肝脏疾病是全球健康的重大威胁，每年导致约200万人死亡，其中肝硬化占肝病相关死亡的50%。肝硬化是肝纤维化的终末阶段，由病毒性肝炎、酒精等因素造成的慢性肝损伤引发，其特征是持续的炎症反应导致肝星状细胞活化，进而过度产生胶原蛋白和细胞外基质，最终破坏肝脏的正常结构与功能。
间充质干细胞是一类具有多向分化潜能和强大自我更新能力的成体干细胞，最初从骨髓中发现，随后在脂肪、脐带等多种组织中均有分离。它们具有低免疫原性（不表达MHC II类分子）、易于体外扩增，并能分化为骨、软骨、脂肪等多种细胞类型，这些特性使其成为细胞治疗与再生医学中极具潜力的种子细胞。
鉴于肝移植面临供体短缺和高昂费用等限制，间充质干细胞为肝硬化提供了一种新的治疗选择。其优势包括易于获取与扩增、可进行异体移植、能归巢至损伤部位，并具有抗纤维化、免疫调节及促进组织修复的功能。尽管临床前与临床研究已展示其良好前景，但仍存在疗效标准化、作用机制优化等挑战，未来需进一步探索以提高其临床应用的可靠性与有效性。
间充质干细胞治疗肝纤维化/肝硬化中的作用：从发病机制到临床治疗
外源性间充质干细胞（MSCs）已被证实具有抗纤维化作用，其作用机制也多种多样。由于肝移植是目前治疗肝硬化的有效传统方法，而肝移植费用昂贵且寻找合适供体耗时较长，因此MSCs为肝硬化患者提供了一种新的治疗选择。MSCs因其以下特性被认为是细胞治疗中最有前景的细胞：
- （1）易于从各种组织中获取，且易于在体外扩增而不改变其特性；
- （2）由于其免疫原性低且不存在伦理问题，因此可以进行同种异体移植；
- （3）能够迁移至损伤部位；
- （4）具有多向分化潜能，并具有良好的再生和损伤修复作用；
- （5）具有强大的免疫调节能力。
此外，一些基础研究也致力于探索提高MSCs治疗肝硬化疗效的新策略。尽管间充质干细胞（MSCs）已在临床试验中用于治疗肝硬化，且大多数病例取得了良好的疗效，但要促进MSCs在未来的临床应用中，仍有许多问题需要解决。本文旨在探讨MSCs在肝纤维化/肝硬化发病机制和治疗中的不同作用，提出需要标准化或优化的参数，并展望间充质干细胞治疗肝纤维化/肝硬化中的应用前景。
内源性间充质干细胞在肝纤维化发病机制中的作用
间充质干细胞对肌成纤维细胞数量及调控的作用
1. 肌成纤维细胞：纤维化的核心效应细胞
肌成纤维细胞是驱动组织纤维化的核心细胞，其特征是表达α-平滑肌肌动蛋白并具有强大的收缩能力及细胞外基质合成功能。在慢性肝损伤中，其持续活化与增殖是导致细胞外基质过度沉积、最终形成肝纤维化与肝硬化的直接原因。因此，阐明其细胞来源与调控机制是开发抗纤维化疗法的关键。
2. 间充质干细胞是肌成纤维细胞的重要来源
研究表明，间充质干细胞是肌成纤维细胞的重要细胞来源之一。在转化生长因子-β等促纤维化因子作用下，不仅外源性归巢至肝脏的间充质干细胞（如骨髓来源）可分化为α-平滑肌肌动蛋白阳性的肌成纤维细胞，肝脏内固有的组织驻留间充质干细胞（如Gli1⁺细胞）也能被激活并转化为肌成纤维细胞，直接贡献于纤维化病灶的形成。
3. 间充质干细胞对肝星状细胞活化的双向调控
尽管肝星状细胞被认为是肝脏肌成纤维细胞的主要来源，间充质干细胞对其活化过程具有复杂的双向调控作用。一方面，间充质干细胞可能通过分泌转化生长因子-β等因子促进肝星状细胞向肌成纤维细胞分化；另一方面，更多证据表明，间充质干细胞可通过细胞间接触（如Notch1信号）或旁分泌肝细胞生长因子、神经生长因子等方式，抑制肝星状细胞的增殖、活化并诱导其凋亡，从而发挥抗纤维化作用。这种调控网络的具体平衡决定了纤维化的进展或消退。
