骨髓間充質干細胞對哮喘免疫調節作用的研究進展

朱舜之，朱慧志

(1.安徽中醫藥大學研究生部，合肥230038;2.安徽中醫藥大學第一附屬醫院 呼吸內科，合肥230031)

支氣管哮喘的藥物治療一直以來主要以吸入糖皮質激素加長效β2受體激動劑為主，然而其并不能完全有效的控制哮喘的發作以及減緩氣道炎癥和氣道重塑［1］。BMSCs作為一種免疫調節細胞，可以有效的調節免疫紊亂，改善哮喘氣道炎性反應，在治療哮喘的過程中起到重要的作用。

1 BMSCs的生物學特點

1.1 生長特點及表面標志物 BMSCs對塑料底物具有貼壁性，可以聚集形成均勻的集落，在未分化狀態下生長后其外形可呈紡錘形、梭形和不規則形等;其生長曲線表現為在最初階段生長比較緩慢，接著進入指數生長階段，生長開始迅速，最后進入生長平臺期［2］。BMSCs并沒有特異性的表面抗原，它表達肌肉、間質細胞、上皮及內皮細胞的表面抗原，但并不表達CD34、CD11b/c、CD45等造血細胞的表面抗原及B71、B72、HLA-DR抗原等。2006年國際細胞治療協會提出了BMSCs鑒定的最低標準［3］:1)細胞能夠通過塑料組織培養皿貼壁生長;2)95%以上的細胞表面抗原表達 CD105、CD73、CD90，但不表達 CD45、CD34、CD14 或 CD11b、CD79α 或 CD19、HLA-DR;3)具有分化為骨、脂肪及軟骨細胞的能力。

1.2 具有自我更新能力及多分化潛能 BMSCs是來源于發育早期中胚層的一類細胞群體，具有自我更新、高度增殖能力，并且在特定的誘導條件下具有多向分化的潛能，可以向多種組織如骨、軟骨、神經、脂肪及基質細胞等增殖分化［4］。同時由于BMSCs的低免疫原性和免疫調節能力，其在急性移植抗宿主病及自身免疫性疾病中可有效抑制炎癥反應，具有免疫調節作用。相關研究［5］也顯示BMSCs移植可以減輕肺部炎癥反應，具有明顯的治療作用。

2 BMSCs干預支氣管哮喘的機制

哮喘是由多種細胞和細胞組分參與的氣道慢性炎癥性疾患，對于哮喘的發病機制目前仍不清楚。而隨著對其不斷深入研究，人們發現對于哮喘的發病機制不應只局限于肺部組織，同時還存在一個全身的反應機制，逐漸認識到骨髓反應機制對哮喘的發病有著重要的影響，諸多研究證實了骨髓干細胞參與了哮喘的氣道炎癥［6］。初始的相關研究局限在骨髓造血干細胞對哮喘效應細胞的影響，之后又發現BMSCs也參與了對哮喘氣道炎癥的免疫調控。

2.1 BMSCs減輕氣道炎癥反應:調節Th1/Th2失衡Th1/Th2細胞平衡失調，機體免疫耐受功能受損，免疫細胞及其成分對機體自身組織結構和功能的破壞，導致哮喘發病。Th1和Th2都是由Th0細胞分化而來，Th1分泌IFN-γ、IL-12等細胞因子，參與機體的免疫應答，調節正常免疫功能，減緩及預防哮喘的發作;而Th2則通過釋放IL-4、IL-5、IL-13等，對 T細胞分化產生影響，導致炎癥細胞增加、氣道高反應性，參與哮喘的發病。二者構成復雜而有序的細胞因子網絡，彼此行使各自的生理功能，從而調節機體的正常免疫應答過程［7］。因此，Th1/Th2平衡是維持機體正常免疫功能非常重要的一個因素，哮喘患者由于Th2細胞分化過度，Th2細胞功能增加，分泌大量炎癥細胞，引起并加重氣道高反應和氣道炎癥，誘發哮喘。研究［8］表明，BMSCs驅動免疫調控轉變 Th1/Th2平衡，移植BMSCs能夠顯著減少氣道及肺組織內炎癥細胞數目、浸潤及過量的黏液生成，降低Th2免疫球蛋白和Th2細胞因子，減輕Th2的免疫損傷，減少哮喘的發病。GE X等［9］通過對慢性哮喘小鼠移植BMSCs后，發現BMSCs移植能提高哮喘小鼠IL-12水平并降低IL-4，使Th1/Th2再趨于平衡，緩解哮喘病情。最新的研究［10］也顯示，移植BMSCs能夠降低Th2細胞因子，減少 IL-4、IL-5、IgE、IgG1的分泌，提高 IL-12，從而使Th1/Th2趨于平衡。

