發(fā)布時(shí)間：2021-11-16 瀏覽量：0
疾病背景
急性肺損傷 (acute lung injury，ALI) 被定義為急性和持續(xù)性肺部炎癥合并血管通透性增加的綜合征，其主要特征是肺部大量炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，炎癥細(xì)胞產(chǎn)生促炎因子，損傷肺泡上皮細(xì)胞和毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞，導(dǎo)致肺間質(zhì)和肺泡水腫，引起呼吸功能障礙，最終發(fā)生急性呼吸窘迫綜合征，臨床表現(xiàn)為進(jìn)行性呼吸困難和頑固性低氧血癥。
目前為止，ALl的臨床治療策略主要有呼吸支持、感染預(yù)防、嚴(yán)格控制液體輸入，此外肺保護(hù)性藥物的應(yīng)用也有助于患者的恢復(fù)，例如吸入肺泡表面活性物質(zhì)、N0、糖皮質(zhì)激素、抗氧化劑等手段，但療效依然十分有限。目前ALI的死亡率依然很高（輕度為34.9%，中度為40.3%，嚴(yán)重為46.1%）[1]，對(duì)新治療策略的需求依然十分迫切。
間充質(zhì)干細(xì)胞源外泌體治療肺損傷
外泌體定義
根據(jù)國(guó)際細(xì)胞外囊泡學(xué)會(huì)的定義，外泌體是細(xì)胞外囊泡(Extracellular vesicles)最小的亞組(細(xì)胞外囊泡3個(gè)亞組分別為：外泌體、微泡以及凋亡小體)，直徑30-100 nm，密度為1.10-1.18 g/mL，表達(dá)特異性膜蛋白，如CD9、CD63和CD81。
外泌體的產(chǎn)生
間充質(zhì)干細(xì)胞源外泌體的產(chǎn)生和其他細(xì)胞來源外泌體產(chǎn)生機(jī)制一致，都是通過胞內(nèi)體途徑，即細(xì)胞通過內(nèi)吞作用形成早期內(nèi)體(early endosome)，再與高爾基復(fù)合體相互作用以形成晚期內(nèi)體，進(jìn)而融合形成具有許多腔內(nèi)囊泡的多泡體(multivesicle bodies，MVBs)，多泡體與質(zhì)膜融合通過胞吐作用釋放外泌體，這個(gè)過程依賴于轉(zhuǎn)運(yùn)必需內(nèi)體分選復(fù)合物(ESCRT)的作用，因此外泌體是從內(nèi)體衍生的唯一一類細(xì)胞外囊泡[2]。
圖1：外泌體的分泌過程[3]
外泌體治療肺損傷的可能機(jī)制
01、調(diào)控MAPK信號(hào)傳導(dǎo)通路對(duì)急性肺損傷發(fā)揮保護(hù)作用
眾所周知，在急性肺損傷的發(fā)展進(jìn)程中，MAPK是決定促炎細(xì)胞因子表達(dá)的關(guān)鍵信號(hào)通路，因此，抑制MAPK通路可能作為治療急性肺損傷的潛在機(jī)制之一。前期研究表明人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞來源外泌體可能通過抑制內(nèi)毒素誘導(dǎo)急性肺損傷大鼠肺組織MAPK通路中的p-JNK、p-P38、p-ERK蛋白表達(dá)，起到抑制細(xì)胞凋亡、抑制促炎因子的表達(dá)和促進(jìn)肺組織細(xì)胞增殖修復(fù)等效應(yīng)，從而發(fā)揮對(duì)肺組織的保護(hù)作用[4]。
圖5 不同處理組大鼠肺組織病理圖（HE，×200）3
腹腔注射內(nèi)毒素建立急性肺損傷模型，模型組肺組織可見大量炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)、不同程度充血和出血、肺間隔
增厚等肺損傷表現(xiàn)，尾靜脈注射外泌體可明顯降低肺損傷程度。
02、通過轉(zhuǎn)移RNA對(duì)急性肺損傷發(fā)揮保護(hù)作用
miRNA是一類獨(dú)特的小單鏈非編碼RNA，通過與靶mRNA中的互補(bǔ)序列結(jié)合，抑制轉(zhuǎn)錄或降解特定mRNA的表達(dá)，在調(diào)節(jié)細(xì)胞基因表達(dá)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。外泌體作為轉(zhuǎn)運(yùn)miRNA的載體，可通過轉(zhuǎn)移miRNA來實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間的通訊，即將其遞送至受體細(xì)胞(包括肺組織細(xì)胞或免疫細(xì)胞)來改變其生理狀態(tài)，從而參與肺部疾病的病理發(fā)生過程。Park等[5]發(fā)現(xiàn)間充質(zhì)干細(xì)胞處理急性肺損傷大鼠模型后肺組織表達(dá)不同的miRNA，其中5種miRNA 顯 著 上 調(diào) (miR-1843-3p, miR-323-3p, miR-183-5p，mi R-182和miR-196b-3p)，4種miRNA顯著 下 調(diào) (miR-547-3p , miR-301b-5p, miR-503-3p 和miR-142-3p)，這些miRNA與炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞增殖和免疫應(yīng)答有關(guān)，它們的改變參與了間充質(zhì)干細(xì)胞對(duì)急性肺損傷的免疫調(diào)節(jié)。
