以“腎-三焦”系統(tǒng)詮釋間充質(zhì)干細(xì)胞實質(zhì)

張曉彤，趙月純，朱镕嘉，趙春華*，宋 坪*

1.中國中醫(yī)科學(xué)院 廣安門醫(yī)院 皮膚科，北京 100053； 2.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)學(xué)院 組織工程研究中心 干細(xì)胞新藥研發(fā)及臨床轉(zhuǎn)化研究北京市重點實驗室 (BZ0381)，北京 100005

間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cells，MSCs)是來源于胚胎發(fā)育早期中胚層的一種異質(zhì)性細(xì)胞群體，機體內(nèi)的MSCs包含自胚胎發(fā)育早期及之后不同發(fā)育階段的干細(xì)胞及分化后代[1]。其具有多系分化特性，以及平衡機體組織微環(huán)境、組織代謝及強大的免疫調(diào)控功能，是人體微環(huán)境調(diào)節(jié)的必要細(xì)胞組成部分，在生物治療領(lǐng)域具有廣泛臨床應(yīng)用價值。

隨著對其研究的深入，有學(xué)者從不同角度提出了MSCs的中醫(yī)理論內(nèi)涵，本團隊認(rèn)為，基于多系分化、免疫調(diào)節(jié)、生物活性物質(zhì)分泌、微環(huán)境代謝調(diào)控等多方面的作用，“腎藏精”可能代表干細(xì)胞及其微環(huán)境的調(diào)和狀態(tài)[2]，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合細(xì)胞生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)等現(xiàn)代研究[3]，認(rèn)為三焦為MSCs發(fā)揮作用的樞機以及存儲“激活”狀態(tài)MSCs的場所。在中醫(yī)理論中，腎與三焦在結(jié)構(gòu)與功能上密不可分，故此提出“腎-三焦”可能是MSCs系統(tǒng)的本質(zhì)，以腎為本源、三焦為樞機，本文旨在從“腎精為體、三焦為用”的角度詮釋MSCs系統(tǒng)的理論內(nèi)涵，對中西醫(yī)研究的共通性進行初步探索。

1 “腎-三焦”的理論依據(jù)

1.1 腎內(nèi)寄腎精

精，如《素問·金匱真言論》說：“夫精者，身之本也”，是由稟受于父母的生命物質(zhì)與后天水谷精微相融合而形成的一種精華物質(zhì)，是人體生命的本原，是構(gòu)成人體和維持人體生命活動的最基本物質(zhì)。其范圍包括先天之精、水谷之精、生殖之精及臟腑之精，是生命的構(gòu)成本原，出生之后，則是生長發(fā)育和生殖的物質(zhì)基礎(chǔ)。

腎為封藏之本，《素問·六節(jié)藏象論》說：“腎者，主蟄，封藏之本，精之處也”，精得藏于腎，依賴腎氣閉藏作用和激發(fā)作用的協(xié)調(diào)，發(fā)揮其生理效應(yīng)而不無故流失。腎精的構(gòu)成是以先天之精為基礎(chǔ)，加之部分后天之精的充養(yǎng)而化成。先天之精在胎兒時期就貯藏于腎，是腎精的主體成分。后天之精來源于水谷，由脾胃化生的精微物質(zhì)經(jīng)脾氣的傳輸作用源源不斷地輸送到各個臟腑組織，化為臟腑之精，在供給臟腑生理活動需要的同時，又將其剩余部分輸送于腎中，以充養(yǎng)腎的先天之精[4]。

1.2 腎與三焦相系

腎與三焦在人體部位、生理功能上均有密切聯(lián)系，《內(nèi)經(jīng)》就有“腎合三焦膀胱，三焦膀胱者，腠理毫毛其應(yīng)”的說法，《難經(jīng)》言：“腎間動氣也，……三焦之原”，此時期不僅形成了“左腎右命門”一說，還指出三焦根植于命門(腎)。后世大多認(rèn)可這一觀點，出現(xiàn)“三焦者，原氣之別使也”“三焦之根，出于腎中”“命門與三焦相表里”“腎與三焦相通”等諸多論述，張錫純更是提出“人之始生也，……中間一點動氣，似有脂膜繞護”，認(rèn)為三焦根植于腎中且通過命門相系[5]。