2.2 BMSCs治療哮喘的機理:介導CD4+CD25+Treg調節性T細胞(Treg)是機體內存在的具有免疫抑制性的T淋巴細胞亞群，在保持自身耐受方面起重要作用。其中CD4+CD25+Treg是天然存在的Treg，是Treg的主要組成成分，對機體免疫系統產生重要的調節作用［11］。研究［12］表明，哮喘是一種變態反應性疾病，因外周免疫耐受機制發生缺陷而致病，其CD4+CD25+Treg功能、數量下降;而 CD4+CD25+Treg可抑制Th1和Th2細胞的表達，抑制TH1細胞的免疫應答。所以CD4+CD25+Treg減少，機體外周免疫耐受受損，機體免疫功能紊亂也是哮喘發病的重要原因。戈霞暉等［13］對哮喘小鼠移植BMSCs發現可上調其外周血CD4+CD25+Treg比例，減少肺泡灌洗液中炎性細胞數量，降低炎癥細胞浸潤，明顯減輕哮喘小鼠氣道炎癥及氣道重塑程度。H.KAVANAGH等［14］通過對哮喘大鼠移植MSCs，結果發現相對于模型組，MSCs組大鼠的CD4+CD25+Treg比例明顯升高，肺泡灌洗液中IL-4、IL-13明顯下降，而IL-10升高;而通過對MSCs組大鼠予環磷酰胺降低CD4+CD25+Treg后，其調節IL-4、IL-13、IL-10功能則喪失，而調節嗜酸性粒細胞功能不受影響，提示MSCs不僅可以誘導CD4+CD25+Treg的表達，提高其比例，同時MSCs功能的發揮也依賴于Treg機制的調節。

2.3 BMSCs改善哮喘的關鍵環節:抑制樹突狀細胞成熟 哮喘是由多種細胞(如氣道上皮細胞、嗜酸性粒細胞、樹突狀細胞等)及細胞組分參與的氣道慢性炎癥性疾病［15］。其中樹突狀細胞(DC)在維持機體免疫反應和耐受方面發揮重要的作用，是哮喘發病的始動環節。哮喘患者氣道內DC較正常人明顯增多，且呈過度成熟狀態。可以通過其表面膜上的OX40L與初始T細胞表面的共刺激分子OX40相結合，并啟動信號誘導分泌IL-4和生成主要Th2細胞轉錄因子GATA-3，誘導初始T輔助細胞的活化與極化。被活化的Th細胞能夠分泌IL-4，并向Th2細胞分化，而新分化的Th2細胞通過分泌IL-4、IL-5、TNF等，刺激氣道內嗜酸性粒細胞、肥大細胞等炎癥細胞增多以及IgE的合成，從而引起氣道過敏性炎癥反應［16］。研究證明，BMSCs能夠抑制單核細胞轉變為DC［17］，抑制IL-4介導的CD14+單核細胞向DC的轉化，且這種抑制具有可逆性;可以顯著下調DC的CD83表面的表達而影響其成熟;下調DC表面的抗原呈遞分子HLA-DR、CD1a和共刺激分子CD80、CD86的表達，使IL-12分泌減少。另有研究［18］表明，BMSCs不但能抑制DC的成熟和抗原呈遞功能，而且能抑制其遷移能力。劉文華等［19］通過將MSCs與DCs共培養，檢測發現其上清液分泌IL-10明顯升高，IL-12降低，DCs成熟受到抑制，CD80、CD86、MHC-II及OX62的表達下降;同時發現外源性IL-10能增加上清液中IL-10水平而降低IL-12及DCs表面標志物的表達，加入IL-10NA則作用相反;而JAK抑制劑(AG490)能明顯降低IL-10分泌和(P-)JAK1和(P-)STAT3表達，從而認為MSCs可能通過IL-10和JAK1/STAT3信號轉導通路抑制DCs成熟和功能。

3 小結

BMSCs具有免疫抑制作用，能夠強烈抑制同種異體抗原反應引起的免疫反應，而對于正常機體的免疫防御功能基本沒有影響;同時由于BMSCs免疫原性低，即使是HLA不匹配的個體在移植時也可不使用免疫抑制劑。綜上所述，BMSCs主要通過發揮免疫調節作用改善哮喘病情，可以減輕哮喘氣道及肺組織內炎癥細胞數目及浸潤，調節Th1/Th2細胞失衡，減少炎癥細胞及因子的分泌，上調CD4+CD25+Treg比例，使機體恢復正常的免疫應答功能。

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