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科普日谈丨间充质干细胞对新冠肺炎的研究前景

发布时间:2022-11-04    浏览量:0

  

间充质干细胞

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       自2019年12月以来,新型冠状病毒(COVID-19)在全球传播迅速,造成了毁灭性的大流行,严重危害人们的健康。感染后,免疫系统被过度激活时会生成大量的炎症因子,导致严重的细胞因子风暴,细胞因子风暴可导致肺及多器官损伤。轻者可表现为急性自限性症状,如发热、乏力、干咳、流涕等,重者可出现急性呼吸窘迫综合征、脓毒症休克、出凝血功能障碍以及多器官功能障碍综合征甚至死亡等。  

  细胞因子风暴是新冠肺炎患者轻症向重症和危重症转换的一个重要节点,有助于新冠肺炎的临床分型以及预测发展的严重程度,并提供潜在的临床靶标。  

  间充质干细(MSCs)是一类多潜能组织干细胞,在抗炎、再生、免疫调节等方面有着巨大潜力,能够通过直接触或旁分泌多种细胞因子的方式调节免疫,适时抑制过激免疫反应,抑制细胞因子风暴,同时具有促进损伤组织恢复的能力。

  

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  COVID-19具有独特的免疫病理学,重症COVID-19患者外周血CD4+和CD8+T淋巴细胞的数量常显著减少,部分患者免疫系统因感染、药物、自身免疫疾病等因素过度激活时,免疫细胞就会应激过度产生过多的TNF-α、IL-6、IL-10,TGF-β的分泌增加进而发展为急性呼吸窘迫综合征,全身性炎症反应综合征,多器官功能障碍综合征,导致全身性衰弱性疾病患者的死亡率增加。

  

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  Figure1:新型冠状病毒可能来源与进入宿主情况示意图 

  Figure2:新型冠状病毒结构示意图

  

  

干细胞研究

  干细胞的临床研究最终目标是通过刺激和调节内源性干细胞种群和/或补充细胞来增强机体修复机制,以达到组织稳态和再生的目的。干细胞疗法受到了大量的临床研究,并被定义为有潜力的药物,为患有疾病的患者带来了新的希望。

  

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  Figure3.干细胞研究进展时间表与来源示意图  

  (a:干细胞研究进展时间表,b:干细胞来源)

  

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  Figure4:不同干细胞研究方向示意图

  

 

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  肺不成熟和肺纤维化是支气管肺发育不良患者的主要问题,并导致SDF-1水平升高、纤维化的发展、炎症反应的诱导和肺泡变性损伤。UC-MSCs通过化学引诱剂SDF-1被吸引到受损的肺,SDF-1和CXCR4的交流不断地从未成熟的肺释放。此外,UC-MSCs通过细胞间接触机制降低促炎细胞因子(TGF-β、INF-γ、巨噬细胞MIF和TNF-α)的水平。UC-MSCs产生和分泌VEGF的能力也通过增强血管生成参与未成熟肺的再生。

  

  慢性阻塞性肺疾病(COPD)加重时,UC-MSCs通过降低IL-8和TNF-α水平对周围刺激作出反应,导致炎症反应抑制,但增加参与肺泡保护、液体清除和减少氧化应激和肺纤维化的生长因子的分泌,包括HGF、TGF-β、IGF-1和外泌体。

  

  UC-MSCs通过抑制2019冠状病毒病(COVID-19)中细胞因子风暴的形成CD34+T细胞分化为Th17细胞并增加调节性T细胞数量。此外,UC-MSCs还通过分泌LL-3717和lipocalin具有抗菌活性。

  

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  Figure5:UC-MSCs间充质干细胞作用机制示意图

  

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  目前,有72项评估MSCs研究新型冠状肺炎的安全性和有效性的临床试验在美国国立卫生研究院网登记注册,并且其中30项已处于完成状态。MSCs用于新冠肺炎患者临床的相关研究仍处于摸索阶段,Hashemian等的临床试验结果表明,多次、大剂量输注同种异体产前来源(脐带血与胎盘来源)的间充质干细胞是安全的,Meng等的一项1期临床试验中未观察到严重的人脐带血来源的间充质干细胞UC-MSCs输注相关不良事件,表明静脉输注UC-MSCs是安全的,中、重度新冠肺炎患者耐受性良好。最近,在一项对100名重症新冠肺炎患者的随机、双盲、对照的2期临床试验中发现,UC-MSCs对新冠肺炎所致的肺损伤是一种安全且潜在有效的研究方法。  

  MSCs在研究肺部疾病和肺炎患者中有多种潜在机制,包括调节免疫细胞功能、免疫调节、增强肺泡液清除和蛋白通透性、调节内质网应激和衰减肺纤维化。  

  总结目前的临床研究表明:  

  1、MSCs针对急性呼吸窘迫综合征、急性肺损伤、重症肺炎、重症新冠肺炎患者,已被证实具有良好的安全性和有效性;  

  2、MSCs是非常好的辅助手段,目前的文献报道中未发生与MSCs直接相关的严重不良反应。

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