间充质干细胞在肝纤维化中的免疫调节作用
急性损伤期：炎症的启动与早期调控
在肝纤维化起始的急性损伤期，间充质干细胞扮演了炎症“启动哨兵”的角色。它能感知受损肝细胞释放的低浓度危险信号，并分泌趋化因子（如CCL2），主动募集单核细胞、中性粒细胞等固有免疫细胞至损伤部位，从而启动炎症反应。同时，间充质干细胞通过组成性分泌IL-6等因子，延长中性粒细胞的存活时间，为其清除坏死细胞、完成早期修复任务提供窗口，体现了其在炎症初始阶段的精细调控。
炎症消退期：塑造抗炎微环境的核心调节者
当炎症反应加剧，高水平的IFN-γ、TNF-α等促炎因子会“激活”间充质干细胞，使其功能从潜在促炎转向强力抗炎。此时，间充质干细胞大量产生一氧化氮、吲哚胺2,3-双加氧酶、前列腺素E2等免疫抑制分子，在局部形成免疫抑制微环境。它通过此机制抑制T细胞（尤其是Th17细胞）增殖、诱导调节性T细胞生成，并赋予巨噬细胞抗炎代谢表型（如通过IGF2诱导氧化磷酸化），从而多途径促使炎症消退，重建组织免疫稳态。
慢性炎症期：功能可塑性与炎症维持的潜在推手
在肝纤维化的慢性阶段，间充质干细胞的免疫调节功能呈现出“开关”般的可塑性。在低水平炎症刺激下，其可能无法充分激活关键的免疫抑制通路（如iNOS/IDO），转而表现出免疫刺激潜能，持续募集免疫细胞，这可能无意中促进了慢性炎症的维持。此外，经典的抗纤维化因子TGF-β被发现可抑制间充质干细胞中炎症诱导的iNOS表达，这种相互作用可能在慢性期反而增强了间充质干细胞的免疫抑制活性，形成一个复杂的调控网络，部分解释了慢性肝病中炎症与纤维化交织难解的困境。
外源性间充质干细胞治疗肝纤维化的机制
如前所述，包括病毒和酒精在内的肝损伤相关因素可导致肝细胞损伤和肝脏慢性炎症。在肝脏慢性炎症损伤过程中，炎症和肝细胞死亡的协同作用促进肝纤维化的发展。本节将详细讨论间充质干细胞（MSCs）在肝纤维化治疗中的作用和机制（图1）。
图1：间充质干细胞在肝纤维化形成和治疗中的作用。A ，在肝脏慢性炎症损伤过程中，炎症和肝细胞死亡的协同作用促进肝纤维化的形成；B，间充质干细胞治疗肝纤维化的机制包括肝细胞分化、肝细胞保护、抑制肝星状细胞活化、细胞外基质降解和炎症抑制。
间充质干细胞在肝细胞损伤中的作用
间充质干细胞分化为肝细胞：潜力与挑战并存
间充质干细胞具备向肝细胞分化的潜能，被视为替代受损肝细胞的潜在策略。动物模型证实，在肝损伤信号的趋化和微环境因子（如肝细胞生长因子、腺苷）的作用下，移植的间充质干细胞可定植于肝脏并分化为肝细胞样细胞。研究已探索出多种体外诱导分化方案，包括使用特定细胞因子组合、与肝细胞共培养或利用仿生支架。然而，其体内自然分化效率通常低于向肌成纤维细胞分化的趋势，这限制了其直接“细胞替代”疗法的应用价值，促使研究转向优化分化条件（如使用特定miRNAs或改进培养体系）以提高其定向分化效率。
旁分泌作用：保护肝细胞与促进再生
间充质干细胞主要通过强大的旁分泌作用，为受损肝细胞提供直接保护并支持其再生。其分泌的多种营养因子和生长因子（如肝细胞生长因子、表皮生长因子、血管内皮生长因子）能够有效抑制肝细胞凋亡、促进其增殖，并刺激肝脏血管生成，共同促进肝脏修复。此外，间充质干细胞来源的外泌体可通过传递特定microRNA（如let-7a-5p）或调控关键蛋白（如SLC7A11）等方式，增强肝细胞自噬、抑制铁死亡等新型细胞死亡，从而在多种损伤模型中显示出显著的肝细胞保护作用。
靶向抑制肝星状细胞活化：抗纤维化的核心路径
