肝纤维化（hepatic fibrosis, HF）是肝脏对慢性炎症、坏死或其他损伤的修复反应，肝硬化（liver cirrhosis, LC）则是肝纤维化的终末结局。其主要特征是以胶原为主的细胞外间质（extracellular matrix, ECM）合成增多，降解减少，从而引起ECM过度沉积。肝星状细胞（hepatic stellate cells,HSCs）是肝脏合成ECM的主要来源细胞，HSCs经过活化、增殖、黏附和迁移等过程，表达多种信号转导蛋白，合成大量以Ⅰ、Ⅲ型胶原为主的ECM成分和细胞因子，是肝纤维化形成的中心环节。因此，抑制HSCs活化及相关的胶原代谢成为治疗肝纤维化及肝硬化的靶点所在。目前肝移植是治疗终末期肝病的唯一有效方法，但由于肝源紧张、免疫排斥等原因限制了肝移植的临床应用。因此亟待寻找新的有效治疗方法。近年来，随着干细胞移植技术在肝脏疾病治疗中的应用，更由于其具有来源丰富、低免疫原性、创伤性小、操作简单等优点，已成为肝脏疾病治疗的重要手段，使肝脏疾病的再生治疗进入一个划时代阶段。间充质干细胞（mesenchymal stem cells, MSCs）是一种来源于中胚层的具有多向分化潜能的干细胞，广泛存在于骨髓、脐带组织、脐血、外周血及脂肪等组织中。MSCs易于提取，免疫原性低，并且具有免疫抑制作用，避免了肝移植的肝源紧张、移植后免疫排斥等不足，被认为是目前最具治疗潜力的供体细胞。有研究证实骨髓源MSCs（bone marrow-derived MSCs,BM-MSCs）可以抑制HSCs的活化，促使HSCs凋亡，减少ECM的生成，降低Ⅰ、Ⅲ型胶原的含量，从而改善肝纤维化和肝硬化。而对于作为极佳的MSCs来源的人脐带源MSCs（human umbilical cord-derived MSCs,hUC-MSCs）移植治疗肝纤维化及肝硬化的研究并不多。为此，我们构建大鼠肝纤维化及肝硬化模型，经尾静脉注射hUC-MSCs，探讨hUC-MSCs移植对大鼠肝纤维化和肝硬化的治疗作用，以期为临床治疗肝纤维化及肝硬化提供实验和理论依据。目的：研究hUC-MSCs移植对大鼠肝纤维化和肝硬化的治疗作用及在此过程中HSCs的作用及其机制。方法：将120只雄性Wistar大鼠随机分成以下几组：正常对照组：CCl₄/saline0wk；模型组（肝纤维化模型组：CCl₄/saline4wks，5wks，7wks；肝硬化模型组：CCl₄/saline8wks,10wks,14wks）；MSCs移植组（肝纤维化MSCs移植组：CCl₄/MSCs0wk,1wk,2wks,4wks；肝硬化MSCs移植组：CCl₄/MSCs0wk,2wks,4wks,8wks），每组8只。采用浓度40%CCl₄橄榄油溶液，按2ml/kg体重的剂量，给予四肢轮流皮下注射，每周2次；造模成功后模型组及治疗组继续每周2次皮下注射CCl₄，直至处死。MSCs移植肝纤维化组与MSCs移植肝硬化组分别于造模成功后（即CCl₄注射第4周和第7周）经尾静脉注射hUC-MSCs，剂量为5×106个/只，并分别于注射后第1、2、4周和第2、4、8周处死大鼠并取材。应用血清学检测方法检测大鼠ALT、AST、ALB、TBIL、DBIL，观察hUC-MSCs移植对大鼠肝功能的影响；采用Haematoxylin and eosinstaining（H&E染色）、Sirius red staining（天狼猩红染色）检测肝组织病理改变；采用免疫组织化学染色检测α-SMA蛋白在大鼠肝组织中的表达；采用免疫组织化学染色、Western blot和real-time Q-PCR方法检测Ⅰ、Ⅲ型胶原、MMP-13、TIMP-1蛋白与mRNA在大鼠肝组织中的表达。