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技术资料/正文
间充质干细胞与ARDS的博弈
250 人阅读发布时间：2020-12-10 14:29
在众多医护人员与科研人员的努力下，新型冠状病毒目前已经得到了初步的控制，但新型冠状病毒的治疗研究工作依然是任重而道远，需要我们不断地进行更深层次的探索。接下来，小优将从间充质干细胞这个研究热点给大家分享间充质干细胞在新型冠状肺炎治疗中的前景。小优温馨小提示：疫情仍然紧迫，我们对自身的防护不能放松哟~
根据卫健委发布的《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案（试行第五版）》，新型冠状病毒引起的肺炎临床表现严重者，可快速发展为急性呼吸窘迫综合征（ARDS）、尿毒症休克、难以纠正的代谢性酸中毒和出凝血功能障碍等，其中ARDS是一种以肺部广泛炎症为特征的严重免疫学和炎症性疾病，目前治疗措施有限，没有有效的治疗药物。2020年2月15日，国务院就应对新型冠状病毒肺炎疫情联防联控机制在北京召开新闻发布会，根据发布的数据显示：干细胞治疗能够抑制免疫系统过度激活，通过改善微环境，促进内源性修复，缓解呼吸窘迫症状。目前，干细胞技术用于治疗若干重症患者已经初步显示安全、有效。
截止2020年3月3日，在clinicaltrials.gov系统中注册的干细胞治疗急性呼吸窘迫综合征的临床研究项目有19项，其中8项采用了间充质干细胞。间充质干细胞（Mesenchymal Stem Cells, MSC）是一种多潜能的基质细胞，能够分化为不同类型的细胞，包括成骨细胞、脂肪细胞、软骨细胞、肌细胞、神经细胞等。间充质干细胞在人体中分布广泛，在骨髓、脂肪组织、脐带血、胚盘、外周血、羊水、口腔组织等中都有发现，并且间充质干细胞具有先天低免疫原性的特点，进入人体后不会诱发排异反应，安全性较高，在抑制炎症反应和修复肺部损伤的同时，不会引发明显的不良反应。
众多文献研究表明MSC具有免疫调节作用，其中包括：（1）对T淋巴细胞和B淋巴细胞的增殖抑制作用；（2）可通过直接接触、分泌可溶性因子作用于免疫细胞；（3）可以趋向定位于炎症部位，调控炎症相关的细胞因子，减轻炎症反应，从而发挥抗炎作用等。那么，间充质干细胞在ARDS中扮演着什么角色？
2018年9月发表在《Journal of Thoracic Disease》题为“Cell therapy in acute respiratory distress syndrome”的论文解释：在ARDS的急性期，大量蛋白水肿液和炎性中性粒细胞会涌入受损的上皮和内皮层，随后大量的蛋白酶，氧化剂，IL-8和其他有害因子从炎性白细胞和受损组织中释放，加剧病情的恶化。此外，效应T细胞的活化导致了IFN-γ和其他细胞因子如IL-17的释放，从而诱导巨噬细胞和嗜中性粒细胞的活化，进而诱导炎性因子的产生，导致更大的嗜中性粒细胞浸润。这一系列促炎性细胞因子的存在以及嗜中性粒细胞释放的氧化剂，如蛋白酶和中性粒细胞胞外杀菌网络（NETs）等，会损害肺泡上皮和毛细血管内皮，从而产生纤维化和水肿。
而MSC可以抑制嗜中性粒细胞的浸润，释放前列腺素E2(PGE2)，诱导巨噬细胞产生抗炎细胞因子，激活调节性T细胞的增殖，从而抑制效应T细胞的增殖和活化。且MSC可抑制嗜中性粒细胞的促炎活性，主要抑制NETs的形成，并增加其吞噬活性，有利于细菌清除。MSC还可增强巨噬细胞向M2表型的分化，产生抗炎细胞因子并促进组织修复。MSC也可通过加强M1巨噬细胞的吞噬能力，从而增强细菌清除率。因此，MSC产生了一种抗炎环境，可增强病理学的分辨率，促进功能的恢复以及肺泡空间的组织修复。
MSCs在ARDS中的治疗效果示意图【文献1】
相信很多的读者跟小优一样有一个疑惑：是否有方法通过增强MSC，从而对治疗ARDS提供帮助？
在2019年11月发表于《Stem Cells International》上的文章“Strategies to Enhance Mesenchymal Stem Cell-Based Therapies for Acute Respiratory Distress Syndrome”中分别从基因修饰和预处理这两方面，详细的阐述了通过不同的处理来改善MSC在肺中的滞留并增强MSC的先天特性。小优整理出来希望对各位老师有不同的启发。
增强MSC对ARDS的治疗潜力的主要策略的示意图【文献2】
表1 基因修饰可增强ARDS临床前模型中的MSC效能
表2 在ARDS临床前模型中提高MSC效能的不同预处理策略
小优今天的分享结束啦，知道大家肯定“意犹未尽”，因此小优特别邀请到Bio-Techne（旗下有R&D Systems、Novus、Tocris等品牌）资深产品科学家团队持续给我们带来了关于干细胞的系列讲座~敬请关注小优博士课堂吧~
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参考文献
1.Cell therapy in acute respiratory distress syndrome.
2.Strategies to Enhance Mesenchymal Stem Cell-Based Therapies for Acute Respiratory Distress Syndrome.
3.CXCR4 receptor overexpression in mesenchymal stem cells facilitates treatment of acute lung injury in rats.
4.E-Prostanoid 2 receptor overexpression promotes mesenchymal stem cell attenuated lung injury.
5.Mesenchymal stem cells overexpressing heme oxygenase-1 ameliorate lipopolysaccharide-induced acute lung injury in rats.
6.Mesenchymal stem cells overexpressing angiotensin-converting enzyme 2 rescue lipopolysaccharide-induced lung injury.
7.Hepatocyte growth factor gene-modified mesenchymal stem cells reduce radiation-induced lung injury.
8.Mesenchymal stem cell-based angiopoietin-1 gene therapy for acute lung injury induced by lipopolysaccharide in mice.
9.Human mesenchymal stem cells overexpressing the IL-33 antagonist soluble IL-1 receptor-like-1 attenuate endotoxin-induced acute lung injury.
10.Manganese superoxide dismutase gene-modified mesenchymal stem cells attenuate acute radiation-induced lung injury.
11.Keratinocyte growth factor gene delivery via mesenchymal stem cells protects against lipopolysaccharide-induced acute lung injury in mice.
12.Hypoxia-preconditioned mesenchymal stem cells ameliorate ischemia/reperfusion-induced lung injury.
13.Activation of human mesenchymal stem cells impacts their therapeutic abilities in lung injury by increasing interleukin (IL)-10 and IL-1RN levels.
14.N-Acetylcysteine-pretreated human embryonic mesenchymal stem cell administration protects against bleomycin-induced lung injury.
15.Low levels of TGF-β1 enhance human umbilical cord-derived mesenchymal stem cell fibronectin production and extend survival time in a rat model of lipopolysaccharide-induced acute lung injury.