2.1   间充质干细胞及其外泌体发展历程   见图3。"

2.2   骨髓间充质干细胞    骨髓间充质干细胞是被发现的首个间充质干细胞类型，因其易于分离培养和卓越的体外多谱系分化的特性，在实验模型中占主导地位。 2.2.1   分化   骨髓间充质干细胞移植到炎症性肠病大鼠体内后，可定植于受损的肠上皮各层细胞中，通过激活Wnt/β-catenin信号通路抑制骨髓间充质干细胞的自我增殖，促使其分化为肠上皮细胞，补充受损的肠上皮组织，修复炎症区域[8]。 2.2.2   再生   骨髓间充质干细胞具有较强的再生作用，由造模引起的隐窝丢失、脓肿形成和局灶性溃疡在移植骨髓间充质干细胞后消失，取而代之的是上皮分岔、不规则隐窝和杯状细胞增多等肠黏膜修复表现，表明骨髓间充质干细胞可促进实验性肠损伤后黏膜细胞再生，对受损结肠有较强的再生和保护作用[9-10]。另有研究表明移植骨髓间充质干细胞来源外泌体也可通过刺激上皮再生修复和减少上皮细胞凋亡来改善结肠炎[11]。 2.2.3   抗炎   研究表明，使用骨髓间充质干细胞能够减少中性粒细胞向炎症结肠的浸润，降低炎症因子表达，提示骨髓间充质干细胞可能通过直接影响体内炎症细胞来发挥抗炎作用[12]，使用白细胞介素6预处理可增强这种抗炎功能[13]。骨髓间充质干细胞外泌体通过抑制体内炎症反应、环氧化酶2和核因子κB激活及p38丝裂原活化蛋白激酶磷酸化缓解小鼠溃疡性结肠炎[14]。此外，工程化干细胞也被证实在抗炎方面治疗炎症性肠病有显著疗效。过表达程序性死亡配体1的骨髓间充质干细胞外泌体通过阻断磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(phosphoinositide 3-kinase/protein kinase B/mammalian target of rapamycin，PI3K/AKT/mTOR)通路的激活和调节Th17/Treg细胞的平衡来减轻结肠炎症[15]。另外，使用慢病毒转染制备过表达H19的骨髓间充质干细胞用于治疗溃疡性结肠炎小鼠，通过下调miR-139和miR-141的表达，从而上调其靶基因细胞间黏附分子1和趋化因子受体4的表达，减弱硫酸葡聚糖钠盐诱导的结肠炎症反应[16]。 另一项研究中，骨髓间充质干细胞来源外泌体被血红素加氧酶1修饰后，增加了炎症环境中miR-200b的表达，通过靶向高迁移率族蛋白B3减轻肠上皮细胞的炎性损伤[17]。 2.2.4   免疫调节   腹腔注射骨髓间充质干细胞后观察到小鼠腹腔内形成含有巨噬细胞、B细胞和T细胞的聚集体，而敲除骨髓间充质干细胞中的血小板反应蛋白1可显著减弱其诱导白细胞介素10阳性B细胞的作用，提示骨髓间充质干细胞可能通过旁分泌血小板反应蛋白1诱导产生表达白细胞介素10的B细胞，从而有助于结肠炎治疗[18]。Foxp3为控制Treg细胞发育和功能的关键转录因子，骨髓间充质干细胞治疗可以提高溃疡性结肠炎小鼠脾中Foxp3的表达，诱导Treg细胞分化[19]。此外，过表达程序性死亡受体配体1的骨髓间充质干细胞外泌体可通过抑制急性结肠炎小鼠结肠中T细胞的增殖，调节Treg细胞的应答，靶向和修复组织病变[20]。 2.2.5   神经保护   与肠道炎症相关的肠神经系统损伤可能是肠道功能持续改变的基础，在治疗中发现骨髓间充质干细胞可通过产生营养因子来防止轴突损伤并促进神经纤维再生，其作用机制可能是减少结肠炎相关的肌肠神经元丢失和神经纤维结构损伤[21]。在随后的实验中观察到骨髓间充质干细胞对结肠炎的这种神经保护作用在一定范围内呈剂量依赖性[22]，在结肠炎诱导后3 h给药1×106个细胞时，骨髓间充质干细胞有能力防止对肠神经系统损伤，而更高剂量没有进一步的益处。