数低于1% (35]。获得AA患者经常出现贫血的症状紫癜或出血,经常感染可能恶化的症状(35]。
获得AA的治疗取决于疾病的严重程度。正如前面提到的,温和的治疗情况下基于红细胞(RBC)输血治疗贫血、血小板输血,以防止出血,和支持性护理与抗生素(36)旨在重建血细胞体积和防止继发感染。
许多温和的情况下可能进展为严重的全血细胞减少症(35]。此外,严重的情况下,一线治疗日期距离匹配的同胞供体造血干细胞移植,在年轻患者更有效(15)和治疗方法,最常用的由于缺乏histocompatible同胞捐助者(HLA),表示老年患者(17]。
然而,造血干细胞移植的成功是有限的由于晚期并发症,如移植排斥和复发由于复苏的自身免疫攻击,往往由于发展移植物抗宿主病(15,37),而缺乏反应、复发和克隆进化限制是药物的成功38]。
3所示。msc和行动机制
bmsc自然基质BM细胞环境的组件,这是发现在低频率(0.001 - -0.01%)39]。孤立的离体培养时,显示纤维母细胞形态与能力形成菌落,能够区分主要为中胚层衍生品。此外,只有bmsc自我更新在活的有机体内(40,41]。
最近,类似的间充质干细胞(MSC), BMSC脐带(UC)中发现了血液和沃顿商学院的果冻42在脂肪组织),(在)43在牙髓(DP)组织44),羊水(45和其他胎儿和出生后的组织46,47]。根据国际社会的细胞治疗(ISCT), msc,首先,必须plastic-adherent保持在标准培养条件。其次,他们的特点是细胞表面抗原的表达(CD105, CD73, CD90),缺乏表达CD34、CD45、CD14、CD11b CD79αHLA-DR表面分子,第三,它们显示的能力在体外分化成脂肪细胞,成骨细胞,内层(48]。然而,msc来自不同来源有类似的体外免疫档案文化扩张。另一方面,它可以拥有不同的分化潜能和生物功能,这取决于他们的胚胎和成年组织起源(49,50]。此外,深厚的发展潜力MSC源之间的差异被发现的,它不依赖于供体年龄和可能涉及与MSC临床使用(49,50]。
旁分泌机制BMSC行动首次证明他们的能力,从而支持造血干细胞体外生长和分化51]。此外,msc来源于脂肪组织(AT)也被证明是能够支持造血的利基在体外和在活的有机体内(52]。许多研究集中在企业综合能力分泌一系列的生物活性分子,细胞因子和生长因子的反应伤害到大英博物馆微环境(53- - - - - -56]。bmsc与HSC利基分泌这种具有生物活性的分子扩散和长期增长的肝星状细胞的支持,从而影响造血作用[57]。因此,C-X-C主题趋化因子配体12 (CXCL12)负责监管的附着力,扩张,肝星状细胞的迁移、归巢。因为flt - 3的(FLT3LG)、白细胞介素- 6 (il - 6)和促血小板生成素(TPO)影响HSC增殖,分化和自我更新,而基质细胞衍生因子1 (SDF-1)减少炎性细胞因子和趋化因子的生产58- - - - - -61年]。
除了旁分泌作用,一般msc证明免疫调节活动在体外(62年,63年]。msc与各种免疫细胞和分泌可溶性介质(53]。他们表达粘附分子,包括血管细胞粘附分子- (VCAM -) 1,细胞间细胞粘附分子- 1 (ICAM)和淋巴细胞抗原关联——(LFA) 3参与T细胞相互作用,提供免疫调节反应的信号。msc抑制T细胞增殖和激活和调节Th细胞的分化64年]。msc能够抑制B细胞活化,以及,树突状细胞(dc)及其前体增殖,分化和成熟(65年]。此外,msc调节免疫反应的预防免疫耐受不良代亚。它是一个重要的机制可以防止移植物抗宿主病(66年]。因此,msc在BMF有显著的临床意义,如获得AA和相关疾病(63年]。
4所示。bmsc和AA
