干细胞治疗终末期肝病：基于25项研究的现状、机制与未来的挑战及机遇

2025年11月28日，国际期刊《Stem Cell Research&Therapy》发表题为《间充质干细胞疗法治疗终末期肝病：挑战与机遇》的综述文章。系统汇总25项相关临床前与临床研究，深入阐明其作用机制，并剖析当前面临的挑战与未来发展方向[1]。

目前治疗肝脏疾病的干细胞种类有哪些？

目前用于肝脏疾病治疗的干细胞主要包括肝脏来源干细胞、胚胎干细胞、诱导多能干细胞和间充质干细胞。表1总结了五类干细胞的主要优势与局限性，图1则直观比较了它们的来源。

图1：不同的干细胞来源

 

表1：各类干细胞的优势和局限性

1. 肝脏来源干细胞：内源性再生潜力与临床瓶颈

胆道干细胞和肝脏干细胞具有显著的再生潜力，能分化为肝细胞、胆管细胞等。临床研究已证实胎源性造血干细胞可改善肝功能，但胆道干细胞移植效率低于20%，且侵入性方法难以临床转化，亟需突破扩增与功能成熟的技术瓶颈。

2. 胚胎干细胞：多能性潜力与安全伦理困境

胚胎干细胞具有无限增殖与多向分化能力，能分化为肝细胞样细胞。然而，其临床应用面临致瘤风险、基因组不稳定性及移植后免疫排斥问题。此外，使用人类胚胎所引发的伦理争议也严格限制了其发展。

3. 诱导多能干细胞：患者特异性优势与致瘤风险挑战

诱导多能干细胞（iPSCs）通过重编程体细胞（如成纤维细胞）生成，避免了使用胚胎的伦理问题和免疫排斥，因为可生产患者特异性细胞。iPSCs能分化为功能性的肝细胞样细胞，并在体内整合到肝实质中。

但临床应用挑战包括畸胎瘤形成风险、重编程异常导致分化能力受损，以及使用病毒载体可能引起基因组整合和转基因重新激活。尽管安全性问题未完全解决，iPSCs已在肝病模型构建和药物筛选中取得进展，尤其在预测肝毒性方面有价值。

4. 间充质干细胞：多源获取与免疫调节的治疗前景

间充质干细胞（MSCs）来自多种组织如骨髓、脂肪和脐带，具有免疫豁免特性（低表达MHC分子）、强大增殖和多系分化能力。它们已用于治疗移植物抗宿主病和炎症性疾病，并在终末期肝病（如失代偿性肝硬化和急性加重型慢性肝衰竭）中显示出潜力，能迁移至损伤部位参与修复。

截至2023年底，已有超过1000项相关临床试验注册，证实其在移植物抗宿主病、系统性红斑狼疮等疾病中的治疗潜力，对终末期肝病同样展现出应用前景。

优势互补与临床转化之路：总体而言，这些干细胞种类各具优势和挑战：肝脏来源干细胞更贴近生理再生但效率有限；胚胎和诱导多能干细胞多能性强但安全风险突出；间充质干细胞免疫调节能力好但需个体化应用。

未来研究需聚焦于提高移植效率、降低致瘤风险和优化患者选择，以推动干细胞疗法在肝脏疾病治疗中的临床转化。

间充质干细胞治疗终末期肝病的临床试验和动物研究

本综述重点关注间充质干细胞在终末期肝病中的作用与治疗效果。通过PubMed数据库检索，共发现62项相关临床试验及自2005年以来的906项动物研究。表2与表3系统汇总了其中具有代表性的15项临床试验与10项动物研究。

表2：15项关于间充质干细胞治疗终末期肝病的临床研究

针对间充质干细胞（MSCs）在肝脏疾病中的应用，已开展了大量临床研究，主要集中在试验设计、细胞来源、注射途径、患者人群和治疗结果等方面。基于这些方面，我们回顾了2007年至2021年间总结MSCs在肝脏疾病治疗中应用的15篇文章（表2）。

