間充質(zhì)干細胞治療早產(chǎn)兒支氣管肺發(fā)育不良的研究進展

黃高展，劉春華

（汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院新生兒科，廣東 汕頭 515041）

隨著圍產(chǎn)醫(yī)學(xué)及新生兒醫(yī)學(xué)技術(shù)的進步，早產(chǎn)兒尤其是超早產(chǎn)兒的存活率不斷提高。支氣管肺發(fā)育不良（bronchopulmonary dysplasia，BPD）作為一種早產(chǎn)兒常見的嚴重并發(fā)癥，其發(fā)病率也在逐年上升。我國幾項多中心研究表明超低出生體重兒或超未成熟兒BPD發(fā)生率差異較大，2006—2008年僅19.3%，2011年為48.1%，2019年則高達72.2%[1]。合并BPD的早產(chǎn)兒病死率高，且伴有不同程度的后遺癥，給患者家庭及社會帶來了巨大的經(jīng)濟負擔(dān)。臨床上通過預(yù)防早產(chǎn)，使用溫和的機械通氣模式，降低吸入氧濃度，肺表面活性物質(zhì)的治療和營養(yǎng)支持等一系列措施在BPD的防治上取得一定成效，但目前仍未能有效治愈BPD[2]。間充質(zhì)干細胞 （mesenchymal stem cells，MSCs）療法可以調(diào)節(jié)免疫，減輕肺部纖維化和炎癥，增強肺部細胞的再生和修復(fù)，降低肺動脈高壓，給BPD的治愈帶來了希望。本文從BPD的發(fā)病機制出發(fā)，通過查閱MSCs治療BPD相關(guān)機制研究的文獻，結(jié)合當前的臨床試驗對MSCs治療BPD進行綜述與展望。

1 BPD的發(fā)病機制

早產(chǎn)兒肺部發(fā)育常處于小管晚期或囊狀早期，早產(chǎn)使正常肺泡和遠端血管發(fā)育中斷，在產(chǎn)前因素（如胎兒宮內(nèi)生長受限、宮內(nèi)感染等）及產(chǎn)后因素（如細菌感染、機械正壓通氣、氧療等）的影響下[3]，對未發(fā)育完全的肺造成進一步損傷，激活了免疫反應(yīng)[4]，引起肺部炎癥因子和抗炎因子的紊亂，造成肺部干細胞損傷或耗竭[5]，導(dǎo)致肺泡結(jié)構(gòu)簡單化和異常肺血管生成，出現(xiàn)了肺部纖維化[6]和動脈高壓[7]，最終形成BPD，這是一個動態(tài)、復(fù)雜的過程。

2 MSCs的來源及其治療機制

MSCs屬于多能成體干細胞，具有自我更新、多向分化及低免疫原性的特點，在妊娠組織（胚胎、臍帶、胎盤、臍帶血）、骨髓、皮膚等組織均有存在[8]。MSCs發(fā)揮治療的機制主要包括以下幾方面。（1）MSCs具有定向增殖分化能力，可通過歸巢作用促進組織的愈合。MSCs遷移進入損傷的組織、修復(fù)損傷組織的機制尚未完全明確，但很可能與MSCs表達的黏附分子與炎癥趨化因子通過局部或全身循環(huán)遷移到達靶器官并相互作用有關(guān)[9]。（2）研究發(fā)現(xiàn)MSCs分泌的可溶性蛋白（細胞因子、趨化因子、生長因子、蛋白酶）、外泌體、細胞外囊泡在BPD肺組織的修復(fù)和再生中也起了關(guān)鍵作用[10]。Willis等[11]研究發(fā)現(xiàn)通過靜脈給予MSC外泌體可以改善肺動脈的發(fā)育及肺纖維化；Braun等[12]的研究也顯示MSC細胞外囊泡可通過抗炎和促血管生成機制促進肺泡發(fā)育。MSCs分泌的產(chǎn)物具有免疫原性低、半衰期長、在體內(nèi)穩(wěn)定、遞送效率高等特性，并且更易于隔離、存儲和管理[13]，在治療BPD上有著巨大潛力。（3）MSCs可通過細胞間的相互作用及細胞因子抑制T細胞、B細胞等免疫細胞的增殖發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用[14]。人類白細胞抗原（human leukocyte antigen，HLA）又稱移植抗原，低水平的HLA可規(guī)避免疫識別。MSCs表達HLA-Ⅰ類分子（與排斥反應(yīng)相關(guān)）和Ⅱ類分子（與免疫反應(yīng)相關(guān)）的水平較低，可使MSCs更好地逃脫免疫監(jiān)視[15]，降低異體移植的排斥反應(yīng)。

3 MSCs治療BPD的臨床試驗

BPD動物實驗研究證實了MSCs治療能有效改善肺泡結(jié)構(gòu)和血管生成，減輕肺纖維化和肺脈高壓等[16]。動物實驗的成功對MSCs的臨床應(yīng)用有著較大的啟發(fā)，目前在美國國家衛(wèi)生研究院數(shù)據(jù)庫（https://clinicaltrials.gov）上注冊的應(yīng)用MSCs治療BPD臨床試驗共有14項（表1）。