1.3 腎精靠三焦氣化發(fā)揮功能

基于上述中醫(yī)學(xué)整體觀念來看，腎與三焦影響廣泛，二者功能的發(fā)揮主要依賴于三焦氣化這一生理變化。三焦是全身水液上下輸布運行的通道，且水液的代謝作用依賴于三焦的氣化功能來實施[6]，三焦氣化，不僅包括對水液代謝協(xié)調(diào)平衡作用，更對五臟六腑均能起到調(diào)控作用，腎為先天之本，主蟄藏精，精化氣，氣分陰陽，均賴三焦氣化濡養(yǎng)五臟六腑調(diào)節(jié)營衛(wèi)、經(jīng)絡(luò)、內(nèi)外。上述貯藏之腎精由靜而動的化生和輸布，均不離三焦氣化的升降運動，故三焦氣化是“腎-三焦”輸布腎精的實現(xiàn)途徑。

2 間充質(zhì)干細(xì)胞系統(tǒng)的分布、形態(tài)和生理特性

本團隊提出了MSCs系統(tǒng)的理論概念，指出MSCs是一個復(fù)雜混合的細(xì)胞群體，包含了源自胚胎不同發(fā)育胚層和整個生長發(fā)育過程MSCs，它們通過三胚層多譜系分化、調(diào)控組織微環(huán)境及代謝平衡、調(diào)控免疫3大功能方式來維持組織更新、代謝、損傷修復(fù)和免疫平衡[7-8]。MSCs分布在周身結(jié)締組織中，即間充質(zhì)組織內(nèi)藏MSCs，MSCs靠周圍的間充質(zhì)組織發(fā)揮作用[9]。

2.1 MSCs系統(tǒng)的分化作用

MSCs具有分化成多種細(xì)胞類型的潛能，既可以分化成中胚層的脂肪細(xì)胞、骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、肌肉細(xì)胞和組織間連接細(xì)胞，也可以分化成為內(nèi)胚層的肺細(xì)胞和腸道上皮細(xì)胞等，以及外胚層的表皮[10]，并廣泛分布在腔隙及結(jié)締組織中發(fā)揮作用，與周圍微環(huán)境發(fā)生作用。能夠承擔(dān)組織再生、修復(fù)、免疫調(diào)節(jié)、因子釋放以及ATP供能等。

2.2 MSCs的生物信號釋放

MSCs旁分泌作用可以產(chǎn)生大量的可溶性細(xì)胞因子、趨化因子和生長因子等促進組織損傷的修復(fù)，通常被認(rèn)為是MSCs參與組織損傷修復(fù)的主要機制，MSCs還通過產(chǎn)生膜結(jié)合的小分子蛋白發(fā)揮作用，如整合素家族蛋白和黏附分子等，包括旁分泌因子和膜結(jié)合的小分子蛋白在內(nèi)的大量生物活性物質(zhì)協(xié)同作用形成一個綜合的復(fù)雜調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，可激活靶細(xì)胞內(nèi)多條信號通路[11-13]。

2.3 MSCs的免疫調(diào)控等其他作用

MSCs可產(chǎn)生多種免疫調(diào)節(jié)因子，不僅參與免疫反應(yīng)的調(diào)控，而且還參與炎性反應(yīng)的應(yīng)答和組織損傷修復(fù)等多個生物學(xué)進程[14-15]。如血管新生、抗凋亡、抗氧化、抗纖維化作用等，如急性腎損傷模型的研究中發(fā)現(xiàn)，血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)基因修飾的MSCs通過促進微循環(huán)，可顯著抑制細(xì)胞凋亡并促進正常細(xì)胞的增殖[16]。

3 “腎-三焦”系統(tǒng)為MSCs系統(tǒng)發(fā)揮作用的本質(zhì)

MSCs系統(tǒng)是以調(diào)控組織微環(huán)境及代謝平衡、免疫三大功能方式來維持組織更新、代謝、損傷修復(fù)和免疫平衡的，MSCs發(fā)揮功能的物質(zhì)、途徑、功能均與“腎-三焦”相互印證，具體體現(xiàn)在：與津液輸布相吻合的生物活性物質(zhì)和胞外囊泡釋放；與三焦氣化類似的表觀遺傳調(diào)控；與主持元氣相關(guān)的免疫調(diào)控、血管新生、抗凋亡、抗氧化、抗纖維化作用等。MSCs系統(tǒng)的分布和形態(tài)規(guī)律的中醫(yī)內(nèi)涵可概括為腎精為“體”，即以腎精為本源物質(zhì)，藏而不露；三焦為“用”，即通過三焦的氣化功能、通路作用，實現(xiàn)精、氣、血、津液的生化、輸布與代謝。

