骨髓間充質干細胞對哮喘免疫調節(jié)作用的研究進展

朱舜之，朱慧志

(1.安徽中醫(yī)藥大學研究生部，合肥230038;2.安徽中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院 呼吸內科，合肥230031)

支氣管哮喘的藥物治療一直以來主要以吸入糖皮質激素加長效β2受體激動劑為主，然而其并不能完全有效的控制哮喘的發(fā)作以及減緩氣道炎癥和氣道重塑［1］。BMSCs作為一種免疫調節(jié)細胞，可以有效的調節(jié)免疫紊亂，改善哮喘氣道炎性反應，在治療哮喘的過程中起到重要的作用。

1 BMSCs的生物學特點

1.1 生長特點及表面標志物 BMSCs對塑料底物具有貼壁性，可以聚集形成均勻的集落，在未分化狀態(tài)下生長后其外形可呈紡錘形、梭形和不規(guī)則形等;其生長曲線表現(xiàn)為在最初階段生長比較緩慢，接著進入指數(shù)生長階段，生長開始迅速，最后進入生長平臺期［2］。BMSCs并沒有特異性的表面抗原，它表達肌肉、間質細胞、上皮及內皮細胞的表面抗原，但并不表達CD34、CD11b/c、CD45等造血細胞的表面抗原及B71、B72、HLA-DR抗原等。2006年國際細胞治療協(xié)會提出了BMSCs鑒定的最低標準［3］:1)細胞能夠通過塑料組織培養(yǎng)皿貼壁生長;2)95%以上的細胞表面抗原表達 CD105、CD73、CD90，但不表達 CD45、CD34、CD14 或 CD11b、CD79α 或 CD19、HLA-DR;3)具有分化為骨、脂肪及軟骨細胞的能力。

1.2 具有自我更新能力及多分化潛能 BMSCs是來源于發(fā)育早期中胚層的一類細胞群體，具有自我更新、高度增殖能力，并且在特定的誘導條件下具有多向分化的潛能，可以向多種組織如骨、軟骨、神經、脂肪及基質細胞等增殖分化［4］。同時由于BMSCs的低免疫原性和免疫調節(jié)能力，其在急性移植抗宿主病及自身免疫性疾病中可有效抑制炎癥反應，具有免疫調節(jié)作用。相關研究［5］也顯示BMSCs移植可以減輕肺部炎癥反應，具有明顯的治療作用。

2 BMSCs干預支氣管哮喘的機制

哮喘是由多種細胞和細胞組分參與的氣道慢性炎癥性疾患，對于哮喘的發(fā)病機制目前仍不清楚。而隨著對其不斷深入研究，人們發(fā)現(xiàn)對于哮喘的發(fā)病機制不應只局限于肺部組織，同時還存在一個全身的反應機制，逐漸認識到骨髓反應機制對哮喘的發(fā)病有著重要的影響，諸多研究證實了骨髓干細胞參與了哮喘的氣道炎癥［6］。初始的相關研究局限在骨髓造血干細胞對哮喘效應細胞的影響，之后又發(fā)現(xiàn)BMSCs也參與了對哮喘氣道炎癥的免疫調控。

2.1 BMSCs減輕氣道炎癥反應:調節(jié)Th1/Th2失衡Th1/Th2細胞平衡失調，機體免疫耐受功能受損，免疫細胞及其成分對機體自身組織結構和功能的破壞，導致哮喘發(fā)病。Th1和Th2都是由Th0細胞分化而來，Th1分泌IFN-γ、IL-12等細胞因子，參與機體的免疫應答，調節(jié)正常免疫功能，減緩及預防哮喘的發(fā)作;而Th2則通過釋放IL-4、IL-5、IL-13等，對 T細胞分化產生影響，導致炎癥細胞增加、氣道高反應性，參與哮喘的發(fā)病。二者構成復雜而有序的細胞因子網絡，彼此行使各自的生理功能，從而調節(jié)機體的正常免疫應答過程［7］。因此，Th1/Th2平衡是維持機體正常免疫功能非常重要的一個因素，哮喘患者由于Th2細胞分化過度，Th2細胞功能增加，分泌大量炎癥細胞，引起并加重氣道高反應和氣道炎癥，誘發(fā)哮喘。研究［8］表明，BMSCs驅動免疫調控轉變 Th1/Th2平衡，移植BMSCs能夠顯著減少氣道及肺組織內炎癥細胞數(shù)目、浸潤及過量的黏液生成，降低Th2免疫球蛋白和Th2細胞因子，減輕Th2的免疫損傷，減少哮喘的發(fā)病。GE X等［9］通過對慢性哮喘小鼠移植BMSCs后，發(fā)現(xiàn)BMSCs移植能提高哮喘小鼠IL-12水平并降低IL-4，使Th1/Th2再趨于平衡，緩解哮喘病情。最新的研究［10］也顯示，移植BMSCs能夠降低Th2細胞因子，減少 IL-4、IL-5、IgE、IgG1的分泌，提高 IL-12，從而使Th1/Th2趨于平衡。