临床试验显示安全性及初步疗效

共纳入15项研究，包括4项病例系列研究、6项病例对照研究和5项随机对照试验（RCT）。这15项临床研究共纳入754名患者，涵盖失代偿性肝硬化、急性加慢性肝衰竭、自身免疫性肝炎等多种疾病类型。细胞来源以骨髓间充质干细胞为主，其次为脐带与脂肪来源。输注途径多为外周静脉。

值得关注的是，所有研究均未报告严重不良事件，14项研究显示患者肝功能与生活质量得到改善，具体体现为胆碱酯酶升高、总胆红素下降及MELD评分改善。部分研究还观察到肝纤维化减轻、生存率提高及并发症减少。

动物研究揭示疗效优化新策略

近年来，间充质干细胞（MSCs）的临床研究逐渐减少，动物研究的报道则越来越多。我们总结了2005年至2014年间发表的10篇关于MSCs治疗肝衰竭或肝纤维化动物模型的文章（表3）。越来越多的研究采用联合疗法、预处理或修饰MSCs，表明人们正努力克服MSCs的某些局限性并提高其治疗效果。

表3：十项关于间充质干细胞治疗终末期肝病的临床前动物研究

系统化模型与多样化细胞来源：研究多采用四氯化碳、二甲基亚硝胺等诱导的大鼠或小鼠肝纤维化模型，并使用小鼠或人源的骨髓、脐带、华通氏胶间充质干细胞。初步证据提示，骨髓来源细胞可能因高表达基质金属蛋白酶而具备更强抗纤维化潜力。

尾静脉注射被验证为最优途径：研究表明，尾静脉注射在促进细胞定植和改善纤维化方面优于腹腔与肝内注射，其机制可能与调节IL-10等因子有关。

创新策略突破疗效瓶颈：为提高细胞存活与归巢效率，研究尝试了IL-6预处理、抗氧化剂处理、基因过表达CCR2、PEG修饰等多种方法，显著提升了治疗效果，标志着该领域向精准、高效的新一代疗法演进。

总之，所有这些研究结果表明，间充质干细胞疗法对肝病患者安全有效，并能改善肝功能。然而，必须承认，目前单纯的间充质干细胞注射疗法已无法满足临床需求。幸运的是，众多研究人员正积极应用新技术和创新方法，在科学进步的推动下，为该领域注入新的活力，并推动其发展。

间充质干细胞治疗终末期肝病的核心机制

针对MSC在终末期肝病（ESLD）中的治疗机制，我们基于25项临床和临床前研究总结了以下四种核心机制（图2）。需要强调的是，这些机制具有协同作用，动态相互作用，共同改善肝功能并延缓疾病进展。

图2：MSC在终末期肝病中的核心机制

1. 抗纤维化机制：间充质干细胞主要通过抑制肝星状细胞的活化与促进细胞外基质降解来发挥核心抗纤维化作用。当肝细胞受损时，会激活肝星状细胞，后者增殖并大量分泌胶原蛋白等细胞外基质，导致肝纤维化。

研究表明，间充质干细胞能通过旁分泌作用，释放肝细胞生长因子、基质金属蛋白酶等因子，直接抑制肝星状细胞的活化，甚至诱导其凋亡。同时，它们还能上调胶原降解酶（如MMP-13）的表达，并抑制其抑制剂（TIMP-1），从而双向作用，有效逆转已有的纤维化沉积。

2. 免疫调节机制：间充质干细胞拥有强大的免疫调节能力，通过调节肝内免疫细胞和分泌抗炎因子来减轻肝脏炎症。它们能促使促炎的M1型巨噬细胞向抗炎的M2型转化，抑制树突状细胞的成熟与促炎功能，并调节T淋巴细胞亚群的平衡（如提高Treg/Th17比例）。这一系列作用创造了一个抗炎、促修复的微环境，从根源上缓解了驱动肝纤维化和损伤的过度免疫反应。

3. 促进肝脏再生机制：间充质干细胞通过其旁分泌特性分泌大量的营养因子、生长因子和抗凋亡介质，为肝脏再生提供支持。这些分泌物能够直接刺激体内残存的肝细胞增殖，并改善损伤部位的微环境，促进血管生成和组织修复。

