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人体由九大系统组成,即消化系统、呼吸系统、泌尿系统、生殖系统、内分泌系统、免疫系统、神经系统、循环系统和运动系统。
在呼吸系统疾病中,支气管哮喘、慢性阻塞性肺疾病、急性呼吸窘迫综合症和特发性肺纤维化等,通常均以炎症细胞浸润、细胞因子释放、上皮细胞受损以及气道重塑和肺组织纤维化等为特征。虽然在急性期,肺组织具有一定自我修复能力,但随着病程的反复迁延,相当一部分患者最终都会发生气道重构、肺组织结构破坏或纤维化,导致肺功能损害。
慢阻肺
MSCs在慢性阻塞性肺疾病中的应用
慢性阻塞性肺疾病是一种具有气流阻塞特征的慢性支气管炎和(或)肺气肿,可进一步发展为肺心病和呼吸衰竭的常见慢性疾病。与有害气体及有害颗粒的异常炎症反应有关,致残率和病死率很高,全球40岁以上发病率已高达9%~10%。
间充质干细胞治疗肺部疾病的临床探索
近年来,随着科技的进步,间充质干细胞疗法为COPD提供了新的治疗策略和方法。目前,越来越多的临床研究正在探讨间充质干细胞治疗COPD的安全性和有效性,并已取得了很大的突破。
年,美国UCLA的团队发表了他们利用异基因来源的间充质干细胞(即Osiris公司的Prochymal产品)治疗慢性肺阻的治疗效果(NCT)。共入组62名中度到重度慢性肺阻病人,随机分成接受静脉回输间充质干细胞的治疗组和安慰剂组,随后接受为期2年的回访。治疗组没有出现回输*性、死亡或者严重的副作用事件,这显示间充质干细胞治疗非常安全,病人接受程度很高。在随访期间,显示间充质干细胞治疗能显著降低COPD病人血液中的C反应蛋白,显著改善病人系统性炎症。
年,国内利用干细胞治疗肺部疾病实现重大突破,同济医院的任涛主任主导完成了“人自体支气管基底层细胞(肺脏干细胞)移植治疗间质性肺病临床研究”。对两名支气管扩张患者进行干细胞治疗,经过3-6个月后,干细胞逐渐形成了新的肺泡和支气管结构,完成了对损伤组织的修复替代。移植一年后两位患者自述咳嗽、咳痰和气喘等症状均出现改善。
年,医院报道了利用间充质干细胞(UC-MSC)治疗放射性肺纤维化(radiation-inducedpulmonaryfibrosis,RPF)的观察结果。入组病人8例,通过支气管镜对肺纤维化病灶部位灌洗并单次注入间充质干细胞。8位患者随访观察无严重不良反应发生。6例患者自述气促、咳嗽等症状有所好转,CT肺密度下降,说明间充质干细胞治疗安全,耐受性好,能够减轻患者的临床症状,降低肺纤维化密度。
年4月15日,《Cell》期刊刊登了标题为“RegenerativeMetaplasticClonesinCOPDLungDriveInflammationandFibrosis”的论文。论文作者美国休斯顿大学干细胞中心主任、生物学和生物化学教授FrankMcKeon以及干细胞中心研究副教授WaXian在COPD患者的肺部中发现了大量异常的肺干细胞,并发现了导致炎症、纤维化和小气道阻塞的细胞身份。如今,研究人员可以把这些细胞作为细胞疗法的靶点,从而挽救全球无数患者性命。
间充质干细胞治疗COPD的治疗作用机制
1.抗炎作用
炎症是能使机体内环境达到平衡状态的一个重要机制,当出现异常时,通常会导致疾病发生,炎性介质的产生以及炎性细胞的聚集与活化参与COPD的病程进展。研究表明,MSC与巨噬细胞相互作用进而调节炎症反应。
2.组织修复作用
中国烟民3.5亿,拿烟草烟雾的反复作用来说,烟草烟雾可直接造成组织细胞损伤,此外吸烟可引起体内出现蛋白酶与抗蛋白酶的失衡,正常的细胞外基质可被体内的蛋白酶降解,进而破坏肺泡的完整性从而加重肺组织的损伤导致肺气肿的形成。
在实验中得出结论:MSC的分化功能有助于组织修复以防止COPD的恶化。MSC也可通过旁分泌作用去修复损伤的组织。
3.抗氧化作用
MSC具有调节氧化应激反应的作用,MSC能减少氧化反应对脂类、蛋白质、DNA的损伤作用,有效降低氧化应激产物的浓度。