抑制肝星状细胞的活化是间充质干细胞发挥抗纤维化作用的核心机制之一。间充质干细胞通过直接接触或旁分泌多种因子（如肝细胞生长因子、神经生长因子、外泌体携带的circDIDO1），调控关键信号通路（如Notch、PI3K/AKT、ERK1/2、TGF-β/Smad），从而有效抑制肝星状细胞的增殖、促进其凋亡并将其阻滞于细胞周期静止期。同时，间充质干细胞还能分泌基质金属蛋白酶及其抑制剂，并可能通过细胞外囊泡影响肌成纤维细胞，从而参与降解过度沉积的细胞外基质，从多个环节逆转纤维化进程。
调控炎症微环境：创造修复条件
间充质干细胞通过塑造一个有利于修复的免疫微环境，间接保护肝细胞并抑制纤维化。其组成性或诱导性产生的免疫调节分子（如一氧化氮、前列腺素E2、吲哚胺2,3-双加氧酶、白细胞介素-6等），能够广泛调控各类免疫细胞功能。例如，抑制T细胞、自然杀伤细胞的过度活化，促进调节性T细胞的生成，并引导巨噬细胞向抗炎的M2表型极化。这种多靶点的免疫调节作用，有效减轻了驱动肝细胞持续损伤和星状细胞活化的炎症反应，为肝脏的实质性修复创造了必要的局部条件。
间充质干细胞在肝硬化治疗中的临床应用
临床试验中间充质干细胞治疗肝硬化的概述
基于间充质干细胞（MSCs）的诸多特性，包括易于体外分离和扩增、自我更新和多向分化能力、损伤趋向性、免疫调节以及低免疫原性，这些细胞被认为是细胞治疗中最有前景的候选者。MSCs已被用于治疗多种与炎症和损伤相关的疾病。肝脏疾病与免疫反应和组织损伤密切相关。因此，肝脏疾病是MSCs治疗的理想靶点。截至2022年10月，在https://clinicaltrials.gov/网站上注册的涉及MSCs干预的疾病临床试验共有68项，其中大多数集中于肝硬化（n =47）（图2A）。
图2：间充质干细胞（MSCs）治疗肝病的临床试验。A，基于MSCs的肝病临床试验总体情况（按肝病类型分类）。B，基于MSCs的肝硬化临床试验（按临床阶段分类）。C，基于MSCs的肝硬化临床试验（按临床状态分类）。数据以数量和百分比表示。
已有10项试验完成，但仅有6项公布了结果。因此，目前可用于评估MSCs治疗效果的数据有限。我们还收集了14篇已发表的关于MSCs治疗肝硬化的临床试验文章，这些文章与已完成并公布结果的6项临床试验有所重叠。因此，我们参考了这14篇已发表的文章来评价MSC治疗肝硬化的效果。
在纳入的14篇文章中，有12篇通过评估肝功能、肝脏体积、终末期肝病模型（MELD）评分和细胞因子表达，揭示了间充质干细胞（MSCs）对肝硬化的显著疗效。这些研究大多对患者进行了超过6个月的随访，并验证了MSC移植的安全性。
我们认为，2021年发表的一项关于乙型肝炎病毒（HBV）相关失代偿期肝硬化的II期研究最具说服力，因为它具有最长的随访时间和最大的样本量。该研究纳入了219例患者，并将其分为对照组（n =111）和脐带间充质干细胞（UC-MSC）治疗组（n=108）。UC-MSC每月移植一次，共移植3次，患者随访75个月。未观察到明显的副作用，UC-MSC治疗组的总生存率显著提高，肝功能也得到改善。然而，并非所有研究都显示出积极的结果。两项临床试验均未观察到间充质干细胞对肝功能的任何治疗作用。这两项研究分别纳入了27例和12例患者。这一结果可能是由于样本量较小，且个体差异可能影响结果。