虽然获得AA被认为主要影响造血细胞,再生障碍性BM显示显著减少骨内膜的细胞,血管细胞和血管周的cells-pericytes [67年,68年]。在科学文献中也有越来越多的证据,msc,显示pericyte-like属性(69年,70年]。当隔绝SAA,患者受到这一疾病的影响。他们可能存在异常的形态学、成骨的潜力,受损基因表达的变化,以及降低体外支持造血的能力(71年- - - - - -73年]。CD146的数量+细胞减少再生障碍性BM [74年]。这个标志表示在骨髓细胞外膜细胞(70年,75年- - - - - -77年]和bmsc [76年,78年- - - - - -80年),能长期保持重新潜在的肝星状细胞在体外的81年]。msc孤立于获得AA患者患者向脂肪细胞分化的倾向而不是造骨细胞。这些细胞的差别说明对这些转录因子(TF) GATA-2造血祖细胞中表达,包括早期红细胞细胞、肥大细胞、巨核细胞和过度的TF过氧物酶体proliferator-activated受体(PPARγγ)[82年),在msc获得多个角色获得AA患者的83年,84年]。这些变化导致的异常沉积,从而影响BM组织重建和修复。低表达水平的基本成纤维细胞的生长因子2 (FGF2)基因AA患者的bmsc也报道(85年,86年]。众所周知,bmsc FGF2的真正来源,它直接影响肝星状细胞及其前体细胞体外(87年,88年]。此外,从AA患者受损的bmsc维护与CD4免疫内稳态相关+T细胞在体外,这可能配合BMF [89年]。以前的观测相比,最近的一项研究表明,从病人诊断为msc moderate-severe AA没有出现任何改变在形态、成骨的潜力,基因表达和功能支持体外造血作用[90年]。图1总结了最近的研究显示的关键作用MSC在造血和AA发病机理,以及演示可能受益于同种异体移植MSC在这个疾病。
5。动物模型研究了AA
动物模型阐明BMF的不同方面做出了巨大的贡献和获得AA。最初,试图模仿AA使用接触有毒/化学药剂和药理学的药物导致BMF通过直接的毒性作用[13,91年- - - - - -97年),然后取而代之的是物理和生物制剂,如辐照(22,23和淋巴结输液98年- - - - - -102年]。分子/化学和药理代理人管理的结果在试图模仿BMF AA (13,103年]。然而,使用有毒药物没有提供动物的免疫介导性破坏BM,通常被观察到在人类AA疾病(13]。
反过来,淋巴结细胞的模型,该模型采用注入preirradiated动物与人类免疫介导的AA共享许多病理生理功能。这些动物开发BM迅速发育不全,这是紧随其后的是严重的外围全血细胞减少症,脂肪细胞入侵BM,造血细胞减少(102年]。T淋巴细胞的变化和干扰素-子集γ比例也发生99年]。
辐照动物本身也会引起BMF。肝星状细胞和承诺BM祖细胞快速细胞营业额,因此对辐射更敏感,当与其他细胞类型(104年- - - - - -106年]。全身照射(TBI)使用不同剂量的γ辐照范围从2到8个灰色(Gy)诱发细胞凋亡调节基因的高表达(BAX基因)导致淋巴细胞迅速死亡[107年]。低剂量、钴- 60左右Gy伽马射线导致减少和免疫抑制小鼠淋巴细胞浓度。中、高剂量的辐射(5到8 Gy)导致BMF,中性粒细胞减少,血小板减少,贫血,以及低计数的克隆形成单位粒细胞/巨噬细胞(CFU-GM)和克隆形成单位纤维母细胞(CFU-f) [22]。高(高于8 Gy)剂量的辐射可能会引起致命的出血或感染和死亡108年]。因此,应该小心选择的放射剂量与副作用最小化,最终诱发BMF死亡发生率低。
