不同來源間充質干細胞治療急性肺損傷的作用及機制研究＊

周雪媛 吳麗麗 姜麗霞 竺璐婕 周斌杰 周麗萍

（浙江中醫藥大學生命科學學院，浙江杭州 310053）

急性肺損傷（Acute Lung Injury，ALI）是存在于終末氣道、肺泡與肺間質的炎癥，為臨床常見的危重病癥。病理表現為：中性粒細胞涌入肺組織，肺上皮細胞和內皮細胞屏障受損，肺毛細血管彌漫性損傷、通透性增強，肺內促炎與抗炎因子失衡。發展至嚴重階段為急性呼吸窘迫綜合征，表現為炎癥引起的肺水腫、嚴重低氧血癥和進行性呼吸衰竭等。

目前，臨床上對ALI的治療多為支持治療，如呼吸支持，體液管理等，但并無有效的針對性治療方法。利用保護性機械通氣與低潮氣量聯合是目前ALI的主要治療策略，該方法雖然一定程度上能改善呼吸困難，但會增加感染幾率及炎癥反應。研究表明，即使在早期使用了肺保護通氣，ALI的死亡率仍超過40%。

間充質干細胞（Mesenchymal stem cells，MSCs）來源于中胚層，取材廣泛，具有自我復制和多向分化潛能，為組織修復提供了豐富的細胞來源。其中，MSCs在特定條件下分化為有功能的肺泡細胞，抑制肺損傷的進一步發展，促進損傷肺組織的修復，對ALI的治療具有重要意義。本文就不同來源的MSCs：骨髓間充質干細胞（BMSCs）、臍帶間充質干細胞（UCMSCs）、人羊膜間充質干細胞（hAMSCs）、脂肪間充質干細胞（ADMSCs）、人胎盤間充質干細胞（hPMSCs）、經血來源的間充質干細胞（MenSCs）在ALI治療中的作用，以及MSCs治療ALI的作用機制作一綜述。

1 不同來源的MSCs對ALI的治療作用

1.1 BMSCs對ALI的治療作用

從骨髓中分離的MSCs具有易提取、易體外培養、多向分化潛能、免疫調節、造血支持等特性，且因主要組織相容性復合體（MHC）MHC II蛋白、MHC I蛋白表達低，故其免疫原性低，移植后機體不會發生排斥反應。與其他來源MSCs相比，BMSCs分泌的營養因子更高。研究表明，BMSCs能直接修復受損組織，并具有抗炎抗氧化的能力，能促進細菌清除，改善肺水腫及降低肺內皮的滲透性，這對促進ALI恢復具有重要臨床意義。目前，BMSCs的應用最為廣泛及成熟，但隨著深入研究，發現BMSCs需要依靠有創的骨髓穿刺獲得，同時BMSCs的數量、細胞增殖和分化能力也會隨著供者年齡的增加而降低，這很大程度的限制了BMSCs在實際臨床治療中的推進。

1.2 UCMSCs對ALI的治療作用

近年來研究發現，UCMSCs是目前除胚胎干細胞之外分化潛能最高的MSCs之一，其安全性己經得到證實，且獲取時無需有創操作，細胞生命力旺盛，增殖能力強，具有免疫調節能力，在創傷修復、免疫治療等研究領域有廣闊的應用前景。其可通過減輕炎癥損害而改善肺通氣功能，為ALI的治療帶來提供了新的思路。然而，UCMSCs由于分離方法困難，操作復雜，尤其是獲取機會較少，需要在嬰兒出生時即進行準備等，也限制了其在臨床上的應用。

1.3 hAMSCs對ALI的治療作用

hAMSCs來源于胎盤羊膜組織的間質層，細胞增殖能力強。人類羊膜組織是位于胎膜最內層胎兒絨毛膜表面的一層無淋巴管及血管的光滑半透明薄膜，可在孕婦生產時獲取，利用不會對產婦和新生兒產生不利影響。人類羊膜組織為分娩后的廢棄物，可通過無創性操作獲得大量的標本，符合倫理學要求。hAMSCs避免了胚胎干細胞應用的倫理學爭議，為ALI等多種疾病的治療帶來了新希望。hAMSCs具有低免疫原性，而且具有比BMSCs更低的免疫原性，為其通過移植治療ALI奠定了基礎。

1.4 ADMSCs對ALI的治療作用

ADMSCs可從抽脂術產生的醫療廢棄脂肪組織中分離得到，也是MSCs的重要來源之一。在實驗室能以侵入性較小的方法獲得300倍BMSCs數量的ADMSCs。因其具有取材容易、來源廣泛、不涉及倫理問題等優點而深受研究者喜愛。ADMSCs可應用于皮膚組織、肝臟組織、軟骨和骨組織等的再生，為很多疾病提供了治療方案，在修復、替換、維持或增強組織和器官的研究領域，顯示出強大的醫學再生功能。