另外，移植骨髓间充质干细胞可降低小鼠肌肠神经元氧化应激和超氧化物生成标志物水平，表明骨髓间充质干细胞有望通过保护肠神经系统免受氧化应激诱导的损伤，作为缓解慢性结肠炎的治疗干预手段[23]。 2.2.6   抗氧化应激   氧化应激已被证实在炎症性肠病的进展中发挥作用，移植骨髓间充质干细胞可降低超氧化物歧化酶和过氧化氢酶水平，发挥抗氧化应激作用，达到治疗炎症性肠病的目的[24]。在缺氧环境下，骨髓间充质干细胞外泌体通过限制肠上皮细胞活性氧积累和减少缺氧诱导因子1α的DNA损伤来减轻溃疡性结肠炎损伤[25]。许多研究表明低浓度过氧化氢预处理可以保护细胞免受氧化损伤，并在调节干细胞生理过程中发挥类似生长因子的作用[26]。LIU等[27]通过实验证实25 μmol/L是过氧化氢预处理间充质干细胞的最佳浓度，且间充质干细胞外泌体主要是通过增强Nrf2/Keap1/ARE信号通路[28]，减轻氧化应激诱导的细胞死亡。 2.2.7   归巢   在机体受到损伤或炎症刺激时，间充质干细胞能够定向迁移到受损或炎症部位，这种归巢功能被证实是间充质干细胞治疗疾病的一大特点[29]。使用CXCR2 mRNA修饰的骨髓间充质干细胞治疗炎症性肠病时，可观察到间充质干细胞特异性地迁移到发炎的结肠部位，以响应从结肠受损组织释放的巨噬细胞炎症蛋白2和巨噬细胞炎症蛋白5，显著降低促炎因子水平，减轻小鼠炎症性肠病的症状[30]。 骨髓间充质干细胞治疗炎症性肠病的作用机制，见表1。 "

2.3   脂肪间充质干细胞   脂肪间充质干细胞在2001年由Zuk利用负压吸引技术从人脂肪组织中鉴定和分离出来。相较于其他来源的间充质干细胞，脂肪间充质干细胞易于获取、分离程序简单、增殖能力较强，这些特征使脂肪间充质干细胞成为目前治疗炎症性肠病最有前途的方法之一。 2.3.1   抗炎   脂肪间充质干细胞主要是通过减少炎症细胞在肠道的浸润和下调各种炎症递质的产生，抑制黏膜增厚及黏膜下细胞浸润等事件，以发挥其抗炎作用[31]。类似的结果在另一项关于脂肪间充质干细胞外泌体的实验中被证实，实验组促炎因子的表达下调，抑炎因子的表达上调，结肠炎性损伤得到有效修复[32]。此外，有研究选用肠系膜注射脂肪间充质干细胞的方法，发现肠系膜注射脂肪间充质干细胞除了调节炎症因子水平外，还可通过抑制炎症性Th17细胞反应改善三硝基苯磺酸诱导的结肠炎[33]。 2.3.2   免疫调节   脂肪间充质干细胞外泌体可通过调节Treg细胞种群，减少肠黏膜细胞浸润，使炎症性肠病小鼠的临床症状和组织损伤减轻[34]。除Treg细胞外，脂肪间充质干细胞还可调节免疫细胞亚群如肠固有层的树突状细胞和巨噬细胞，从而降低总体临床评分和组织损伤，减轻炎症反应[35]，这些对免疫失衡的纠正作用可持续存在，并对长期维持肠道稳态至关重要[36]。另外，M1和M2巨噬细胞在免疫调节中发挥着重要作用。YUAN等[37]发现脂肪间充质干细胞可通过抑制琥珀酸盐积累，增加脯氨酰羟化酶2来阻止M1巨噬细胞过表达缺氧诱导因子1α，从而重新编程M1巨噬细胞的糖酵解途径，逆转其促炎作用。研究证明巨噬细胞极性可在早期注射或缺氧环境诱导下转变为抗炎M2表型[38-39]，移植的脂肪间充质干细胞大多数在腹腔内形成聚集体，并通过分泌因子在远离炎症结肠的部位诱导为M2巨噬细胞，从而缓解结肠炎症状[40]。 脂肪间充质干细胞治疗炎症性肠病的作用机制，见表2。 "