3.1 間充質(zhì)干細(xì)胞以腎精形式儲備

精一般以液態(tài)貯于臟腑之中或流動于臟腑之間，以腎精最為原始，化氣分陰陽以資五臟六腑。MSCs具有多系分化的潛能，可以分化為血管內(nèi)皮細(xì)胞、消化道上皮細(xì)胞、肺細(xì)胞、腸道上皮細(xì)胞、肌肉細(xì)胞等，更具備成脂、成骨和成軟骨等能力。《靈樞·經(jīng)脈》云：“人始生，先成精?！薄端貑枴り庩枒?yīng)象大論》亦載“腎主骨生髓”，提示“腎精”具有元初、生成其他物質(zhì)的特點。因此，在“生成性”這個意義上，腎精為先天之精，可“化血”、“化氣”及“滋五臟六腑陰陽”，是機體物質(zhì)基礎(chǔ)的本源，由此可見“腎精”可能為間充質(zhì)系統(tǒng)的生物本質(zhì)，為貯存的體現(xiàn)[17]。

3.2 間充質(zhì)干細(xì)胞以三焦樞機通行

人體幾乎所有的組織都含有MSCs，多種組織和器官中MSCs含量豐富，包括皮膚真皮層、胃腸道、肺部、泌尿系統(tǒng)、血管以及骨髓、脂肪、牙髓、臍帶和胎盤等幾乎所有器官和組織的黏膜，而三焦可分為人體上中下3個部分，包括上焦(心肺、頭面和上肢)、中焦(脾胃和肝膽)、下焦(大腸、小腸、腎、膀胱、女子胞、精室、下肢)，二者形態(tài)分布十分吻合。若因機體需要，在特定信號和局部微環(huán)境的刺激下通過調(diào)控基因的差異性表達，實現(xiàn)分化或是釋放生物活性物質(zhì)，發(fā)揮調(diào)節(jié)代謝、修復(fù)損傷和平衡免疫的功能時，在三焦氣化之下，伏藏之腎精及五臟陰陽充分調(diào)動，可通過三焦這一樞機通路進行物質(zhì)交換，隨氣之升降出入而轉(zhuǎn)化輸布，濡養(yǎng)周身，使有名無形的“動態(tài)”三焦發(fā)揮作用，然無論靜動，皆根于腎精的閉藏與腎氣的激發(fā)。

3.3 MSCs系統(tǒng)作用與三焦氣化的同理性

“腎-三焦”是對MSCs系統(tǒng)中醫(yī)屬性的分析，“腎-三焦”的物質(zhì)基礎(chǔ)是腎精的貯存，發(fā)揮途徑是以三焦氣化而發(fā)生“主持諸氣”為主，從而發(fā)揮腎精的作用。元氣根于腎，由腎精化生，依賴后天之精氣不斷滋養(yǎng)，通過三焦布達全身，從而化生五臟六腑之氣而發(fā)揮各自功能；只有腎精充盈，腎陽蒸騰氣化有度，元氣才能充沛；只有三焦通暢，升降出入條達，元氣才能得以布散，氣化才得以完成；若腎精虧虛，三焦不暢或衰退，則會有元氣虧虛之象。MSCs系統(tǒng)的運行，一方面依賴三焦發(fā)揮機體組織支架網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的支持和通路系統(tǒng)，一方面根植于腎精、腎氣發(fā)揮儲備、封藏和充養(yǎng)功能，其中，通路系統(tǒng)(三焦)為功能系統(tǒng)(腎)提供穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境和精微物質(zhì)運行的通路，該系統(tǒng)運行無虞方能實現(xiàn)“正氣存內(nèi),邪不可干”。

4 基于“腎-三焦”的MSCs治療策略

基于對二者分布、形態(tài)和功能的思考與討論，以中醫(yī)視角，疾病的本質(zhì)即正虛邪實，中醫(yī)扶正祛邪與MSCs的調(diào)節(jié)功能具有異曲同工之處[18]，項目組將MSCs的治療策略與中醫(yī)藥治則治法相結(jié)合運用于正虛為主、正虛邪實性疾病。若該系統(tǒng)運行失常，MSCs系統(tǒng)則動員腎精腎氣，分上中下三焦部位發(fā)揮功能，上焦以暢為要，中焦以順為衡，下焦以平為期[19]。

