生活中的炎症无处不在,不同炎症会有不同的反应,有的是红肿,有的是发热,有的是疼痛,甚至,严重的会危及生命,比如新冠肺炎。
炎症是最常见,也是最基础的生化反应,大致可以分为急性(acute inflammation)和慢性炎症(chronic inflammation)。
急性炎症很常见,当我们的皮肤被刺破、划破时,不一会儿伤口就会“红肿热痛”,这是炎症的外在表现。那些在身体表面保护我们的组织,如皮肤、黏膜等,当被破坏之后,就会释放趋化因子,告诉免疫系统快来战斗。
急性炎症高效解决问题,战斗结束就走人,不产生长期后果。所以,可以认为急性炎症是好炎症。
而与之相反的慢性炎症,不能正确引导免疫系统分辨“自己”和“异己”,持续数月、数年甚至数十年,长期摧残身体细胞。喜欢窝里斗,还赖着不走,所以,可以认为慢性炎症是坏炎症。
△ 持续存在的慢性炎症,可能成为很多身体疾病的根源
这类坏炎症,便是干细胞大展身手的对象。在治疗克罗恩氏病、系统性红斑狼疮、多发性硬化以及器官纤维化(肝纤维化)等炎症性疾病的临床研究和应用中,间充质干细胞均被报道可以抑制炎症,缓解疾病进展,展现良好的用药前景。
这便是干细胞4大功能中的免疫调节,也是干细胞目前临床应用最广泛的功能。免疫调节,调节的是免疫反应,也就是炎症。
这时候,就要夸一夸干细胞的又一大特点,趋炎性。干细胞的趋炎性特点,和免疫细胞的趋炎性是类似的,只不过一个帮助慢性炎症,一个帮助急性炎症。趋炎性是干细胞通过旁分泌机制,发挥免疫调节的先决条件。也是因为趋炎性强烈刺激干细胞重塑了组织微环境,才有利于发挥干细胞的再生功能。
下面,将从趋炎性的机制开始讲起。
01
微环境改变,是干细胞趋炎的原始动力
周边组织、细胞及其分泌的各种因子形成的,像摇篮一样保护着细胞的环境,就称之为微环境。
组织损伤之后,局部会表达很多种不同的趋化因子(chemokines)、黏附因子(adhesion molecules)、生长因子(growth factors)等信号分子(signal molecule),这些不同的信号,将原本的组织微环境,改变了,继而吸引间充质干细胞前往该组织。
趋化因子,主要负责干细胞由远及近迁移。
△ 趋化因子受体轴介导干细胞向伤口归巢
doi: 10.1089/wound.2014.0579
黏附因子,主要负责干细胞由外到内迁移。
△ 白细胞和间充质干细胞外渗的多步模型
doi:10.1002/stem.2614
除了以上两大类信号分子,还可能有生长因子,比如PDGF-AB(血小板衍生生长因子)、IGF-1(胰岛素样生长因子);炎症因子,比如TNF-a(肿瘤坏死因子a)、IL-8(白介素8)等,在其它迁移方面,共同参与促进干细胞的趋炎性。
△ 改善间充质细胞归巢的策略
doi: 10.1016/j.isci.2019.05.004
02
免疫调节,是干细胞趋炎的临床应用
大量研究表明,多种免疫细胞,比如巨噬细胞、嗜中性粒细胞、肥大细胞、树突细胞和自然杀伤性细胞等,都可以在间充质干细胞(MSC)到达炎症现场的时候被调节。比如,MSC可以通过分泌的TSG6(肿瘤坏死因子诱导基因6蛋白),抑制巨噬细胞和嗜中性粒细胞过度向炎症部位的浸润[1]。应用这种机制,MSC可以在迅速到达炎症区域之后,有效缓解心肌梗死、急性肺损伤和腹膜炎等急性疾病,避免可能带来的生命危险。
在炎症因子,比如IFN-g和TNF、IL1a的刺激下,MSC一方面,能够通过分泌趋化因子(CCL5、CXCL10),生长因子(TGF、HGF)以及抗炎小分子(NO、PGE2)等,抑制炎症反应及炎症相关细胞TH1和TH17、浆细胞、促炎性M1巨噬细胞、自然杀伤性细胞及中性粒细胞的迁移、增殖。另一方面,MSC也可以通过促进具有抑制过度免疫功能的细胞,如调节性T细胞和B细胞、抗炎性M2巨噬细胞,以及未成熟树突状细胞的产生。
间充质干细胞通过静脉回输,或者局部定点注射进入身体之后,可以循着趋炎性特点到达免疫紊乱的炎症部位。
△ ClinicalTrials官网关于MSC的临床试验数据
初步的研究数据显示,MSC的治疗具有很好的安全性。临床上暂时没有应用间充质干细胞之后带来的严重不良事件。
03
干细胞趋炎,挽救更多新冠重症患者
新冠疫情爆发以来,虽然新冠肺炎本身是一种病毒自限性疾病,按道理经过一段时间的“支持治疗”,依赖我们自己的免疫系统,是可以得到恢复的。
但在支持治疗的过程中,最怕的就是免疫失去平衡之后的过激反应,即“炎症风暴”,它和慢性炎症这种坏炎症一样,是迷失了方向的免疫系统,甚至更严重,能让患者在一夕之间病情急转直下,引起死亡。
因此,新冠重症患者的病死率还是蛮高的。救治新冠重症患者的关键,就在于对抗炎症风暴。
由于间充质干细胞具有先天低免疫原性,还可趋向定位于炎症部位,那么通过直接接触,分泌可溶性因子作用于免疫细胞,调控炎症相关的细胞因子,减轻炎症反应,从而发挥抗炎的免疫调节功能。
迄今为止,有多个国家将干细胞应用到了新冠肺炎的临床研究治疗中,国际上多个治疗新冠肺炎的新药临床试验申请(IND)获批。例如,美国FDA批准了Ryoncil治疗新冠肺炎急性呼吸窘迫综合征的IND,还批准了MultiStem用于治疗新冠肺炎引起的中度至重度急性呼吸窘迫综合征的IND。这两款新药均属于间充质干细胞治疗产品。
本文内容来源:细胞王国