结果：①H&E、天狼猩红染色结果显示：CCl₄诱导的大鼠肝纤维化和肝硬化模型成功建立，模型组随给药时间的延长，肝细胞变性坏死及肝内纤维组织沉积逐渐增多；与模型组相比，MSCs移植组肝细胞变性坏死有所减少，HE炎症评分、纤维组织沉积定量分析结果显示：除肝纤维化CCl₄/MSCs1wk组与肝纤维化模型CCl₄/saline4wks组相比无明显降低外，肝纤维化CCl₄/MSCs2wks组、4wks组及肝硬化MSCs移植各组均显示存在显著性差异；②血清学检测结果显示：在肝纤维化MSCs移植组中，CCl₄/MSCs1wk组肝功能较肝纤维化模型组无明显改善，CCl₄/MSCs2wks组ALT、AST较模型组显著降低，ALB、TBIL、DBIL无明显改善，肝硬化CCl₄/MSCs2wks组中的ALB较肝硬化模型组无明显升高，其余各个时间点MSCs移植组较模型组的肝功能明显好转。③正常对照组大鼠肝组织中，α-SMA仅在血管壁平滑肌细胞有表达，表达含量低，这提示仅有少量活化的HSCs。CCl₄造模后，α-SMA在汇管区表达，这表明HSCs被大量活化。模型组大鼠肝组织α-SMA的累积阳性光密度值均显著高于对照组，P<0.01。hUC-MSCs移植后，MSCs移植组肝脏组织中α-SMA的表达水平除肝纤维化CCl₄/MSCs1wk组与肝纤维化模型CCl₄/saline4wks组相比无明显减少外，其余肝纤维化CCl₄/MSCs2wks组、4wks组及肝硬化MSCs移植各组较模型组均显著降低，而肝纤维化MSCs移植组及肝硬化MSCs移植组组内，随着MSCs移植时间的延长，α-SMA阳性的细胞也逐渐增多。④免疫组织化学染色显示：正常对照组Ⅰ、Ⅲ型胶原、MMP-13、TIMP-1蛋白阳性细胞在汇管区少量表达；随造模时间的延长，模型组和MSCs移植组中均可见Ⅰ、Ⅲ型胶原、MMP-13、TIMP-1阳性表达细胞逐渐增多。注射相同时间CCl₄后，与模型组相比，MSCs移植组MMP-13蛋白阳性细胞明显增多，Ⅰ、Ⅲ型胶原、TIMP-1蛋白阳性细胞明显减少。⑤应用Western blot技术检测Ⅰ、Ⅲ型胶原、MMP-13、TIMP-1蛋白在各组大鼠肝组织中的表达，结果显示，hUC-MSCs移植后，MSCs组肝脏组织中Ⅰ、Ⅲ型胶原、MMP-13、TIMP-1蛋白表达水平除肝纤维化CCl₄/MSCs1wk组与肝纤维化模型CCl₄/saline4wks组相比无统计学差异外，其余肝纤维化CCl₄/MSCs2wks组、4wks组及肝硬化MSCs移植各组较模型组均具有显著性差异，MMP-13蛋白表达水平明显升高，Ⅰ、Ⅲ型胶原、TIMP-1蛋白表达水平明显降低。⑥应用实时荧光定量PCR，采用相对定量2-△△Ct法比较Ⅰ型胶原mRNA、Ⅲ型胶原mRNA、MMP-13mRNA、TIMP-1mRNA在各组大鼠肝组织中的表达，结果显示，hUC-MSCs移植后，MSCs移植组肝脏组织中Ⅰ型胶原mRNA、Ⅲ型胶原mRNA、MMP-13mRNA及TIMP-1mRNA表达水平除肝纤维化CCl₄/MSCs1wk组与肝纤维化模型CCl₄/saline4wks组相比无统计学差异外，其余肝纤维化CCl₄/MSCs2wks组、4wks组及肝硬化MSCs移植各组较模型组均具有显著性差异，MMP-13mRNA表达水平明显升高，Ⅰ型胶原mRNA、Ⅲ型胶原mRNA、TIMP-1mRNA表达水平明显降低。结论：MSCs移植能够改善肝纤维化，肝硬化大鼠的肝功能，减少肝组织中α-SMA的表达，抑制HSCs的增殖活化，并明显降低Ⅰ、Ⅲ型胶原的含量；MSCs通过上调MMP-13表达，下调TIMP-1表达，对肝纤维化及肝硬化起到治疗作用；MSCs移植后在体内发挥作用需要一个阶段，在致病因素持续存在的情况下，MSCs移植并不能逆转肝纤维化或者肝硬化，只能延缓肝纤维化或肝硬化的进程。