模仿AA小鼠模型随着时间的推移有所改善。免疫介导的发展模式在大英博物馆的破坏是非常重要的,被更紧密地建模人类AA (13]。然而,人类AA非常异构疾病。因此,干细胞治疗策略不同,干细胞的来源、剂量、浓度、和周期性,以及政府的路线,应该考虑治疗不同AA病态(109年,110年]。msc,反过来,虽然显示相似的基本特征,有不同的胚胎起源,可能反映在他们的药用旁分泌特性(111年,112年]。
6。在BMF和AA MSC移植动物模型的好处
尽管免疫介导性动物模型被认为是最接近模仿人类的病理生理学AA,大多数研究动物模型,选择BMF感应主要来自辐照策略失败,msc的评估机制。术语“骨髓衰竭”包括任何主要故障条件在肝星状细胞,产生的减少一个或多个循环血液细胞谱系(113年]。表1总结了当前的知识关于MSC移植到BMF和AA动物模型。在文学,研究使用鼠标辐照剂量从4 Gy 8 Gy (22- - - - - -24,One hundred.,114年- - - - - -116年]。在免疫介导的AA动物模型,preirradiated收到1×10 (4 Gy)老鼠6淋巴结细胞诱导获得AA (98年,One hundred.]。msc来自不同来源的使用,以评估其可能的疗效,如BMSC [22),脐cord-derived间充质干细胞(UC-MSCs) [23,24),脂肪间充质干细胞(AD-MSCs) [115年,116年],multiplacenta-pooled细胞,含有msc来源于胎盘、脐带(加州大学)和加州大学的血液One hundred.]。此外,msc在AA注入动物模型结合肝星状细胞(115年]或细胞外超氧化物歧化酶(ECSOD),这是一种细胞外超氧化物(O的搜索者2·−)和一氧化氮(NO)的主要监管机构在血管壁和其他器官23]。在大多数发表的作品,一个使用MSC移植和剂量范围从1×1062.5×107细胞/鼠标。细胞主要是由endovenous管理(EV) (22,23,98年,116年)由腹腔内(IP)和更少的路线(One hundred.]。只有一个研究分析和显示移植msc在BM EV路线(23]。大多数体内研究没有使用药物之前或在细胞移植(22,24,One hundred.,114年- - - - - -116年]。
临床前研究报告的增加白细胞的水平(22,24,98年],PTL [22,23在PB[],血红蛋白23,One hundred.]MSC移植后的BMF对照组相比没有收到MSC。不同的研究表明BM复苏和演示BM细胞体内的数量增加(22- - - - - -24,116年)以及增加CFU-f (22,116年)和体外CFU-GM能力(22,98年,114年]。此外,增加巨核细胞浓度在BM MSC移植后(23,116年]。此外,PB的增加和BM细胞,造血细胞因子,FLT3LG和TGF-beta1报道。这些细胞因子,由msc分泌,对HSC增殖和分化过程很重要24]。
虽然在BM创伤性脑损伤导致肝星状细胞和祖细胞凋亡,一些报告显示msc对HSC凋亡影响和造血祖细胞保护(22,116年]。msc的凋亡作用的确切机制目前仍在调查。然而,它已被证明,MSC移植导致减少伯灵顿BM细胞基因表达(116年]。
众所周知,干扰素水平的增加γ和肿瘤坏死因子-α在辐照鼠标激活Th1、Th2细胞(24]。另一方面,msc目前免疫调节特性,可以用来减弱辐射暴露后免疫系统的失衡114年,117年]。因此,一项研究显示,msc减少irradiation-induced造血毒性。msc改善lymphocyte-mediated CFU-GM抑制和诱导额外immunoprotective通过扩大亚群的影响,调节趋化因子受体的表达,促进Th1 / Th2平衡向抗炎Th2极化(114年]。
最近的出版物集中在临床前研究表明,msc可以恢复的BMF凋亡和免疫调节特性22,23,114年,116年]。然而,所有这些研究评估MSC好处后短期实验post-MSC注入30天(24小时);因此,长远利益和稳定MSC移植仍需评估。