03、可能通過轉(zhuǎn)移線粒體DNA對(duì)急性肺損傷發(fā)揮保護(hù)作用
在急性肺損傷發(fā)生發(fā)展中，由線粒體產(chǎn)生的活性氧會(huì)導(dǎo)致線粒體DNA轉(zhuǎn)錄缺陷和線粒體功能障礙，而線粒體的異常會(huì)影響細(xì)胞產(chǎn)能功能障礙，加重急性肺損傷的嚴(yán)重程度，因此，改善線粒體功能可能是急性肺損傷治療的重要手段。許多實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)了從間充質(zhì)干細(xì)胞到肺泡上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的線粒體轉(zhuǎn)移是間充質(zhì)干細(xì)胞在急性肺損傷動(dòng)物模型中發(fā)揮保護(hù)作用的重要機(jī)制[6]。
圖6：細(xì)胞間線粒體轉(zhuǎn)移的細(xì)胞機(jī)制-間隙連接。
脂多糖（lipopolysaccharides，LPS）處理增加肺泡細(xì)胞中連接蛋白43的表達(dá)，連接蛋白促進(jìn)骨髓源性干細(xì)胞（bone marrow-derived stem cells，BMSCs）與肺泡上皮細(xì)胞的附著，并產(chǎn)生囊泡和納米管以與受損細(xì)胞共享線粒體以防止急性肺損傷。
應(yīng)用前景與挑戰(zhàn)
如上所述，越來越多的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)間充質(zhì)干細(xì)胞來源外泌體可以預(yù)防早期缺氧引起的肺部炎癥，修復(fù)內(nèi)皮屏障，減輕肺水腫，恢復(fù)肺泡清除率，改善急性肺損傷患者的呼吸功能。與直接輸注間充質(zhì)干細(xì)胞或單分子藥物治療相比，間充質(zhì)干細(xì)胞來源外泌體的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在：
1.外泌體來自細(xì)胞并且是非自我復(fù)制的，可以降低醫(yī)源性腫瘤形成的風(fēng)險(xiǎn)；
2.作為一種新型的無細(xì)胞療法，其尺寸很小并且能夠深入到大多數(shù)組織內(nèi)部，而間充質(zhì)干細(xì)胞太大而不能容易地通過毛細(xì)血管循環(huán)；
3. 有良好的生物穩(wěn)定性，可被修飾并裝載藥物；
4. 表達(dá)MHC Ⅰ或Ⅱ類抗原，具有良好的生物相容性；
5. 可對(duì)其表面特異性受體或抗體進(jìn)行加工，以實(shí)現(xiàn)將治療性的分子靶向送至目的細(xì)胞等。顯然，間充質(zhì)干細(xì)胞來源外泌體的這些特性使得其在治療急性肺損傷中存在良好的應(yīng)用前景。
然而，要使間充質(zhì)干細(xì)胞來源外泌體能夠真正轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用，仍然有不少挑戰(zhàn)。首先，關(guān)于間充質(zhì)干細(xì)胞來源外泌體治療急性肺損傷的研究證據(jù)幾乎全部來自臨床前期研究，而且多數(shù)是以細(xì)胞或基因水平研究為主，其應(yīng)用于人體后是否仍有類似的治療作用，尚不得而知；其次，關(guān)于間充質(zhì)干細(xì)胞來源外泌體治療急性肺損傷的作用機(jī)制研究仍然相當(dāng)有限，間充質(zhì)干細(xì)胞來源外泌體是通過單一機(jī)制還是聯(lián)合機(jī)制發(fā)揮作用仍不清楚，且是否存在更多的作用機(jī)制還需要更多的研究予以解答；最后，如何大規(guī)模地生產(chǎn)出適用于治療急性肺損傷的同質(zhì)化的間充質(zhì)干細(xì)胞來源外泌體是另一挑戰(zhàn)，如何確定用于治療急性肺損傷的最佳條件，同樣是其應(yīng)用于臨床前需要解決的問題。
總之，較多相關(guān)研究顯示了間充質(zhì)干細(xì)胞來源外泌體治療急性肺損傷的巨大前景，有望成為急性肺損傷的有效治療手段，但距離其真正應(yīng)用于臨床仍有不少困難，需要更多研究進(jìn)行更多探索。
參考文獻(xiàn)：
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