骨髓间充质干细胞(BMSCs)是存在于骨髓中一类具有多向分化潜能和自我复制更新能力的干细胞。近年来，随着免疫学和移植学的发展，BMSCs因其免疫学特性成为了研究热点。
间充质干细胞(MSCs)来源于中胚层，广泛存在于结缔组织和器官间质中，如皮肤、脂肪、肌肉、骨骼、成人外周血等，其中以骨髓组织中含量最为丰富[1]。研究发现，BMSCs不仅具有骨髓基质细胞的特性，能够支持体外造血和促进体内造血功能重建；还具有多向分化潜能和自我复制更新能力，在特定的培养条件下可增殖并被诱导分化成包括成骨细胞、成软骨细胞、脂肪细胞、骨骼肌细胞、心肌细胞、神经细胞等组织细胞[2]。BMSCs可表达多种表面抗原，如造血细胞标记(CD4、CD5)、内皮细胞标记(CD31、VWF，以及SH－2、SH－3、SH－4、CD29、CD44、CD49、CD54、CD71、CD90、CD106、CD166等)，但目前尚未发现其特异性标记[3]。另外，BMSCs还可分泌多种细胞因子，如白细胞介素(IL)(1a、6、7、8、11、12、14、15)，以及粒细胞－巨噬细胞集落刺激因子(GM－CSF)等。在目前的实验研究中，通常根据国际细胞治疗学会间充质及组织干细胞委员会的3条最低标准[4]来进行MSCs的鉴定：(1)在标准培养条件下具备对塑料底物的贴附性；(2)高表达CD105、CD73、CD90(阳性率>90%)，同时低表达CD45、CD34、CD14或CD11b、CD79α、CD19和人类白细胞抗原(HLA)－DR(阳性率≤2%)；(3)在体外培养条件下，可诱导分化为成骨细胞、脂肪细胞及成软骨细胞。
免疫原性是指抗原能刺激特定的免疫细胞，使之活化、增殖、分化，并最终产生免疫效应物质抗体和致敏淋巴细胞的特性。然而有研究证实，BMSCs不表达组织相容性复合体(MHC)－Ⅱ类分子和细胞膜表面糖蛋白(Fas)配体，亦不表达共刺激分子(B7－1、B7－2、CD40和CD40L)而表达低水平MHC－Ⅰ类分子[1]，因此不激活异基因活化的T淋细巴细胞，具有低免疫原性[5]，从而为异体(种)BMSCs移植提供了可能性。
(1)BMSCs抑制T细胞增殖：体外试验已证明[5]，BMSCs能够抑制混合淋巴细胞反应(MLR)中或丝裂源PHA刺激引起的淋巴细胞的增殖。在MLR的初始阶段或在反应进行的第3天加入MSCs，能够显著抑制进行中的异基因MLR，使其增殖活性下降50%以上。且这种抑制是剂量依赖性的，即抑制作用随MSCs数量的增加而增强，小剂量则经常会促进淋巴细胞的增殖[6]。BMSCs对淋巴细胞增殖反应的抑制作用与其来源无关，不受HLA制约，BMSCs不论来源于与刺激细胞、效应细胞相同的供体或是无关供体，都具有抑制作用[7]。实验研究表明，这一抑制作用是通过阻止淋巴细胞有丝分裂完成的，而非诱导其凋亡，其主要通过细胞间直接接触以及BMSCs产生的可溶性分子如转化生长因子β1(TGF－β1)、肝细胞生长因子(HGF)、吲哚胺2，3－二氧化酶 (IDO)、前列腺素E2(PGE2)、白细胞介素6(IL－6)发挥作用[7,8]。(2) BMSCs对调节性T细胞的影响：调节性T细胞(Treg )是一类调节体内自身免疫反应性的T细胞亚群，主要表现为免疫应答负调节，其中自然调节性T细胞(nTreg)主要为CD4＋CD25＋Treg，另外还有部分为CD8＋Treg。在BMSCs与T细胞共培养实验中[8]，可发现T细胞数量明显减少，而CD4＋CD25＋Treg和CD8＋Treg比例增高，提示BMSCs可通过上调Treg从而发挥其对T细胞增殖的抑制作用。(3)BMSCs对细胞毒性T细胞的影响：细胞毒性T细胞(Tc或CTL)主要由CD8＋T细胞分化而来，主要通过与靶细胞直接接触而发挥其杀伤作用。体外试验提示，BMSCs对CTL的作用受加入时间的影响，在MLR反应开始即加入BMSCs，能够显著抑制CTL细胞介导的胞溶作用；但若延迟加入BMSCs，则CTL的细胞毒性作用不受影响[6,9]。