7所示。AA患者的移植MSC
msc在血液疾病的临床应用受到特别关注,因为他们的抑制性影响免疫系统细胞增殖和细胞毒性活动的患者,在应对发达GVHD同种异体造血干细胞移植(118年,119年]。在AA患者移植同种异体BM-or UC-MSCs进行单独或结合肝星状细胞(120年- - - - - -125年)(表2)。一些研究注册在美国国立卫生研究院(NIH)临床试验数据库(126年,127年]。患者参加临床试验提出AA疾病的严重阶段,没有回应治疗(表耐火阶段)。此外,许多病人MSC移植前已经收到了HSC或BM细胞移植治疗的临床改善(121年- - - - - -123年,125年]。在这些研究中,MSC剂量范围从1×106/公斤1×107/公斤/移植,患者每月收到一到两个移植。
大部分的研究没有将评估是否msc灌输到主机BM EV移植后(121年,123年- - - - - -125年]。只在病人的一项研究显示MSC嵌合BM MSC移植后微环境。嵌合现象的研究是由实时PCR男性SRY基因检测的DNA在整个BM样本女性患者。这项研究显示,改进的BM基质利基在SAA患者耐火ATG和环孢霉素是同种异体HSCT资格。在收到两个同种异体移植msc,活检证明减少坏死区域,但没有发现BM改进(120年]。
Cotransplant MSC和HSC疗法还显示在AA造血恢复人类[123年,128年]。六个患者接受治疗,其中两个介绍造血恢复BM和PB移植(三个月后123年]。
使用免疫抑制所有临床研究协议(120年- - - - - -125年]。尽管如此,有些病人表现不良事件如温和的自限性的发热反应,头痛、血氧不足,MSC移植后轻微的呼吸困难和腹泻。所有这些不良事件观察MSC输液期间或之后,温和和自限的123年,125年]。三项研究报道几SAA患者死亡后第二个或第三个MSC移植单独(120年,125年)或结合肝星状细胞(124年]。然而,这些死亡发生的自然疾病并发症的AA (120年,124年,125年]。此外,没有研究报道发生在后续研究MSC移植后肿瘤。
很少有临床病例,利用msc在AA的治疗疾病,然后只有在最严重的情况下,传统治疗没有回应。这些研究表明,治疗是安全的,但不足以单独恢复大英博物馆。这个观察与msc承诺可以暗示治疗,但仍然需要结合造血干细胞移植(120年,125年]。
8。最后考虑
监管机构要求调查人员提供可靠的数据在体内生物新产品的效率。他们建议使用良好的动物模型来预测人类的反应。总的来说,转基因动物更为此表示。然而,正如我们上面提到的,对于获得AA,免疫介导性动物模型是广泛接受(102年]。MSC治疗潜力评估使用两个BMF模型:免疫介导和irradiation-induced模型(22- - - - - -24,One hundred.,114年- - - - - -116年]。尽管这些研究帮助演示获得AA msc的一些好处,他们现在limitation-natural可逆性的AA发病机理后长时间的评价(129年]。
另一方面,使用msc、临床研究证明了一个非常严重的形式的AA患者登记,以及每项研究包括的患者数量非常有限。临床研究包括使用的另一个缺点是药物(120年- - - - - -125年阻碍的解释结果,这些药物可能改善,甚至恢复BMF独自[130年,131年]。此外,药物可能负面影响msc的治疗作用[132年]。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
作者的贡献
克莉斯婷ValverdeWenceslau维维安丰贡扎加,Gustavo落羽杉葡京同样起到了推波助澜的作用。