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干细胞研究:在慢性阻塞性肺病中干细胞的临床应用前景

最新公告 2024-02-17

  《干细胞国际》(Stem Cells International)期刊主要发表关于干细胞临床研究(包括动物模型和临床试验)和应用领域的前沿理论和学术成果。在细胞和组织工程学领域具有重要地位。

  【摘要】在临床上,慢性肺损伤多见于哮喘和慢性阻塞性肺疾病(COPD)所引起。由于干细胞具有维持氧化平衡、抑制有害免疫反应、调节基质降解酶活性的能力,被认为是慢性阻塞性肺病细胞治疗的有效工具。几项实验和临床研究已经证实了其在慢性阻塞性肺病治疗中的作用。

  因病毒或细菌导致的慢性阻塞性肺疾病,气道上皮修复受基质金属蛋白酶(MMPs)、细胞因子、上皮细胞、成纤维母细胞等调节。不适当的免疫反应或异常修复会导致肺组织不可逆的损伤,大多数情况会导致肺纤维化坏死,肺功能下降。

  肺稳态是通过肺泡上皮细胞和肺驻留免疫细胞之间的相互作用来维持的,它们持续监测肺微环境,诱导对无害吸入颗粒的耐受性,提供高效免疫反应,防止入侵微生物。因此,肺纤维化多由病毒、细菌、空气刺激物、危险污染物、毒素和过敏原引起的感染、创伤和超敏反应。

  该病的特点是持续的呼吸症和气流受限,导致终末细支气管(阻塞性毛细支气管炎)和肺实质(肺气肿)的破坏,通常是由接触有毒颗粒、有毒气体、病毒、细菌等所引起。肺浸润免疫细胞功能改变、氧化应激和蛋白酶及其抑制剂的活性失衡是慢性阻塞性肺病的主要病理原因。

  在接受干细胞移植的慢性阻塞性肺病动物中,肺浸润免疫细胞中靶点是巨噬细胞。它们通过生产IL-10、TGF-β和HGF,在肺泡巨噬细胞中抑制环氧合酶-2(COX2)表达和PGE2的产生。干细胞介导的COX2/PGE2下调在炎症性M1巨噬细胞中,通过MAPK和ERK发生巨噬细胞极化,形成抗炎症M2表型。

  在接受干细胞移植的慢性阻塞性肺病动物中,可以观察到M1巨噬细胞衍生的巨噬细胞在炎症介质(TNFα、IL-1β、IL-6和单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)中呈现低表达,M2巨噬细胞衍生的抗炎症IL-10和TGFβ细胞因子呈现高表达。此外,干细胞移植可以通过减少巨噬细胞衍生的MMP-2、MMP-9和MMP-12产生,来改善慢性阻塞性肺病动物的肺结构,促进组织重塑。

  干细胞在慢性阻塞性肺病的作用归因于肺泡细胞凋亡的抑制。凋亡细胞数量的减少也与干细胞诱导的caspase3抑制有关,caspase3是肺泡上皮细胞程序性细胞死亡的关键介质。

  慢性阻塞性肺病中干细胞的有益作用主要是由于旁分泌作用参与了抑制肺组织中的炎症反应和凋亡。有专家认为,骨髓间充质干细胞成功移植到肺气肿组织中,可以激活典型的Wnt/β-catenin途径,在体外将其转化为功能性SPC,表达肺泡上皮样细胞。

  研究证明,骨髓间充质干细胞成功移植入肺,可防止肺气肿。此外,在干细胞处理的小鼠中,其慢性阻塞性肺病得到改善。同时,人们已经注意到内源性干细胞(CD45-/ CD31-/ SCA-1细胞)可以改善肺功能。

  干细胞之所以可以改善慢性阻塞性肺病的主要原因,是基于干细胞衍生可溶性因子的作用。在未来探索中,我们将重点对干细胞在体内分化成功能肺泡上皮样细胞信号通路加以研究。

  干细胞通过静脉、气管和支气管内给药是一种安全的治疗方法,这在慢性阻塞性肺病动物模型中显示了其积极作用。

  骨髓间充质干细胞移植可减轻实验动物肺气肿的变化干细胞研究:在慢性阻塞性肺病中干细胞的临床应用前景,如可以减少肺泡损伤和肺泡数目损失。在慢性阻塞性肺病动物模型中,可以发现干细胞处理的治疗带来肺功能的各项统计数据改善(通过分析肺活量(VC)、100毫秒的强迫呼气量(FEV100)、动态顺应性(Cdyn)和平均强迫呼气液)。

  为了验证干细胞在慢性阻塞性肺病的治疗作用,美国进行了一项临床试验:62例中度至重度慢性阻塞性肺病患者,随机静脉输注干细胞进行对照。在随后随访2年后。接受干细胞治疗的慢性阻塞性肺病患者中,没有观察到严重的不良事件、慢性阻塞性肺病加重或疾病恶化的情况,这表明全身应用异基因干细胞是一种安全的方法。dLsct.com