在临床试验中，有两项研究使用源自间充质干细胞（MSCs）的肝细胞治疗肝硬化，这为MSCs在肝硬化治疗中的应用提供了另一种可能性。研究人员使用肝细胞生长因子（HGF）、地塞米松（DEX）和抑瘤素M（OSM）诱导MSCs分化为肝细胞，诱导期约为28天，之后将MSCs注射到患者体内[ 176 ]。经过24周的随访，肝功能得到改善，MELD评分、凝血酶原复合物水平、血清肌酐和胆红素水平均有所下降，血清白蛋白水平有所升高，且未观察到任何不良反应。然而，在约2个月的治疗期间，有10名患者因病情严重而死亡。
在另一项II期临床试验中，研究人员比较了未分化MSCs和肝细胞分化MSCs的疗效[ 177 ]。输注后3个月和6个月的随访显示，两组患者的肝功能指标均有部分改善，凝血酶原浓度和血清白蛋白水平升高，胆红素水平和MELD评分均降低。然而，未分化和分化MSC组之间的统计学比较并未显示临床和实验室检查结果存在显著差异。
间充质干细胞治疗肝纤维化/肝硬化的临床应用中需要标准化的参数
在这些肝硬化临床试验中，大多数（57.45%）处于II期，仅有一项处于IV期（图2B）。仅有10项临床试验已完成（21.28%）。大多数试验正在招募或尚未招募受试者（图2C）。间充质干细胞（MSCs）临床应用进展缓慢可能与一些不够精确的治疗标准有关。如图3所示 ，临床上涉及细胞和患者方面的诸多参数，包括MSCs的来源、细胞制备方法、剂量、移植途径以及患者状况等，这些参数必须标准化才能促进MSCs的临床应用。
图3：在间充质干细胞（MSCs）治疗肝硬化的临床应用中，各项参数需要精确标准化。目前，用于肝硬化临床试验的MSCs来源多样（骨髓、脐带、脂肪组织和经血）。MSCs制备过程中存在诸多不精确的参数，包括供体选择、分离方法、培养条件、冷冻保存和复苏以及细胞异质性等。此外，MSCs的给药剂量和给药途径也各不相同。上述所有参数都会影响MSCs的治疗效果，因此，制定MSCs临床应用的最佳标准对于未来MSCs的成功临床转化至关重要。
来源
尽管间充质干细胞（MSCs）可以从多种组织中分离出来，例如脐带（UC）、骨髓（BM）、皮下脂肪（AD ）、脐带血、胎盘、羊水 、羊膜、牙髓、滑膜、外周血、肝脏、肺、骨骼肌和毛囊，但临床试验主要采用的是脐带来源的MSCs（UC-MSCs）和骨髓来源的MSCs（BM-MSCs）（图4A）。这可能是因为这些细胞的研究最为深入，且相对容易获取。鲜有研究在同一项研究中探讨不同来源MSCs的治疗效果。骨髓来源的MSCs主要适用于自体移植。然而，骨髓间充质干细胞（BM-MSC）移植也存在一些局限性。侵入性分离过程会对供体造成损伤和炎症，且其效率低于其他来源的间充质干细胞。BM-MSC的数量和治疗效果也受供体自身状况的影响。
图4：基于间充质干细胞（MSCs）治疗肝硬化的临床试验。A ，基于不同来源MSCs治疗肝硬化的临床试验。B ，基于自体和异体MSCs移植治疗肝硬化的临床试验。C ，基于MSCs移植途径治疗肝硬化的临床试验。数据展示了相应临床试验的数量和百分比。
例如，BM-MSC的数量和分化潜能会随着年龄的增长而下降。与BM-MSC相比，脐带间充质干细胞（UC-MSC）具有诸多优势。它们易于获取，且易于扩增至所需数量。UC-MSC处于器官发育的早期阶段，并表现出更强的自我更新和分化能力。UC-MSC的肝分化潜能高于BM-MSC，这表明UC-MSC在治疗终末期肝病方面可能优于BM-MSC。此外，脐带间充质干细胞（UC-MSCs）的免疫原性低于骨髓间充质干细胞（BOM-MSCs）。脂肪间充质干细胞（AD-MSCs）也易于获取，但这些细胞增殖能力和抗炎能力较差。因此，UC-MSCs似乎是移植的最佳选择。