表1 14項MSCs治療BPD臨床試驗信息

Chang等[17]在Ⅰ期臨床研究中使用不同劑量MSCs治療BPD患兒以驗證其安全性及可行性，在9例高危BPD患兒氣管內(nèi)注入MSCs，其中3例為低劑量MSCs（細胞數(shù)為1×107個/kg），6例為高劑量MSCs（細胞數(shù)為2×107個/kg），治療84 d后結(jié)果顯示，患兒治療的耐受性良好，且沒有嚴重的副作用；Ahn等[18]在對該9例患兒長達2年的隨訪中，未發(fā)現(xiàn)接受MSCs治療的患兒有致瘤、致畸等不良后果。王燕等[19]使用hUC-MSC治療BPD的一項臨床研究中，將高危早產(chǎn)兒（共18例）分為試驗組（8例）和對照組（10例），試驗組患兒出生后7 d、14 d分別給予氣管內(nèi)滴入hUC-MSC（細胞數(shù)為1×107個/kg），對照組給予同體積生理鹽水，結(jié)果顯示試驗組患兒BPD發(fā)生率、平均住院時間、平均用氧時間及1歲內(nèi)肺炎發(fā)生率均比對照組低（P值均＜0.05），且肺泡灌洗液中抑制性炎性因子水平也低于對照組（P＜0.05）。Powell等[20]也進行了一項類似的臨床試驗，在12例BPD高危早產(chǎn)兒氣管內(nèi)使用MSCs治療，其中6例為低劑量MSCs（細胞數(shù)為1×107個/kg），6例為高劑量MSCs（細胞數(shù)為2×107個/kg），結(jié)果也顯示患兒的耐受性良好，未發(fā)現(xiàn)不良反應(yīng)。隨后Ahn等[21]在Ⅰ期臨床研究的基礎(chǔ)上，對66例23～28周的高危早產(chǎn)兒進行雙盲、隨機、安慰劑對照的Ⅱ期臨床試驗，這些早產(chǎn)兒在出生后第5天至第14天期間伴有呼吸惡化，接受機械呼吸機支持。將66例高危早產(chǎn)兒按胎齡分為23～24周組（n=31）和25～28周組（n=35），按1∶1隨機分配接受MSCs治療（細胞數(shù)為1×107個/kg，n=33）或安慰劑治療（等體積的生理鹽水，n=33）。結(jié)果顯示雖然接受MSCs治療的患兒氣管吸出液中炎性因子顯著降低，但MSCs組（17/33，52%）與對照組（18/33，55%）出現(xiàn)死亡或中重度BPD的結(jié)局并未得到顯著改善；在23～24周患兒的亞組分析中（MSCs組16例，對照組15例），MSCs組出現(xiàn)嚴重BPD的結(jié)局（3/16，19%）較對照組（8/15，53%）則有了顯著改善，而在25～28周的亞組分析中出現(xiàn)嚴重BPD結(jié)局并無明顯改善。因此，進行一項更大樣本量的研究（NCT03392467），旨在了解關(guān)于23～24周早產(chǎn)兒使用MSCs治療的效果。

4 目前的不足及未來展望

MSCs治療BPD在臨床試驗中已初步證實其效果是顯著的，是最具革命性的下一代治療手段，在轉(zhuǎn)化應(yīng)用于臨床前需要明確其安全性、適宜的患兒及用藥參數(shù)。MSCs來源廣泛，雖然從自體妊娠組織中提取的MSCs具有低成本，低免疫原性及高生物活性的特點且不涉及倫理問題[22]，但仍有部分患兒無相應(yīng)的條件，需行異體干細胞移植，因此倫理學(xué)討論是必要的[23]。而且制定一個標準化方法收集安全有效的MSCs非常重要，目前已有臨床試驗使用符合藥品生產(chǎn)管理規(guī)范的人誘導(dǎo)多能干細胞[24]，未來這可能是MSCs來源的最佳方式。超早產(chǎn)（胎齡＜27周）及超低出生體重（出生體重＜1 000 g）是BPD的獨立高危因素[1]，這個階段的患兒肺部處于原始肺泡發(fā)育的關(guān)鍵時期，對外界因素極度敏感，出生后需要機械通氣等高級生命支持，且目前治療手段有限，因此更適合使用MSCs進行治療。MSCs在臨床上的用藥參數(shù)需要個體化，氣管內(nèi)給藥較靜脈給藥副作用少，且對于有創(chuàng)通氣的患兒操作方便，這可能是最佳的給藥方式；臨床試驗結(jié)果顯示不同劑量的MSCs治療效果良好，最佳的劑量需要結(jié)合肺部損傷的程度來決定，伴隨著MSCs的消耗，部分患兒可能需要多次使用MSCs治療才能達到最佳治療效果；多項動物實驗中提示在高氧造成的肺部損傷炎癥到達高峰或穩(wěn)定階段之前使用MSCs移植效果更好[25]，臨床試驗的結(jié)果也支持這一結(jié)論，因此臨床中治療BPD越早使用MSCs可能效果越好。隨著多中心、大規(guī)模、前瞻性臨床隨機對照試驗的進行，未來MSCs療法將給BPD患兒帶來更多福音。