2.2 BMSCs治療哮喘的機理:介導CD4+CD25+Treg調節(jié)性T細胞(Treg)是機體內存在的具有免疫抑制性的T淋巴細胞亞群，在保持自身耐受方面起重要作用。其中CD4+CD25+Treg是天然存在的Treg，是Treg的主要組成成分，對機體免疫系統(tǒng)產生重要的調節(jié)作用［11］。研究［12］表明，哮喘是一種變態(tài)反應性疾病，因外周免疫耐受機制發(fā)生缺陷而致病，其CD4+CD25+Treg功能、數(shù)量下降;而 CD4+CD25+Treg可抑制Th1和Th2細胞的表達，抑制TH1細胞的免疫應答。所以CD4+CD25+Treg減少，機體外周免疫耐受受損，機體免疫功能紊亂也是哮喘發(fā)病的重要原因。戈霞暉等［13］對哮喘小鼠移植BMSCs發(fā)現(xiàn)可上調其外周血CD4+CD25+Treg比例，減少肺泡灌洗液中炎性細胞數(shù)量，降低炎癥細胞浸潤，明顯減輕哮喘小鼠氣道炎癥及氣道重塑程度。H.KAVANAGH等［14］通過對哮喘大鼠移植MSCs，結果發(fā)現(xiàn)相對于模型組，MSCs組大鼠的CD4+CD25+Treg比例明顯升高，肺泡灌洗液中IL-4、IL-13明顯下降，而IL-10升高;而通過對MSCs組大鼠予環(huán)磷酰胺降低CD4+CD25+Treg后，其調節(jié)IL-4、IL-13、IL-10功能則喪失，而調節(jié)嗜酸性粒細胞功能不受影響，提示MSCs不僅可以誘導CD4+CD25+Treg的表達，提高其比例，同時MSCs功能的發(fā)揮也依賴于Treg機制的調節(jié)。

2.3 BMSCs改善哮喘的關鍵環(huán)節(jié):抑制樹突狀細胞成熟 哮喘是由多種細胞(如氣道上皮細胞、嗜酸性粒細胞、樹突狀細胞等)及細胞組分參與的氣道慢性炎癥性疾?。?5］。其中樹突狀細胞(DC)在維持機體免疫反應和耐受方面發(fā)揮重要的作用，是哮喘發(fā)病的始動環(huán)節(jié)。哮喘患者氣道內DC較正常人明顯增多，且呈過度成熟狀態(tài)?？梢酝ㄟ^其表面膜上的OX40L與初始T細胞表面的共刺激分子OX40相結合，并啟動信號誘導分泌IL-4和生成主要Th2細胞轉錄因子GATA-3，誘導初始T輔助細胞的活化與極化。被活化的Th細胞能夠分泌IL-4，并向Th2細胞分化，而新分化的Th2細胞通過分泌IL-4、IL-5、TNF等，刺激氣道內嗜酸性粒細胞、肥大細胞等炎癥細胞增多以及IgE的合成，從而引起氣道過敏性炎癥反應［16］。研究證明，BMSCs能夠抑制單核細胞轉變?yōu)镈C［17］，抑制IL-4介導的CD14+單核細胞向DC的轉化，且這種抑制具有可逆性;可以顯著下調DC的CD83表面的表達而影響其成熟;下調DC表面的抗原呈遞分子HLA-DR、CD1a和共刺激分子CD80、CD86的表達，使IL-12分泌減少。另有研究［18］表明，BMSCs不但能抑制DC的成熟和抗原呈遞功能，而且能抑制其遷移能力。劉文華等［19］通過將MSCs與DCs共培養(yǎng)，檢測發(fā)現(xiàn)其上清液分泌IL-10明顯升高，IL-12降低，DCs成熟受到抑制，CD80、CD86、MHC-II及OX62的表達下降;同時發(fā)現(xiàn)外源性IL-10能增加上清液中IL-10水平而降低IL-12及DCs表面標志物的表達，加入IL-10NA則作用相反;而JAK抑制劑(AG490)能明顯降低IL-10分泌和(P-)JAK1和(P-)STAT3表達，從而認為MSCs可能通過IL-10和JAK1/STAT3信號轉導通路抑制DCs成熟和功能。

3 小結

BMSCs具有免疫抑制作用，能夠強烈抑制同種異體抗原反應引起的免疫反應，而對于正常機體的免疫防御功能基本沒有影響;同時由于BMSCs免疫原性低，即使是HLA不匹配的個體在移植時也可不使用免疫抑制劑。綜上所述，BMSCs主要通過發(fā)揮免疫調節(jié)作用改善哮喘病情，可以減輕哮喘氣道及肺組織內炎癥細胞數(shù)目及浸潤，調節(jié)Th1/Th2細胞失衡，減少炎癥細胞及因子的分泌，上調CD4+CD25+Treg比例，使機體恢復正常的免疫應答功能。

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