2.4   围产期组织来源间充质干细胞   自脐带间充质干细胞于2006年被首次分离得出后，研究人员先后从围产期组织中分离出不同间充质干细胞用于治疗炎症性肠病，它们既拥有与骨髓间充质干细胞相似的基因谱，也具有更强的增殖能力，且在获取渠道上更不受阻碍，因此成为了一种新型的替代方案。 2.4.1   再生   工程化间充质干细胞是细胞治疗的重要发展方向，过表达白细胞介素10基因的人脐带间充质干细胞可促进肠组织细胞增殖和血管再生进而促进结肠组织修复[41]。此外，脐带间充质干细胞来源外泌体被证实同样具有优异的再生能力，富含亮氨酸重复序列的G蛋白偶联受体5是肠道干细胞的特异性标志物，脐带间充质干细胞来源外泌体可上调其表达水平，赋予肠道类器官更优异的生长和出芽能力，加速肠道干细胞和上皮再生，促进实验性结肠炎的黏膜愈合[42]。 2.4.2   抗炎   研究表明脐带间充质干细胞可抑制细胞外调节蛋白激酶磷酸化，从而增强中性粒细胞从N1表型到N2表型的极化，使小鼠肠道炎症得到缓解[43]。另有其他从围产期组织中分离得到的间充质干细胞也发挥了较强的抗炎能力，如从羊膜中分离得到的间充质干细胞可抑制炎症递质在大鼠结肠中的表达水平，对大鼠结肠炎有显著改善作用[44]。将羊水来源间充质干细胞外泌体应用于脂多糖诱导的人肠道上皮下肌成纤维细胞炎症模型，外泌体处理组促炎反应显著降低，表现出外泌体具有治疗炎症性肠病的潜力[45]。而胎盘来源间充质干细胞衍生外泌体通过调节结肠炎小鼠的促炎和抗炎细胞因子之间的平衡来减轻结肠炎[46]，将小檗碱工程化载入胎盘间充质干细胞外泌体中，除了可观察到结肠中炎症因子的表达降低，还可观察到巨噬细胞向M2表型极化增强，从而改善小鼠结肠炎[47]。 2.4.3   免疫调节   脐带间充质干细胞可减少炎症结肠的T细胞浸润，增加肠系膜淋巴结中Treg细胞的数量，且干扰素γ刺激可通过分泌更多的前列腺素E2和吲哚胺2，3-双加氧酶增强这种免疫抑制作用[48]。QI等[49]证明脐带间充质干细胞在输注至体内后，可阻止Tr1细胞凋亡，促进Tr1细胞增殖，增加脾脏和肠系膜淋巴结中Tr1细胞比例，在结肠炎中发挥免疫调节作用。此外，脐带间充质干细胞及其外泌体在诱导Treg细胞的同时还可抑制Th1的生成，调节Th1/Th17/Treg细胞和相关细胞因子的再平衡，有效缓解小鼠结肠炎症状[50-52]。还有研究表明脐带间充质干细胞来源外泌体主要通过肿瘤坏死因子α诱导基因6蛋白修复黏膜屏障，维持Th2和Th17细胞之间的平衡，达到治疗炎症性肠病的目的[53]。 2.4.4   调节肠道菌群   肠道菌群失调是肠道屏障功能和免疫稳态失衡的重要因素，下调导致肠道菌群失调的优势差异菌群，可重塑肠道菌群的结构和多样性，加速整体肠道健康和愈合[54]。进一步实验中使用广谱抗生素消耗小鼠肠道菌群，发现随着肠道菌群的消耗，实验组与对照组的炎症反应呈现出相同的趋势，表明肠道菌群的存在对于结肠炎肠道免疫稳态的保护作用是不可或缺的[55]。另外，通过降低硫代谢和核黄素代谢活性，逆转被三硝基苯磺酸破坏的氨基酸、赖氨酸和鞘脂代谢以及次生胆汁酸的生物合成，也可使异常菌群恢复正常[56]。 2.4.5   自噬   自噬在维持肠道稳态、调节肠道生态和抗微生物保护中起着关键作用[57]，可通过诱导溶酶体降解紧密连接蛋白调节肠道屏障功能，从而降低肠上皮通透性[58]。PAN等[59]研究发现脐带间充质干细胞可促进肠紧密连接蛋白的表达，下调结肠组织中自噬标志物LC3A/B的蛋白表达，从而延缓肠上皮细胞自噬死亡，维持肠壁的机械屏障。 2.4.6   铁死亡   研究发现，炎症性肠病患者受损的肠道可表现出铁沉积、谷胱甘肽耗竭和脂质过氧化等铁死亡的基本特征[60]。WANG等[61]证明脐带间充质干细胞通过上调铁死亡相关基因，抑制肠上皮细胞铁死亡，促进肠道干细胞和上皮细胞再生从而达到改善炎症性肠病的目的。miR-129-5p修饰脐带间充质干细胞来源外泌体，可靶向酰基辅酶A合成酶长链家族成员4抑制脂质过氧化和铁死亡，通过减少肠道炎症和修复损伤来缓解炎症性肠病[62]。 