树突状细胞(DC)是专职抗原呈递细胞(APCs)，是混合淋巴细胞反应的始动细胞，对T细胞的增殖具有重要作用。体外试验共培养BMSCs和DC发现，BMSCs能够通过抑制IL－1和CD40配体从而抑制DC的分化和成熟[9]，干扰DC的内吞功能，减少DC分泌IL－12和肿瘤坏死因子－α(TNF－α)[8]，下调DC表面抗原如CD86、CD83的表达，从而使其刺激同种异体的T淋巴细胞增殖的能力减低。
BMSCs可抑制白细胞介素－2(IL－2)诱导的自然杀伤(NK)细胞增殖，其机制可能为BMSCs表达的低水平MHC－Ⅰ分子和能识别NK细胞杀伤抑制受体的配体，但是IL－2激活的NK细胞也可以有效杀伤MSCs[10]。
由于BMSCs特有的免疫学及生物学特性，即具有低免疫原性和免疫调节作用并且能够自我复制更新、具备多向分化潜能，使其在组织器官移植、组织损伤修复及自身免疫性疾病的治疗等广泛的临床应用中受到诸多学者的重视，进而进行了大量的临床研究。
异基因造血干细胞移植是治疗多种恶性血液病的有效方法，然而，移植后常发生的移植物抗宿主疾病(GVHD)有很高的发病率和致死率。目前，临床上主要通过体内去除T细胞、应用免疫抑制剂及糖皮质激素等方法防治GVHD，然而，其发病率仍高达40%～60%，是患者造血干细胞移植后非复发死亡的主要原因之一。
von Bahr等[13]在对23例应用BMSCs治疗急性移植物抗宿主病(aGVHD)的患者随访中发现，早期阶段应用BMSCs治疗的患者1年存活率(75%) 远高于后期阶段应用的患者(21%)，表明早期应用BMSCs能够提高患者的生存率。然而，Ning等[14]的临床随机试验发现，造血干细胞与3.5×105/kg BMSCs共移植，aGVHD的发生率下降，但恶性血液病的复发率明显升高。Liu等[15]的临床随机对照试验结果显示，与对照组相比，应用了(3～5)×105/kg BMSCs与造血干细胞共移植的实验组其aGVHD的累计发生率和白血病的复发率并无明显差异。因此，应用BMSCs或可成为防治aGVHD的一种潜在的新疗法，然而具体应用剂量、方法等仍需进行更多的临床研究。
慢性移植物抗宿主病(cGVHD)是造血干细胞移植后的晚期主要并发症，发生率约为60%～80%，常累计皮肤、口腔、眼、肝脏等靶器官。多项针对累及不同靶器官的cGVHD患者采取输注BMSCs治疗的临床研究结果显示，输注BMSCs后患者的临床症状可以得到部分缓解甚至完全缓解，且对于免疫抑制剂的依赖性减少，这为治疗cGVHD提供了新的研究方向。
器官移植是治疗器官衰竭终末期患者最有效的方法，然而术后可能出现的排斥反应和终生应用免疫抑制剂可能发生的并发症使其治疗效果受到影响。BMSCs因其免疫抑制作用，使其在诱导移植物免疫耐受方面具有巨大的潜能，以期抑制排斥反应并减少免疫抑制剂的用量。