1.5 hPMSCs對ALI的治療作用

胎盤中存在MSCs，較其他來源的MSCs相比，其抗炎能力更強，在肺部炎性疾病的治療方面具有明顯優勢，而肺部強烈炎癥反應破壞肺泡-毛細血管屏障導致肺水腫是引起ALI頑固性低氧血癥的主要原因。

1.6 MenSCs對ALI的治療作用

MenSCs是一種從女性經血中分離獲得的新型間充質干細胞，具有取材簡便、易得，安全無毒副作用等優勢。較其他來源的MSCs來說，MenSCs沒有倫理及創傷方面的困擾，且能不斷地規律地從相同的供體定期收集并確保獲得遺傳背景相同的MSCs。MenSCs作為一種新興的細胞正受到廣泛的關注，Alcayaga-Miranda等指出，MenSCs在肝損傷、肺纖維化等多種疾病中對損傷部位均表現出明顯的趨向性特點，聯合對癥治療措施可提高治療效果，改善患者預后和提高其生存質量。

2 MSCs治療ALI的作用機制

2.1 MSCs 的歸巢和定植

在ALI過程中，損傷部位的炎癥反應促進干細胞歸巢，一方面炎癥反應使血管變窄、血流速度發生變化，促進MSCs向損傷部位遷移；另一方面，損傷組織和炎性細胞釋放的炎癥因子和趨化因子可誘導MSCs增殖，促進內外源性MSCs主動向損傷部位遷移。鄭凱等通過移植BMSCs，觀察其對急性放射性肺損傷大鼠的治療效果，發現BMSCs可以遷移至放射性損傷的肺組織，從而促進放射性肺損傷組織的修復。

2.2 MSCs的抗炎作用

孫合圣等發現外源性MSCs可向受損肺臟遷移，發揮抗炎作用，并且其作用強度與MSCs的劑量相關。高新星等利用霧化吸入脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）制備ALI模型，LPS可刺激炎性細胞產生TNF-α，損傷肺血管內細胞和肺泡Ⅱ型上皮細胞（alveolar type II epithelial cells，AECⅡ）。此外，IL-1β主要由中性粒細胞及單核巨噬細胞產生，不僅能對機體產生毒性，還可增強組織細胞對TNF-α的敏感性。通過移植BMSCs可在一定程度上降低IL-1β和TNF-α水平，抑制ALI肺組織的炎癥反應而減輕LPS對AECⅡ的損傷并促進肺組織損傷的修復。

2.3 MSCs 的旁分泌作用

MSCs的旁分泌作用對抗肺纖維化具有重要作用。Cargnoni等僅通過輸注培養hAMSCs的上清液來治療博來霉素誘導的肺纖維化，不需移植hAMSCs卻同樣具有治療作用，表明干細胞旁分泌免疫調節作用可減輕肺損傷。同時，有研究通過條件培養基治療實驗證實UCMSCs治療ALI的主要機制是旁分泌功能，其旁分泌因子前列腺素E2發揮了重要作用。

有研究發現，輸入外源性BMSCs能在 ALI 肺損傷部位旁分泌角質細胞生長因子（keratinocyte growth factor，KGF）和肝細胞生長因子，穩定毛細血管內皮和肺泡上皮的膜穩定性，抗細胞凋亡和保護肺組織，促進肺損傷的修復。KGF是負責維持內皮屏障穩態的關鍵介質，研究表明BMSCs分泌的KGF能改善內毒素誘導的離體人肺急性呼吸窘迫綜合征模型的肺泡液體清除率。以上結果表明，BMSCs移植后，通過其旁分泌作用，增強肺泡對液體的清除能力，清除肺泡內集聚的液體，有效改善肺水腫，降低肺損傷，因此對促進ALI恢復具有重要的臨床意義。

2.4 MSCs 的免疫調控作用

研究已證實，MSCs不僅可逃逸免疫監視，還能在體內、外發揮強大的免疫調節作用，能抑制B細胞、T細胞、自然殺傷細胞和樹突狀細胞等免疫細胞。劉婷等將PMSCs與ALI患者的外周血淋巴細胞共培養，發現PMSCs能抑制ALI患者淋巴細胞的增殖與炎性因子IFN-γ的表達，并促進抗炎因子IL-10的表達。進一步流氏細胞術檢測發現，PMSCs的存在明顯下調了CD4+T淋巴細胞和CD8+T淋巴細胞的比例，說明PMSCs可在一定范圍內抑制ALI患者淋巴細胞的免疫反應，為其在臨床治療ALI等炎性疾病提供了實驗依據。

3 展望

MSCs具有多向分化、遷移歸巢、抗炎及免疫調控等特性，給ALI的治療帶來了新的希望。然而，目前關于MSCs修復ALI的研究多數集中在基礎性實驗階段，隨著研究的不斷深入，相信這些問題很快會得到解決。總之，MSCs移植在治療ALI方面有廣闊的臨床應用前景。