4.免疫调节作用
COPD的特征为下呼吸道异常免疫反应,其中淋巴滤泡的形成以及先天和适应性免疫细胞浸润与疾病的进展及严重程度有关,已有研究表明适应性免疫反应在COPD病程发生发展中起重要作用。主要参与其反应的为T细胞及B细胞。
随着医学科技的发展,干细胞疗法能让肺损伤、炎症显著减少,细菌清除得到改进,不仅可以改善慢阻肺患者的肺功能,还可以使人体的整体机能得到恢复。
肺心病
MSCs在肺源性心脏病中的应用
肺源性心脏病(简称肺心病)主要是由于支气管-肺组织或肺动脉血管病变所致肺动脉高压引起的心脏病。根据起病缓急和病程长短,可分为急性和慢性两类。临床上以后者多见。本病发展缓慢,临床上除原有肺、胸疾病的各种症状和体征外,主要是逐步出现肺、心功能衰竭以及其他器官损害的征象。
有研究表明,慢性肺源性心脏病早期移植MSCs可上调外周血CD4+CD25+调节性T细胞,降低支气管肺泡灌洗液中炎症细胞的数量,明显抑制病理小鼠的气道炎症;移植MSCs后卵蛋白诱导的小鼠气道炎症明显减轻,抗原特异性IgE减少、调节性T细胞增多,支气管肺泡灌洗液中IL-4减少、IL-10增多,利用中等剂量的环磷酰胺特异抑制调节性T细胞的功能之后,MSCs的上述效应消失,但气道内嗜酸粒细胞的数目仍是减少的,这说明MSCs对气道炎症发挥抑制作用不仅仅是依赖调节性T细胞,还存在别的独立的抑制炎症机制,减轻肺源性心脏病的发病机制。
间充质干细胞对心脏再生的影响机制,最初被认为是通过分化心肌细胞来替换坏死的收缩心肌来实现。随着研究的进展,科研人员发现,与分化为心肌细胞替代坏死细胞的机制相比,间充质干细胞的旁分泌机制的贡献可能更大——无论是旁分泌信号,还是囊泡或核内体中的信号。总之,这些机制可以提高心肌细胞的存活率,减少炎症,保护心肌功能。
图例表明了间充质干细胞影响心脏再生机制的初步研究。
肺源性心脏病的后期主要是逐步出现肺、心功能衰竭以及其他器官损害,而MSCs的治疗方法可以达到延缓疾病的发展的效果。实验室实验和最近的临床试验表明,以细胞为基础的治疗可以改善心脏功能,这对心脏再生的影响正在引起极大的兴奋。我们都知道,心脏再灌注的情况可以使更多的患者得以幸存,通过细胞治疗可以预防、甚至逆转心力衰竭的进展。
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总结
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间充质干细胞疾病治疗基础
①多向分化:具有强大的增殖能力和多向分化潜能;
②免疫调节:免疫原性低,有免疫调节功能,使用不引起免疫排斥反应,且可抑制排斥反应;
③定向归巢:当机体受损时,间充质干细胞会自发的去向损伤部位。
④数量丰富:各组织中含量丰富,易于采集。
⑤安全可靠:基因稳定,不易突变,多次传代扩增后仍具有干细胞特性。
⑥适用面广:适用范围广泛,可用于治疗广泛的组织损伤、衰老及退行性病变。
间充质干细胞是治疗多种疾病、修复衰老、死亡细胞的“万能细胞”。是一种具有自我复制和多向分化潜能的原始的未分化的细胞,能够在人体内分化成表皮细胞、骨骼细胞、神经细胞等多种细胞。干细胞是人体最根本、最原始的细胞,所以我们通过干细胞的应用,从根本上来延缓衰老和治疗部分疾病。
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?责任主编
王元林、薛红
?医学审稿
王影琴、杨燕
?内容审校
王娜、瞿晓娜
?图文编辑
Glory
?高建生,刘华.间充质干细胞治疗慢性阻塞性肺疾病的研究进展[J].医学综述,,24(21):-.
?包凤鸣.脐带血间充质干细胞组合物在治疗慢性阻塞性肺疾病中的应用:,CNA[P]..
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