BMSCs在肾移植中的作用已得到研究证实。Hara等[16]的研究表明，MSCs可减轻肾脏在移植过程中因缺血引起的炎症反应，从而有利于移植物存活。Wang等[17]的研究同样表明，输注MSCs可显著改善由于缺血再灌注引起的超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH－Px)的活性降低，从而有利于改善缺血再灌注造成的急性肾衰竭。
与肾移植相同，在肝移植中同样会因缺血再灌注及术后排斥出现肝脏损伤，输注MSCs则会通过促进肝细胞再生、改善肝脏微循环从而修复损伤，改善功能。马迪等[18]在对部分肝移植模型的研究中，通过BMSCs干预组[30%血小板(PLT)＋BMSCs]和对照组(30%PLT)比较发现，干预组较对照组一周存活率显著提高(58.3%，16.7%)，且细胞周期蛋白(Cyclin) D1和增殖细胞核抗原(PCNA)表达上调、肝细胞和肝窦内皮细胞结果基本完好。Wan等[19]的实验发现，与空白对照组相比MSCs干预组的IL－2、谷氨酸－丙酮酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)和总胆红素(TBIL)水平显著下降，而IL－10水平升高，提示MSCs能够保护肝脏移植物。
BMSCs在皮肤移植中也可起到有利作用，这可能与其能够抑制免疫细胞增殖及免疫排斥相关细胞因子的分泌有关。孟宝玺等[20]在小鼠的皮肤移植实验中，通过空白对照组、给予受体环磷酰胺组(CP组)、给予受体SD大鼠BMSCs组(SD－SMSCs组)以及给予受体CP＋SD－SMSCs组比较发现，CP＋SD－BMSCs组皮肤移植物存活时间较其他3组明显延长，说明单纯给予BMSCs的效果要优于单纯给予免疫抑制剂，且两者联合效果更佳。Hao等[21]对异品系小鼠皮肤移植实验发现，人胎盘间充质干细胞(PMSCs)可抑制皮肤移植免疫排斥，延长存活时间，且胎儿来源的PMSCs效果优于母体来源的PMSCs，这可能与fPMSC高表达CD200有关。BMSCs在其他组织及器官移植中的有利作用也已经有实验验证。
BMSCs的多向分化潜能和自我复制更新能力为临床上组织再生治疗提供了巨大的可能，并已在心血管、肝脏、肾脏、神经系统、呼吸系统和骨、软骨等疾病中得到实验验证。(1)心血管疾病：MSCs修复心血管损伤的机制可能包括：直接分化为心肌细胞、诱导内源性心肌干细胞分化、与原生心肌细胞融合和MSCs旁分泌信号。MSCs主要通过4条途径输入心脏：静脉、经冠脉、经导管心内膜和直接心外膜输注。而通过对猪心肌梗死模型进行实验比较经冠脉、心内膜及心外膜3种输注途径的治疗效果，结果显示3种途径均可改善急性心肌梗死(AMI)后心功能，但经冠脉途径效果欠佳。Hare等[22]对39例急性心肌缺血患者经静脉输注MSCs后随访发现，患者室性心律失常发生率有效降低、肺功能和左心室射血分数提高。 Williams等[23]对8例慢性心肌缺血患者经心肌内注射MSCs后随访发现，治疗区域的心肌发生重构且具有可收缩性。(2)肝脏疾病：BMSCs可通过向肝细胞和肝样细胞分化、促进肝细胞再生及分泌相关细胞因子等途径修复肝脏损伤。何金秋等[24]对39例终末期肝病患者行自体BMSCs移植治疗后随访8周发现，患者临床症状得到不同程度的改善，且ALT下降，白蛋白、胆碱酯酶活力、胆固醇、凝血酶原活动度升高，肝功能储备评分(CTP)－B级和CTP－C级评分、终末期肝病模型评分均降低，且均未发现严重并发症。Wang等[25]对7例难治性原发性胆汁性肝硬化患者给予间隔静脉输注阳离子(UC)－MSCs3次后随访48周，结果显示，患者临床症状得到改善，ALP和GGT水平显著下降。