黄守强，彭秀军

间充质干细胞移植治疗眼干燥症的研究进展

黄守强，彭秀军

随着社会信息化的发展，特别是在与视频接触的人群中，眼干燥症的患病率日益增高，目前常用的治疗方法一般只能缓解症状，不能达到治愈的目的。间充质干细胞(mesenchymal stem cells，MSCs)是一类具有多向分化潜能的细胞，可用于组织的修复及治疗间充质组织遗传缺陷性疾病，具有广阔的临床应用前景。作者回顾MSCs在临床和实验中治疗眼干燥症的现状，并探讨MSCs治疗眼干燥症的可能性。

间充质干细胞；移植；治疗；眼干燥症

眼干燥症，又称角膜结膜干燥症，是指由于泪液质和量的异常或泪液流体动力学异常引起的泪膜稳定性下降，并伴有眼部不适和(或)眼表组织病变特征的多种疾病的总称。临床症状通常为眼干涩感、异物感、疼痛感、烧灼感、眼痒、视物模糊、眼红、畏光、流泪[1-2]。随着视频终端的广泛使用及居住办公环境空调设施的普及，眼干燥症已成为全球流行性疾病，我国眼干燥症的患病率逐渐升高并有年轻化的趋势[3]。

1 眼干燥症的发病机制

眼干燥症是多因素的病变，眼表(角膜、结膜、副泪腺和睑板腺)、泪腺和连接的神经通路共同发挥对泪液分泌和泪膜形成的调控作用，维护眼表健康，其中的任一环节功能发生障碍均可导致眼干燥症[4]。一般认为炎症是眼干燥症发病机制中非常重要的一环，细胞凋亡、神经调节及性激素等也共同参与了眼干燥症的发病过程。免疫相关性疾病如干燥综合征、类风湿关节炎、系统性红斑狼疮、抗移植物宿主病是眼干燥症的高危因素[5]。

2 眼干燥症治疗方法及其局限性

2.1 泪液成分的替代治疗主要是通过局部滴用人工泪液治疗。人工泪液是人工制造的各种泪液代用品，起着湿润、润滑及营养角、结膜的作用[6]，但是天然泪液成分非常复杂，人工泪液不可能做到完全模仿，且需要长期用药，只能起缓解作用。

2.2 延长泪液在眼表的停留时间方法有佩戴硅胶眼罩、湿房镜、绷带角膜接触镜，泪小点栓子植入和泪小点封闭术[7-8]。但皮肤易过敏患者对长期佩戴硅胶眼罩常不能耐受，由于镜片容易发生干燥、脱落，所以重症眼干燥症患者不宜佩戴绷带角膜接触镜[9]。泪小管栓子减少了泪液的清除及代谢，可引起炎性因子积聚，延长防腐剂的存留时间、降低眼表的敏感度，且易引起溢泪，导致许多不适[10-11]。

2.3 增加泪液分泌虽然有些药物具有增加泪液分泌的作用，但是同时也有一些副作用影响其长期应用，且治疗效果不甚理想。目前常用的药物有溴己新、毛果芸香碱、新斯的明、糖皮质激素，近年来还发现某些有生物活性的肽类可刺激主泪腺的分泌[7]。

2.4 抑制眼表面炎性反应抗炎和免疫抑制治疗只适合于有眼表面炎性反应的中、重度眼干燥症，对于轻症患者不需要应用，主要药物为环孢素、糖皮质激素和必需脂肪酸等[12]。

2.5 手术治疗自体颌下腺移植为近年来开始的一种治疗眼干燥症的新方法，通过血管化颌下腺移植，用颌下腺液代替泪液，移植腺体无神经支配，分泌量与正常泪液量接近，但该手术不能解决眼干燥症的并发症，如睑球粘连、角膜新生血管和角膜混浊等问题[13-14]。

目前常见的药物治疗并不能使眼干燥症治愈，就某种程度上讲只是对症疗法，且手术治疗存在组织损伤和治疗效果不确切的问题[15-16]，寻求眼干燥症的有效疗法是眼科亟待解决的课题之一。

3 干细胞移植治疗眼干燥症

间充质干细胞(mesenchymal stem cells，MSCs)是一类具有自我更新、增殖和多向分化潜能的细胞，具有抗炎、免疫调节及组织修复的能力，已经在多种疾病(系统性红斑狼疮、系统性硬化、1型糖尿病等)中证明有效[17-19]，而且MSCs具有修复受损器官和组织的潜在能力，理论上可以修复受损的泪腺组织，促进泪液的分泌[20]。考虑到炎症是眼干燥症致病的重要一环，而且相当多眼干燥症患者存在眼表组织受损甚至合并有全身免疫性疾病[21]，干细胞的抗炎、免疫调节及组织修复的能力可能对治疗眼干燥症有效，干细胞移植可能是一种新型、有效的治疗眼干燥症的方法。