自体移植还是异体移植是医生面临的另一个难题。从临床试验数据可以看出，自体移植多于异体移植（图4B）。然而，由于脐带间充质干细胞（UC-MSCs）的优势，异体移植可能优于自体移植。供体差异（年龄、性别、遗传因素和健康状况）是影响间充质干细胞（MSCs）临床疗效的重要因素。与成人组织来源的MSCs相比，新生儿组织来源的MSCs具有更长的活性寿命和更好的增殖和分化潜能。此外，来自不健康供体的MSCs可能导致不良的临床结果。
细胞制备
分离方法与来源的标准化是疗效一致性的基础
细胞制备的首要环节——分离方法，是导致间充质干细胞产品效力差异的关键因素。即使使用同一种组织（如脐带），不同的分离技术、取材部位（如是否包含血管周围组织）都会显著影响所得细胞的功能与分子特征。研究表明，即使起始材料相同，不同实验室或生产中心制备出的间充质干细胞在效力和特性上也存在差异，这突显了建立全球统一的细胞分离与扩增标准的极端重要性，以保障治疗产品的可重复性和可靠性。
培养条件的优化：从实验室到临床的关键转化参数
体外培养条件是维持和塑造间充质干细胞功能的核心。传统科研中常用的胎牛血清因其存在病原体风险、免疫原性及批次差异等问题，不适用于临床级细胞生产。无血清、化学成分明确的培养基成为更安全、可控的替代选择。此外，培养环境中的氧浓度是另一个关键参数，模拟体内生理低氧条件（1%-7%）的培养，相较于常氧（20%），能更好地维持间充质干细胞的增殖、归巢、抗凋亡等治疗潜能，并减少其自发分化。
冷冻保存、细胞异质性与质量控制：确保临床产品的稳定性
冷冻保存与复苏过程会损害间充质干细胞的免疫抑制功能，并改变其输注后的体内行为，解冻后细胞需要一段恢复期才能完全恢复活性。此外，间充质干细胞产品存在固有的异质性，源于供体差异、组织来源及制备过程。为控制质量，研究正探索使用诱导多能干细胞来源的间充质干细胞以获得更均一的细胞群，并关注传代次数（长期扩增会导致功能衰退）和培养系统（如三维培养）对细胞特性的影响。同时，需通过流式细胞术等方法鉴别并排除可能混杂的成纤维细胞。因此，综合考虑并优化所有这些参数，制定标准化制备流程，是确保间充质干细胞疗法成功临床转化的基石。
移植途径
在临床试验中，间充质干细胞（MSC）移植采用了多种植入途径，主要途径是肝动脉，其次是静脉注射和门静脉注射（图4C）。也有临床试验尝试经脾内途径移植MSC。目前尚难断定哪种途径最佳。一项关于急性肝衰竭的研究表明，门静脉注射在修复肝损伤方面优于肝动脉注射、外周静脉输注和原位肝内注射。遗憾的是，目前尚无针对肝硬化的类似研究。因此，我们无法通过比较不同的研究得出结论。
考虑到便利性和副作用，静脉注射是最便捷、最安全的给药途径。然而，动物实验表明，约60%的细胞会积聚在肺部并被免疫系统清除。因此，如果采用静脉注射，则需要制备更多的细胞。门静脉、肝内和脾内注射可以更快地递送间充质干细胞，并避免脱靶效应。但是，我们应该考虑到每种注射途径的并发症。这些注射途径都需要手术，会造成创伤，并且部分患者会出现发热。患者的个体情况也需要考虑。因此，很难确定哪种给药途径是最佳的。如何选择注射途径应取决于每位患者的综合情况。
剂量
目前临床试验中间充质干细胞（MSC）移植的剂量选择极不统一。大多数临床试验根据患者体重进行MSC移植（0.5–4 × 10⁶/ kg），而其他临床试验则根据细胞数量（1 × 10⁷ – 5 × 10⁸个细胞）进行给药。MSC疗法是否应遵循其他药物的给药策略值得探讨。一些临床试验已着重研究了不同剂量的疗效，但尚未公布相关数据（NCT02705742、NCT03626090、NCT05080465、NCT05227846、NCT05155657）。然而，根据已发表的数据，我们可以看到，脾内注射1 × 10⁷个细胞即可对肝硬化患者产生明显的治疗效果，且疗效可持续6个月。
