急性肺损伤是一种比较常见的肺部病变,这一疾病的发生往往会给患者带来非常严重的危害。由于发病周期较快,患者通常在没有任何反应的情况下,就已经对肺部造成了一定损伤。急性肺损伤是由各种直接或间接非心源性因素,如吸入有*有害气体、严重肺部感染、溺水、严重非胸部外伤、重度烧伤、弥散性血管内凝血、体外循环的建立、大量输血、全身炎症反应综合征、重症胰腺炎等引起的急性呼吸功能不全或急性呼吸衰竭。
”发病机制有:炎症反应诱发的肺损伤,细胞凋亡机制,肺泡巨噬细胞合成炎性因子,凝血与纤溶系统失衡,氧化还原失衡,肺泡液体清除异常等,其发病最主要是致炎与抗炎反应的平衡被打破而导致肺部炎症产生。
肺的生理结构特殊,全身血液循环中的炎症因子、微生物等有害物质都经过肺循环,肺极其容易因其他组织的炎性创伤而受累及。新冠肺炎就是由于新冠病*入侵,身体发生细胞因子风暴,导致全身炎症,尤其是肺部最容易被侵犯。
目前急性肺损伤的主要治疗手段仅以支持治疗为主,治疗效果多不明显,导致其病死率仍居高不下,故急需探索急性肺损伤的新治疗手段,而在许多急性肺损伤相关研究中显示出可观应用前景的间充质干细胞的治疗方法成为“救命稻草”。
间充质干细胞(MSCs)修复急性肺损伤的可能机制:
1?归巢作用
MSCs可以有选择性地到达损伤的部位而不是特定的组织?MSCs需要到损伤部位才能发挥它的功能,所以可以推测,MSCs的向肺损伤部位的归巢是整个治疗的第一步?
影响MSCs归巢的主要因素有:
(1)炎症因子:在体外实验中,发现炎症部位的炎性趋化因子的浓度升高与MSCs的优先迁移至这些部位是有关系的?全身和局部炎症状态是影响间充质干细胞归巢的重要因素?
(2)整合素:整合素在白细胞的迁移?趋化和粘附起关键作用,有实验证实大鼠的MSCs可以通过抗VCAM-1抗体的作用而与微血管内皮细胞的粘附性降低,由此,可以推测整合素在MSCs中也有相类似作用?
(3)通过提高CXCR4受体的表达,可以提高MSCs对ALI的治疗效果,这可能也是通过提高MSCs向肺损伤部位迁移的结果?
2?免疫调节
在ALI的患者中,损伤部位常常有中性粒细胞和巨嗜细胞浸润,所以,MSCs对于ALI患者的免疫调节,常常是指对中性粒细胞和巨噬细胞的活性及其分泌的细胞因子的调节?
MSCs一方面通过对巨噬细胞氧化磷酸化的加强来促进M2型巨噬细胞的表达,提高抗炎的作用减小损伤,另一方面,MSCs通过细胞外介导的囊泡来转移自身的线粒体到巨噬细胞中来增加它的抗炎能力并且提高它的吞噬能力,也有通过微囊泡中的Ang-1基因来调节其免疫功能等?在ALI模型中,MSCs也通过细胞外膜泡进行的线粒体转移来对巨噬细胞进行调节,这为原本的MSCs调节免疫细胞的机制进行了补充?MSCs源外泌体具有通过调控miR-来调节巨噬细胞极化进而调节炎症改善损伤修复的作用?
3?损伤部位的细胞修复及保护
在ALI中,肺泡上皮细胞常常由于各种引起肺损伤的起始损伤因素,后期的过度炎症反应还有肺部病原菌等造成损伤,上皮细胞间的紧密连接被破坏,导致一些蛋白液的进入,造成肺泡水肿,故对于损伤上皮细胞的修复?保护?替换是一种治疗方式?
MSCs对于肺泡上皮细胞的治疗机制主要分为两大类?第一类,MSCs在一定因素的刺激下,转变为肺泡上皮细胞?第二类可以认为是MSCs通过各种方式来保护肺上皮细胞,减少受到的伤害,例如:通过旁分泌作用释放角质细胞生长因子(keratinocytegrowthfactor,KGF)来保护上皮细胞,促进其增殖,也可能促进肺泡Ⅱ型上皮细胞释放表面活性物质,也抑制ROS和HIF-1α的积累的作用?或者是通过旁分泌出的肝细胞生长因子(hepatocytegrowthfactor,HGF)来维持肺内的HGF的浓度,来进一步修复肺组织损伤并恢复肺组织的渗透性。
4、病原微生物的杀灭
MSCs可以通过提高巨噬细胞的吞噬作用来对病原菌进行清除,间接地表现其抗菌的能力?也有一些研究发现,在线粒体DNA结合蛋白TFAM(transcriptionfactorA,mitochondrial)一定程度的缺失,会出现中度的线粒体DNA(mtDNA)应激,能够刺激干扰素刺激基因的一个亚群,从而达到加强抗病*的效果?
相关临床实验:
王福生院士团队近期在Nature子刊SignalTransductionandTargetedTherapy上发表了一篇关于《人脐带间充质干细胞对COVID-19重症患者急性肺损伤的影响:一项随机、双盲、安慰剂对照II期临床试验》研究的文章。
该项试验表明,脐带间充质干细胞(UC-MSC)加速了COVID-19重症患者肺实性病变的消退,改善了肺的综合储备能力,并证实了良好的耐受性和安全性,干细胞治疗可为COVID-19肺损伤患者提供了一种安全、且潜在有效的治疗选择。这也是继I期临床研究之后,再次证明间充质干细胞在治疗新冠肺炎方面的突出应用价值。
经过筛选,最终共计名COVID-19患者注射了UC-MSC(n=65)或安慰剂(n=35)。根据研究方案,除了标准治疗外,治疗组在第0、3、6天接受静脉输注UC-MSC,剂量为4×10*7个细胞。
最终结果显示,在随访期间,与安慰剂组相比,接受UC-MSCs治疗的患者从基线检查到第28天,全肺病变呈现改善趋势。6分钟步行试验显示,接受UC-MSCs治疗的患者距离增加。未见严重不良事件发生,提示UC-MSCs治疗具有良好的安全性。
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