3.1 MSCs研究发现，MSCs具有向内、中、外3个胚层包括肌腱、韧带、肝细胞、心肌细胞和骨髓基质细胞分化发育的潜能[22-23]。MSCs主要来源于骨髓和脐带血，在体外可大量扩增并且具有潜在的免疫调节能力[24-26]。MSCs表达低水平的主要组织相容性复合物Ⅰ类表面分子，不表达主要组织相容性复合物Ⅱ类表面分子，因此不会充当抗原提呈细胞促进免疫反应。MSCs通过调控多种活性淋巴细胞(包括T细胞、B细胞、自然杀伤细胞、树突状细胞)发挥免疫调节作用。

3.2 人脐带间充质干细胞人脐带间充质干细胞(human umbilical cord mesenchymal stem cells，hUCMSCs)是指存在于新生儿脐带组织中的一种多功能干细胞，与骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells，BMMSCs)相比具有来源丰富、对供者无影响、易于采集和运输、不表达或低表达免疫排斥反应、致癌性和病毒感染可能性小、避免伦理争议诸多优点，且细胞含量、增殖能力均优于BMMSCs，免疫原性比BMMSCs低，因此hUCMSCs有望成为BMMSCs的理想替代来源[27-28]。

3.3 干细胞移植治疗眼干燥症的作用机制

3.3.1 免疫调节

3.3.1.1 辅助性T细胞1/2平衡辅助性T细胞2(helper T cell 2，Th2)介导的免疫反应在慢性移植物抗宿主病(chronic graft versus host disease，cGVHD)受累的靶器官中起主导作用已经成为一种共识，它对有活性的T细胞浸润有推动作用。Xu等[29]发现MSCs治疗后的非肥胖型糖尿病(nonobesity diabetic，NOD)小鼠的Th1细胞数没有减少，Th2细胞数明显增多。Weng等[30]用流式细胞术检测后发现cGVHD眼干燥症中Th2细胞因子有明显增高，治疗后有效组中Th1细胞因子[(IL-2、γ-干扰素(intenferom-γ，IFN-γ)]升高，Th2细胞因子(IL-4、IL-10)降低，提示MSCs可以调节Th1和Th2细胞因子间的平衡。将CD8+T细胞和MSCs联合培养后，发现MSCs可诱导CD8+T细胞向CD8+CD28-T细胞分化。一些免疫分析检测报道过CD8+CD28-T细胞能产生中等量的IL-2、IFN-γ，对IL-4、IL-10无相应作用，所以MSCs可能通过增殖产生CD8+CD28-T细胞调节Th1和Th2细胞因子之间的平衡来达到免疫调节的作用。

3.3.1.2 Thl7/Treg的免疫平衡Xu等[29]发现MSCs移植后1周NOD小鼠调节性T细胞(regulatory T cell，Treg)量显著增多，Th17和滤泡辅助性T细胞(T follicular helper cell，Tfh)量均有减少，表明MSCs可能通过提高Treg水平和减少Th17、Tfh水平而起到治疗干燥综合征的作用。赖沛龙[31]用流式细胞术检测cGVHD相关眼干燥症患者MSCs治疗前后Thl7、Treg变化情况，结果显示MSCs治疗后Thl7较治疗前显著下降，而Treg较治疗前显著升高(P＜0.05)。Thl7/Treg比例也较治疗前显著下降(P= 0.001)。所以MSCs治疗难治性cGVHD相关眼干燥症的机制可能是通过抑制树突状细胞的活化，恢复Thl7/Treg的免疫平衡从而发挥免疫调节作用，参与治疗难治性cGVHD相关眼干燥症。