大多数临床试验采用单次移植间充质干细胞（MSCs）的方式，而另一些试验则采用多次移植的方式，每次移植2至4次，间隔时间各不相同。一项II期研究比较了单次移植和间隔一个月进行两次移植的效果。结果显示，单次移植和两次移植之间无显著差异。另一项研究表明，单次移植MSCs可改善肝功能，随访时间长达两年。但两年后未观察到显著的治疗效果。有报道称，在动物实验中，多次输注MSCs可能增强移植效果。基于这些研究，多次注射并延长间隔时间可能有利于提高MSCs的治疗效果。
患者病情
我们注意到，在临床试验和已发表的临床文章中，没有研究根据患者的病情进行分组。间充质干细胞（MSCs）的特性，包括迁移、分化和免疫调节，会受到其微环境的显著影响。MSCs与微环境，尤其是炎症微环境，存在大量的相互作用和串扰。因此，患者的微环境是临床试验中需要考虑的关键参数。肝硬化的病因、炎症程度、肝功能和治疗策略都会影响患者的微环境。值得一提的是，患者年龄是另一个已被证实会影响MSCs治疗效果的重要参数。
基于动物实验数据，我们还可以看到，宿主的年龄会对人骨髓间充质干细胞（hMDSC）介导的骨再生产生不利影响。大多数临床试验中，入组患者的年龄范围约为18-30岁至65-80岁（clinicaltrials.gov）。这一年龄跨度过大，导致同一组内不同年龄段患者的微环境存在显著差异。衰老微环境，包括衰老相关分泌表型（SASP），已被证实会损害移植的间充质干细胞（MSCs）的功能。如果将患者按较窄的年龄范围分组，我们可以获得更准确的结果。
我们之前的一项研究发现，慢性应激会抑制小鼠模型中MSCs的治疗效果。另一项研究表明，地塞米松（DEX）会消除MSCs对纤维蛋白沉积、血清胆红素、白蛋白和氨基转移酶水平以及T淋巴细胞浸润的治疗作用。综合考虑患者的各项情况和治疗效果，我们可以在间充质干细胞移植前评估患者是否适合接受间充质干细胞治疗。我们还可以采取措施，使患者保持最佳状态以接受间充质干细胞移植。
结论
间充质干细胞在肝纤维化中扮演矛盾的双重角色：既是病理参与者，也是治疗执行者。 一方面，肝脏内源性的间充质干细胞在慢性损伤的微环境中，可被转化为肌成纤维细胞或促进肝星状细胞活化，从而直接驱动纤维化进展。另一方面，外源性移植的间充质干细胞则展现出强大的治疗潜能，其通过分化为肝细胞、保护受损肝细胞、抑制星状细胞活化、分泌抗纤维化因子及进行免疫调节等多重机制，共同缓解纤维化并促进肝功能恢复。这种矛盾的核心在于细胞所处微环境的不同：长期的病理微环境重塑了内源性细胞的功能，而外源性移植则主动引入了一个修复性的调控力量。
未来的临床转化依赖于对细胞的精准优化和对治疗的个体化设计。 尽管基于间充质干细胞的疗法前景广阔，但将其真正转化为稳定有效的临床方案仍面临多重挑战。研究已探索出预处理、基因修饰、无细胞疗法等多种策略以增强疗效，但其安全性与有效性尚需进一步验证。同时，治疗的成功不仅取决于细胞本身（如来源、制备工艺），也高度依赖于临床应用的细节（如移植途径、剂量）以及患者的具体状况。因此，推动该领域发展的关键在于开展更多基础研究以优化细胞产品，并通过严谨的临床试验来确立个体化的治疗策略。
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