间充质干细胞治疗肝衰竭的细胞与分子机制研究

肝衰竭预后差死亡率高，发病多涉及机体免疫环境紊乱及组织损伤。间充质干细胞（MSC）具有免疫调节和修复受损组织的潜能。MSC的体内再生修复及免疫调节功能依赖于其在病理损伤部位的定位、特定微环境中的功能响应及选择性定向分化等。本项目以肝衰竭机体中植入MSC的治疗作用机制和命运转归为主线，针对MSC在肝衰竭中的免疫调节功能对炎症的影响；MSC对损伤肝组织的再生修复作用，包括改善微环境和分泌细胞因子刺激组织再生修复；MSC的分化和转归，即促进MSC向功能细胞分化和阻抑其向纤维细胞分化的调控等科学问题，重点研究①MSC植入肝衰竭机体后的时空分布及其机制；②肝衰竭环境下MSC的调节功能响应；③肝衰竭环境下MSC的分化及调控。以期揭示MSC在机体病理环境中的行为机制，发现关键调控靶点，掌握调控MSC免疫调节、再生修复和分化转归的规律和手段，为形成MSC免疫生物学治疗肝衰竭的新策略提供理论基础和实验依据。

重症肝病多是源于机体免疫系统的紊乱从而导致的组织损伤，需要从免疫调节和组织修复两方面入手寻找根本有效的治疗手段，而同时具有免疫调节能力和多向分化潜能的间充质干细胞（Mesenchymal stem cell, MSC）是治疗疾病、具有广泛应用前景的免疫生物学治疗细胞。因此，本项目聚焦MSC治疗肝衰竭的核心机制，对MSC在病理损伤部位的定位以及其在特定微环境中的定向分化和功能响应等情况进行了系统研究。在肝衰竭模型小鼠中我们实现了MSC对肝衰竭的有效实验性治疗，并揭示了MSC发挥免疫调节功能的全新理论机制，首次阐述了MSC可诱导CD11c+B220- DC前体细胞分化为调节性DC从而实现治疗效应的核心机制，为MSC对肝衰竭的治疗奠定了重要理论基础。为形成MSC治疗肝衰竭的优化策略，我们对肝衰竭疾病微环境下MSC的命运转归进行了研究：我们发现植入后的MSC在疾病微环境中发生了自噬，而自噬通过降低Bcl2的表达进而促进了疾病微环境中MSC的凋亡，通过下调MSC中COX2的表达而抑制MSC的免疫调节功能，但对MSC的多向分化却具有重要影响；此外，炎症因子OPN抑制了MSC的分化修复功能，但能增强其免疫调节能力，由此提示自噬及OPN是MSC实现免疫调节和分化修复的关键调控靶点。接下来，我们从肝衰竭的病灶环境及外周循环两方面对疾病微环境中影响MSC的因素进行探索，发现：在肝衰竭患者体内Tfh细胞的比例明显增高，与肝衰竭疾病程度呈正相关；中性粒细胞通过诱导DNA损伤，损害肝脏干细胞在损伤修复中的动员能力，引发加剧炎症。综上，我们明确了MSC对肝衰竭的有效实验性治疗，并揭示肝衰竭机体中MSC发挥免疫调节功能的细胞与分子机制；明确输注MSC在肝衰竭体内的分布，解析了肝衰竭疾病微环境中MSC的命运转归；明析MSC在肝衰竭体内的分化能力及调控机制；明确肝衰竭模型和肝病患者体内病灶环境和外周循环的时空改变；通过上述研究，在阐明MSC治疗肝衰竭的全新理论机制的同时，提出了新的治疗优化策略，为MSC对肝衰竭的治疗奠定了重要的理论基础。