(3)肾脏：BMSCs移植可通过分化为肾小球、肾小管细胞及旁分泌机制等对修复肾脏损伤，其对肾脏疾病的治疗多停留在试验阶段，研究对象主要为动物模型，涉及到的肾脏疾病主要包括IgA肾病及一些继发性肾脏疾病，如糖尿病肾病、狼疮性肾炎、淀粉样变肾损害等[26]。(4)神经系统：BMSCs能够诱导分化为神经细胞和神经干细胞，且能够分泌神经营养因子从而减少神经细胞凋亡、促进血管以及轴突等再生，从而修复受损神经组织。刘静等[27]对38例采用UC－MSCs治疗脊髓小脑性共济失调(SCA)的患者随访研究发现，治疗总有效率为84.6%，患者行走不稳、上肢精细动作障碍、眼球运动障碍等临床症状得到改善，肝功能储备评分(ICARS及ADL评分)明显降低。(5)呼吸系统：BMSCs对肺的保护作用可能与其可分化为多种肺功能细胞，如肺泡上皮、支气管上皮、血管内皮以及肌成纤维细胞， 且能够抑制炎症反应，调控辅助性T细胞(Th)1/2平衡向Th2偏移有关。另外，Wang等[28]对鼠肺动脉高压(PAH)肺血管重构模型研究发现，BMSCs移植可改善肺小动脉管壁厚度指标、肺非肌性小动脉肌化程度、放射性肺泡计数及肺超微结构，另外BMSCs可在肺内定植，分化形成大量新生血管并构成侧支循环，使肺动脉重构得到有效逆转。(6)骨、软骨：BMSCs可诱导分化为成骨细胞和成软骨细胞，能够修复骨、软骨的缺损，已有临床研究采用患者自体BMSCs回植治疗骨折不愈合或骨缺损，应用BMSCs的生物材料也已开展研究。
系统性红斑狼疮(SLE)是一种累及多脏器的自身免疫性疾病，目前缺乏有效的治疗方案，而理论上MSCs可用于其治疗。张华勇等[29]在对采用MSCs移植治疗的11例SLE患者随访1～13个月后发现，所有患者均无移植相关并发症，且SLE疾病活动评分(SLEDAI)、24 h尿蛋白定量、抗核抗体滴度明显下降，血清补体C3明显升高，2例肾功能不全患者血肌酐轻度下降，5例低蛋白血症患者血清白蛋白上升，表明BMSCs移植治疗难治性SLE的有效性。
类风湿性关节炎(RA)以关节病变为主，多反复发作，致残率较高，预后不良，目前还没有很好的根治方法。王黎明等[30]对180例RA患者进行了分组临床对照研究，细胞治疗组(常规药物治疗＋静脉输注UC－MSCs)与对照组(常规药物治疗)相较，血常规、肝肾功能、血脂检测均在正常范围内，类风湿评分(DAS28评分、HAQ评分、ACR20评分)、B细胞、类风湿因子明显下降，IL－4和Treg明显上升，γ－干扰素、抗CCP抗体和IL－17水平变化不大。表明UC－MSCs可减轻和缓解RA的临床实验指标及症状，这可能与UC－MSCs能够使体内Th1/Th2趋于平衡、Treg升高相关。在他们的另一项相关研究则发现，对RA患者给予UC－MSCs治疗后，与发病相关的部分炎症因子出现下调。
另外，BMSCs在治疗多发性肌炎/皮肌炎、干燥综合征、系统性硬化症等自身免疫性疾病中的有效性也已经得到文献支持。
BMSCs因其多向分化潜能、自我复制更新能力以及免疫调节作用，使其在组织器官移植、多种难治性疾病等临床应用中具有巨大的潜力，大量临床试验结果也证实了这一点，然而其临床应用研究尚存在样本较小、随访时间较短等问题，其有效性和安全性等问题仍需进一步的研究。
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