4.1 MSCs系統(tǒng)的三焦辨治及臨床應(yīng)用

上焦以暢為要，通達全身，MSCs主要治療心肺疾病及全身血管相關(guān)病變，腎精腎氣經(jīng)三焦布散于上焦，滋養(yǎng)宗氣，使心肺氣血周流，MSCs所分泌的細(xì)胞因子，經(jīng)三焦進入脈道成為血液的組成部分，隨血液運動于周身。如以人MSCs治療COVID-19，該病以邪氣侵襲上焦之肺、日久正虛緊隨為綱[20]，MSCs通過三焦氣化作用發(fā)揮扶正祛邪的功效，在以臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞(umbilical cord mesenchymal stem cells， UC-MSCs)輔助治療COVID-19，發(fā)現(xiàn)MSCs輸注能夠有效減輕炎性反應(yīng)，維持特異性抗體[21-22]，并在肺損傷小鼠模型中，發(fā)現(xiàn)MSCs通過上調(diào)kindlin-3信號維持免疫穩(wěn)態(tài)以改善COVID-19預(yù)后[23]。中焦以順為衡，主要適用于免疫性疾病，團隊?wèi)?yīng)用MSCs衍生的外泌體促進腸上皮再生治療小鼠炎癥性腸病[24],此時腎精腎氣經(jīng)三焦布散，滋養(yǎng)營氣，一方面使水谷精微中富有營養(yǎng)的物質(zhì)，化生血液，與血共行脈中，營養(yǎng)全身；另一方面其貫通上下、調(diào)節(jié)氣機，以致升降出入有度，發(fā)揮MSCs系統(tǒng)調(diào)節(jié)免疫平衡的作用。下焦以平為期，主要發(fā)揮修復(fù)再生作用，以治療損傷和衰老相關(guān)疾病，先天腎精化生元氣，推動人體的生長和發(fā)育，且溫煦與激發(fā)各個臟腑、經(jīng)絡(luò)等組織器官的生理活動，團隊以同種異體骨髓間充質(zhì)基質(zhì)干細(xì)胞移植治療耐藥性原發(fā)性膽汁性肝硬化患者，治療后患者血清ALT、AST、γ-GT和IgM水平較基線明顯下降[25]，即發(fā)揮了MSCs的修復(fù)、更新和再生作用，達到陰平陽秘的狀態(tài)。

若疾病無明確一焦，亦可三焦共同施治，本團隊研究發(fā)現(xiàn)銀屑病患者AMSCs對Th17/Treg平衡的調(diào)節(jié)能力較健康人AMSCs減弱[26]，及健康A(chǔ)MSCs能改善角質(zhì)形成細(xì)胞炎性反應(yīng)模型的炎性因子水平[27]。上述研究以MSCs治療銀屑病，即是考慮肺主皮毛從上焦，日久及腎從下焦，根據(jù)其正邪交織、虛實夾雜的病機特點[28]，發(fā)揮MSCs溫陽益氣之功。

4.2 補腎及益氣中藥對MSCs系統(tǒng)的調(diào)控

當(dāng)MSCs系統(tǒng)出現(xiàn)異常，中藥能夠通過多種機制調(diào)控MSCs的增殖、分化、旁分泌、遷移等，以實現(xiàn)“腎-三焦”對疾病狀態(tài)的MSCs系統(tǒng)的調(diào)控作用。研究發(fā)現(xiàn)補腎類中藥單體桃葉珊瑚苷和清熱解毒中藥單體射干苷可顯著抑制LPS誘導(dǎo)的脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞(adipose derived mesenchymal stem cells，AD-MSCs)的炎性反應(yīng)[29]，補氣藥單體黃芪甲苷可促進AD-MSCs增殖，且以黃芪甲苷干預(yù)銀屑病AD-MSCs時，TLR3、TLR4的上調(diào)具有顯著差異[27]。黃芪甲苷處理后的AD-MSCs更好地保護和激活了紫外線作用誘導(dǎo)的衰老真皮成纖維細(xì)胞，更顯著抑制光老化成纖維細(xì)胞中MMP1蛋白的表達，提高PC-I蛋白的表達，以及下調(diào)P53蛋白表達水平。黃芪甲苷處理后的AD-MSCs具有更強的減少光老化模型小鼠背部皮膚的皺紋，增加皮膚彈性，更顯著增加裸鼠真皮厚度、膠原含量和微血管密度[30]。

5 小結(jié)

“腎-三焦”是對MSCs系統(tǒng)中醫(yī)屬性的探討，“腎-三焦”的物質(zhì)基礎(chǔ)為腎精的貯存，發(fā)揮途徑是以與三焦氣化為主，形成“腎精為體、三焦為用”的MSCs系統(tǒng)理論內(nèi)涵和治療策略。