3.3.2 组织修复

3.3.2.1 干燥综合征患者和干燥综合征模型小鼠自身BMMSCs的能力缺陷Xu等[29]证实与NOD小鼠BMMSCs共培养的T细胞增殖多于美国癌症研究所(Institute of Cancer Research，ICR)小鼠BMMSCs共培养的T细胞，外周血单核细胞与干燥综合征患者的BMMSCs共同培养后增殖更多，与NOD小鼠BMMSCs联合培养后的CD4+叉头状转录因子3+Treg降低，CD4+T细胞升高，证明了干燥综合征小鼠和患者自身的BMMSCs免疫调节能力受损。基质细胞衍生因子-1(stromal cell-derived factor-1，SDF-1)/趋化因子受体(C-X-C chemokine receptor-4，CXCR4)轴被认为是炎症趋化因子可以诱导BMMSCs迁移。NOD小鼠在血清、唾液腺和淋巴结中的SDF-1水平比ICR小鼠中高，所以SDF-1水平的高低可能影响BMMSCs是否向炎症部位迁移。ICR小鼠的CXCR4比NOD小鼠高5倍，正常人的CXCR4比干燥综合征患者高8倍。将C57BL/6-gfp转基因鼠BMMSCs分别进行CXCR4抗体中和与CXCR4阻断后用绿色荧光蛋白标志，移植到NOD小鼠，1周后2组只检测到极少量的绿色荧光蛋白阳性细胞，且后组更少，表明干燥综合征小鼠和患者的MSCs CXCR4的低表达阻碍了MSCs迁移到炎症部位。而外源补充的BMMSCs有更强的免疫调节、增殖和分化能力以及正常SDF-1/CXCR4轴，从而能比干燥综合征小鼠或患者自身的BMMSCs更好地发挥治疗作用。

3.3.2.2 MSCs的定向分化能力MSCs是一类具有自我更新和多向分化潜能的成体干细胞。理论上，在一定条件下MSCs可以定向分化成机体内的各种功能细胞，形成任何类型的组织和器官，即具有“可塑性”[19]。已证明异基因BMMSCs移植后NOD小鼠颌下腺炎性反应的区域较未移植者明显缩小，唾液流率增加[29]。Lee等[32]研究表明，眶内泪腺注射人或鼠来源的MSCs后结膜杯状细胞数量增多、黏液分泌量增多，萎缩的泪腺治疗后腺体结构渐趋正常。但MSCs移植后到受损的泪腺、副泪腺以及结膜中，是否可定向分化为正常的泪腺、副泪腺以及结膜杯状细胞，替代受损的组织发挥作用，需要进一步实验证明。

3.3.2.3 上皮生长因子上皮生长因子(epidermal growth factor，EGF)是腺体导管细胞分泌的生长因子，有助于维持腺体功能。Khalili等[33]发现联合治疗组NOD小鼠的血浆EGF水平及EGF mRNA较其他各组增高，提示异基因BMMSCs可通过提高EGF水平来抑制干燥综合征模型小鼠炎性反应和修复唾液腺的分泌功能。

3.4 干细胞移植治疗眼干燥症的临床与实验研究Weng等[30]静脉注射MSCs治疗22例cGVHD相关眼干燥症，3个月后12例眼干燥症状明显减轻，眼干燥症评分、眼表疾病指数评分、席莫实验读数均有提升，MSCs剂量与患者眼干燥症症状评分以及和CD8+CD28-T细胞水平之间无证据提示有相关性。治疗有效的12例中的8例和治疗无效的10例中的5例在随访中可以减少免疫抑制剂的治疗量，所有患者治疗后3个月均无感染及继发性肿瘤。赖沛龙[31]在BMMSCs静脉输注治疗18例难治性cGVHD相关眼干燥症患者[全身和(或)局部在抗cGVHD免疫抑制治疗基础上]后，有10例(55.55%)治疗后有改善，其中完全缓解3例、部分缓解7例、70%患者可以减少免疫抑制剂的使用量，3例甚至可停用免疫抑制剂，眼干燥症评分、泪液分泌实验、泪膜破裂时间和国际眼表疾病指数积分均较治疗前显著改善(P＜0.05)。MSCs输注前、中、后均未发现相关输注急性不良反应，至末次随访也未发现异位组织或继发第二肿瘤。Xu等[29]对24例干燥综合征患者进行hUCMSCs植入后均耐受良好，干燥症症状明显减轻，干燥综合征疾病活动性评分、视觉模拟评分均有好转，唾液腺分泌量均有增加。动物实验中，6周龄预防组和16周龄治疗组NOD小鼠注射BMMSCs治疗后2周相比空白对照组均有下颌下腺炎症范围的减小，且均有唾液腺分泌量的增加。为了验证同种异体MSCs移植重复治疗的安全性和免疫调节功能，Beyazyildiz等[34]用氯化苯甲羟胺滴眼制作眼干燥症模型，模型成立后用MSCs进行滴眼治疗。1周后与磷酸盐缓冲液滴眼对照组相比，实验组泪液量增加(P=0.007)、泪膜破裂时间延长(P=0.005)、角膜上皮虎红染色评分显著下降(P=0.001)、角膜荧光素钠染色有下降但不显著(P=0.07)、角膜上皮平均炎症指数评分有降低但不显著(P=0.06)，结膜杯状细胞数量明显增加，电镜检查发现治疗组角膜上皮顶端部分微绒毛数量减少，与对照组相比细胞损伤和凋亡的特征较少。用溴脱氧尿苷标志的MSCs滴眼治疗眼干燥症鼠，1周后能在结膜基底部以及睑板腺中发现MSCs。该研究表明，MSCs滴眼可以渗入结膜上皮细胞和睑板腺，并且依靠MSCs的抗炎作用减少炎症反应。Lee等[32]用注射刀豆蛋白A到小鼠眶内的方法进行眼干燥症造模，人和鼠来源的MSCs眶内泪腺注射治疗后泪液量均有显著增加，角膜染色评分下降，角膜上皮缺损减少，与对照组相比2种来源的BMMSCs治疗后结膜杯状细胞的数量均有增加。Park等[35]将脂肪组织来源的犬MSCs多次移植到6只实验室比格犬的泪腺、第三眼睑和膝关节中，得出移植后食欲、排泄物无明显变化，平均体质量稍有增加，体温均在正常范围内，眼球及其附件未发现明显异常、也无炎症出现，MSCs治疗组和对照组的席莫实验和眼内压无明显区别，角膜、前房、虹膜、晶状体、玻璃体、视网膜均无异常出现；每次MSCs移植后均有轻微结膜水肿和充血，但可在下次治疗前恢复。所以，眼周和关节内注射同种异体MSCs是安全的，只有轻微、短暂的不良反应。表明局部注射MSCs是一种治疗系统性免疫性疾病有效的方法，这种移植方法可以延长MSCs的停留时间和减少静脉注射移植的不良反应，如栓塞和过敏。