2.4.7   内质网应激   肠道上皮细胞是内质网应激的主要感受器之一，当肠道受到炎症刺激时，上皮细胞内的内质网应激反应会被激活[63]。BANERJEE等[64]使用NOD.CB17-Prkdcscid/J小鼠进行实验，其特征是具有严重的免疫缺陷，发现内质网应激相关蛋白的表达显著下降，且基质金属蛋白酶2和基质金属蛋白酶9的表达也下降，从而维持结肠黏膜的完整性，防止组织降解和炎症细胞向结肠迁移。 围产期组织来源间充质干细胞治疗炎症性肠病的作用机制见表3。 "

2.5   其他来源的间充质干细胞   除上述三大主要来源的间充质干细胞外，还有其他来源的间充质干细胞在治疗炎症性肠病方面展现了较佳疗效，见表4。如诱导多能干细胞衍生的间充质干细胞可促进结肠炎小鼠的黏膜愈合，表现为实验组溃疡边缘每个隐窝的CD44+上皮细胞和增殖上皮细胞(Ki67+)的数量增加，即通过CD44和透明质酸的相互作用促进结肠隐窝上皮细胞的增殖[65]。研究发现，胚胎干细胞衍生的间充质干细胞可提高结肠炎小鼠的循环胰岛素样生长因子1水平，上调下游IGF1R-PI3K-AKT通路，维持结肠上皮的完整性[66]。牙龈来源间充质干细胞可通过白细胞介素10信号调节炎症免疫细胞，使用抗白介素10受体抗体治疗逆转了这种作用[67]，证实白细胞介素10可能是介导牙龈来源间充质干细胞在炎症性肠病中发挥保护作用的关键细胞因子。除此之外，过表达缺氧诱导因子的牙龈来源间充质干细胞外泌体可以与免疫细胞、内皮细胞和成纤维细胞相互作用，并将炎症性肠病中促炎环境改变为消炎和促进组织愈合的状态[68]。 2.6   不同来源的间充质干细胞功能对比   骨髓间充质干细胞在实验中占主导地位，而大多数临床试验选用的是脂肪间充质干细胞，因此在间充质干细胞的最佳组织来源方面并没有达成共识。不同组织来源间充质干细胞之间的功能差异突出了它们的不同特性，从而适用于特定的治疗应用，它们治疗炎症性肠病的功能特点见表5，作用机制见图4。有证据表明脐带间充质干细胞具有较高的增殖率，其次是脂肪间充质干细胞，效力均超过骨髓间充质干细胞[69]；在治疗炎症性肠病时，脂肪间充质干细胞产生的集落形成单位数量是骨髓间充质干细胞2倍以上[70]。而不同的间充质干细胞可能分化产生不同的细胞系，骨髓间充质干细胞表现出更倾向软骨细胞和成骨细胞分化[71]，而与骨髓间充质干细胞相比，脐带间充质干细胞更倾向于成骨分化[72]，脂肪间充质干细胞则表现出明显更强的脂肪生成谱系分化倾向以及更高的血管生成潜力[73]。对抗炎功能进行比较时，可观察到脐带间充质干细胞和骨髓间充质干细胞在体内展现出比胚胎干细胞和诱导多能干细胞衍生间充质干细胞更佳的抗炎效果[74]，而骨髓间充质干细胞也比脂肪间充质干细胞更具治疗性[75]。另外，在免疫调节方面，有研究认为脂肪间充质干细胞发挥免疫调节作用的速度比骨髓间充质干细胞慢[70]，这可能是不同来源间充质干细胞之间存在细微而独特的免疫调节特性，使得在不同实验条件下展现出不同的结果，而现有的实验尚未对这些细微之处进行深入的比较。 "

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2.7   不同移植方式对间充质干细胞治疗炎症性肠病的影响   目前静脉注射与腹腔注射是治疗炎症性肠病最常用的移植方式，有研究表明在改善炎症性肠病小鼠生存率方面腹腔注射优于静脉注射，而溃疡修复效果方面静脉注射优于腹腔注射[76]，意味着2种给药方式发挥治疗作用的机制有差异，可能各有优劣之处。根据炎症性肠病的症状特点，近来又出现局部注射、肠系膜注射、灌肠等针对性的给药方式。现有的间充质干细胞不同给药方式治疗炎症性肠病的优缺点见表6。 "