此外，尽管早期看法认为它们能直接分化为肝细胞，但目前认为，通过优化策略（如基因改造或预处理）来提升间充质干细胞向损伤部位的“归巢”效率，是增强其促进再生效果的关键。

4. 抗氧化机制：间充质干细胞通过其独特的抗氧化作用，从上游干预肝损伤的进程。它们能够直接向受损的肝细胞“捐赠”健康的线粒体或抗氧化酶（如超氧化物歧化酶），以清除过量的活性氧。

同时，它们还能激活肝细胞自身的抗氧化防御通路（如Nrf2通路）。通过恢复细胞的氧化还原平衡，间充质干细胞有效减轻了氧化应激对肝细胞的直接损伤，并间接抑制了由氧化应激触发的炎症和星状细胞活化，从而在多个层面实现肝脏保护。

总而言之，这四大机制并非孤立，而是相互关联、协同作用的：抗氧化是上游的基础保护；免疫调节消除了中游的炎症驱动；抗纤维化直接逆转病理结构改变；而促进再生则负责下游的功能修复，共同构成了间充质干细胞治疗肝病的综合疗法基础。

提高间充质干细胞治疗肝病疗效的方法有哪些？

尽管间充质干细胞（MSC）移植为终末期肝病（ESLD）提供了一种替代治疗策略，但由于细胞植入效率低下，其广泛应用仍受到限制。提高细胞植入效率对改善MSC在肝脏疾病中的治疗效果至关重要。因此，我们总结了目前的策略，包括低氧预处理、药物预处理、基因修饰和细胞因子预处理，这些策略旨在增强MSC的生存能力和归巢能力，从而改善基于MSC治疗的细胞植入率和治疗效果。

第一，通过“预激”策略增强功能：“预激”或预处理是提高间充质干细胞疗效的关键策略，旨在克服其天然功能有限和在体内存活率不高的瓶颈。具体而言，使用促炎介质（如IFN-γ、TNF-α、IL-1β等）预先激活间充质干细胞，可以显著增强其治疗能力，使处理后的细胞表现出比原始状态更强大的修复特性。

第二，利用细胞因子预处理改善归巢：细胞因子预处理专注于解决间充质干细胞向肝脏损伤部位迁移和定植（即“归巢”）效率低下的问题。研究证实，使用IL-1β或TGF-β1等细胞因子进行预处理，能上调间充质干细胞表面CXCR4、CXCR3等趋化因子受体的表达，从而像为其装上“GPS”一样，显著增强它们向受损肝组织的定向移动能力，进而提升抗炎与修复效果。

第三，应用低氧预激提升存活与抗衰：低氧预激通过模拟体内真实的低氧环境来提前“训练”间充质干细胞。这种方法不仅能增强细胞分泌肝细胞生长因子、血管内皮生长因子等有益因子的能力，还能通过促进自噬和下调衰老相关蛋白（如p16、p53）来有效延缓细胞衰老，从而全面提高间充质干细胞在移植后的存活率和长期治疗效力。

第四，采用药物预激抵抗氧化应激：药物预激主要利用具有抗氧化或抗炎特性的药物来保护间充质干细胞。例如，用还原型谷胱甘肽、褪黑素或中药方剂十全大补汤进行预处理，可以帮助细胞抵抗移植后微环境中高活性氧所致的氧化损伤，减少细胞凋亡，维持其干性和增殖能力，最终增强其在肝纤维化等模型中的治疗效果。

第五，进行基因修饰实现精准靶向：基因修饰是通过技术改造间充质干细胞的基因组成，以赋予其更优越的治疗特性。核心策略之一是上调特定趋化因子受体（如CCR7、CXCR5）的表达，使间充质干细胞能够更精准地“导航”至病变肝脏。经过此类基因工程改造的间充质干细胞，成为一种能够主动靶向损伤部位的、更高效的治疗实体。