4 总结及展望

虽然hUCMSCs移植已在全身各系统疾病治疗中逐渐普及，在眼科也得到一定应用[36]，但在治疗眼干燥症中尚无大量研究报道。Weng等[30]证实静脉注射BMMSCs治疗cGVHD相关眼干燥症有效，但有效率不高(54.5%、22例中12例有效)。如果将BMMSCs改为免疫原性更低、分化潜能更高的hUCMSCs，静脉注射MSCs改为局部泪腺或副泪腺注射，治疗效果是否会更好，需要进一步的实验认证。Xu等[29]用MSCs治疗干燥综合征，但只着重观察了口腔干燥的情况。泪腺和唾液腺同是腺体组织，干燥综合征时同样受累，均有炎症浸润和纤维化的出现，所以干细胞移植应该同样适用于干燥综合征合并眼干燥症的治疗。眼干燥症是一种多病因的疾病，MSCs的多分化潜能和组织修复能力，理论上也可以修复其他病因引起的泪腺功能受损，但事实上是否有效，还需进一步实验和临床证明。hUCMSCs作为MSCs的新生代表，具有其他MSCs不可比拟的优势，是治疗眼干燥症一种新型的、有效的途径，但也要充分认识到hUCMSCs的致瘤性及安全性的问题。理论上，越原始的细胞其分化及自我更新能力越强，免疫原性越低，但同时致瘤性也越强。

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The research progress of mesenchymal stem cell transplantation in the treatment of ophthalmoxerosis

HUANG Shouqiang，PENG Xiujun
(Department of Ophthalmology，Navy General Hospital，Beijing 100048，China)

With the development of social informatization，The incidence of dry eyes has increased，especailly amony people contacted with the video.General treatment can only relieve symptoms but not achieve the purpose of cure.Mesenchymal stem cells(MSCs)，category of cells with multi-directional differentiation potential，can be used to repair the damaged tissue and treat the genetic defective disease of mesenchymal tissue，and has broad prospect of clinical application.This article reviewed the current situation of MSCs treatment in the dry eye in clinical and experimental status，and discussed the possibility of MSCs treatment for the ophthalmoxerosis.

Mesenchymal stem cells(MSCs)；Transplantation；Treatment；Ophthalmoxerosis

R329.2；R777.34

A

2095-3097(2015)05-0306-05

10.3969/j.issn.2095-3097.2015.05.015

2015-05-18 本文编辑:张在文)

100048北京，海军总医院眼科(黄守强，彭秀军)

彭秀军，E-mail:PXJ1＠vip.sina.com