第六，借助病毒或核酸技术表达治疗性蛋白：此方法通过病毒载体或mRNA/DNA转染技术，使间充质干细胞成为持续分泌特定治疗蛋白的“微型工厂”。例如，让间充质干细胞过表达硫氧还蛋白-1以增强抗氧化能力，或表达IL-12、干扰素-γ以赋予其抗肿瘤活性。这种策略极大地扩展了间充质干细胞的应用范围，使其从单纯的修复细胞转变为多功能治疗载体。

第七，结合生物材料塑造功能性微环境：这是一种创新性的体内许可策略，利用载有活性因子（如BMP-2）的生物材料在体内创造一个可控的炎症微环境。当间充质干细胞被招募至该环境并被“激活”后，其免疫调节功能（如促进巨噬细胞向M2型极化、诱导调节性T细胞产生）会得到显著增强，甚至能形成表观遗传记忆，从而获得持久且强大的治疗效果。

间充质干细胞治疗终末期肝病的困境与机遇

困境：疗效不确定性与生物学瓶颈

间充质干细胞疗法面临的核心困境在于其疗效的不确定性和变异性。与肝移植（一年存活率约90%，五年约80%）这一成熟且疗效确切的“金标准”相比，间充质干细胞疗法尚缺乏大规模III期随机对照试验证实其能持续提高患者长期生存率。

其根本原因在于关键的生物学瓶颈：体内归巢效率极低。静脉输注后，绝大多数细胞会滞留于肺部并在24小时内被清除，无法有效到达肝脏并长期存活定植。这导致其疗效主要依赖旁分泌和免疫调节等间接作用，而非最初期待的直接分化为功能肝细胞，从而限制了疗效的稳定性和强度。

机遇：作用机制的新认知与“细胞药物”化

尽管归巢困难，研究揭示了间充质干细胞发挥作用的独特新机制，这反而成为其发展的机遇。研究发现，即使间充质干细胞迅速发生凋亡，其释放的凋亡小体被巨噬细胞等免疫细胞吞噬后，也能诱导后者向抗炎、促修复的M2表型极化，并通过表达MMP12等基质降解酶来促进纤维化消退。这一发现将研究焦点从“细胞植入”转向“细胞作为精密药物”的范式，即不必强求细胞长期存活，而是最大化其短暂存在时的免疫调节与信号释放功能。

机遇：前沿技术赋能，提升疗效与精准性

为克服困境，一系列前沿技术策略展现出巨大潜力。这包括：

• 基因工程：通过改造间充质干细胞，使其过表达特定趋化因子受体（如CXCR4）以增强归巢能力，或使其持续分泌治疗性蛋白（如IL-12、干扰素-γ用于抗肿瘤；硫氧还蛋白-1用于抗氧化），将其升级为“靶向给药系统”。

• 联合策略：将间充质干细胞与IL-6等细胞因子联合使用，或将其与纳米生物材料/石墨烯支架结合，旨在改善细胞存活、提供支撑并实现生长因子的可控释放，从而协同增强治疗效果。

机遇：临床研究突破，指明精准给药方案

最近的剂量递增临床研究取得了关键突破，开始回答“如何用药”这一核心问题。研究证实，高剂量（每次数亿细胞）、重复（连续三周每周一次）静脉输注的方案在失代偿性肝硬化患者中安全可行，并能诱导出强烈的、由特定单核细胞（如MX1+单核细胞）介导的免疫调节效应。

该研究首次在人体中明确了剂量-时间-效应关系，为设计大规模II/III期临床试验提供了至关重要的科学依据和优化给药策略，极大地增加了间充质干细胞疗法未来被纳入临床指南的可能性。

总结

间充质干细胞治疗终末期肝病正处关键转折点。其当前困境在于疗效确定性不足与生物学特性限制；而未来机遇则源于对作用机制的深化认知、基因与材料技术的赋能以及临床给药方案的突破。

未来的成功，必将依赖于充分利用这些机遇，通过精准的工程化改造与优化的临床策略，最终将其转化为一种可靠、高效的“活细胞药物”，为终末期肝病患者带来新的希望。