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科普日谈丨间充质干细胞有望治愈肺损伤

发布时间:2021-04-23    浏览量:0

什么是外泌体?

What is an exosome?

       说起外泌体,不知各位对它的了解有多少?简单来说,外泌体就是分泌囊泡的一种,我们可以将外泌体看作是细胞间的“快递员”,作为信息,物质交换的载体。

外泌体

       在各种细胞产生的外泌体中,来源于脐带间充质干细胞(UC-MSCs)的外泌体(Exosome,Exo)在治疗组织损伤中具有广阔的应用前景。脐带间充质干细胞具有多向分化潜能、造血支持、免疫调控等功能。其分泌的外泌体是一种直径50nm-100nm的分泌囊泡,包含大量RNA及多种功能因子。


外泌体有哪些功能?

What are the functions of exosomes?


1)、调控基因转录与翻译;

2)、促进细胞增殖;

3)、促进血管生成与伤口愈合;

4)、调控代谢产物

5)、平衡免疫应答与调节中枢外周免疫等;

1、外泌体治疗急性肺损伤

        在具体了解外泌体的功能之前,我们先来了解一种常见的肺部疾病——急性肺损伤(Acute Lung Injury,ALI)。急性肺损伤(ALI)是指在严重感染、休克、创伤等疾病发生过程中,肺毛细血管内皮细胞和肺泡上皮细胞损伤造成弥漫性肺间质及肺泡水肿,进而导致呼吸功能障碍或呼吸衰竭,严重会出现急性呼吸窘迫综合征(Acute Respiratory Distress Syndrome,ARDS)。

2、急性肺损伤传统物理方法及缺点

       对于急性肺损伤目前常用的治疗方法是机械通气——呼吸机。呼吸机可以提供有效呼吸支持,且能够改善肺的气体交换、缓解呼吸窘迫、改善压力-容量关系、有利于肺和气道的愈合。在去年新冠肺炎全球蔓延的时候,呼吸机在治疗新冠危重患者中发挥了重要作用。

外泌体

       但呼吸机也会引起许多并发症,如气压伤、呼吸机相关肺炎、呼吸机相关肺损伤等,严重的并发症甚至危及患者生命。呼吸机所致肺损伤(VILI),实质是肺区带局部肺泡被过度扩张和反复受过猛过大牵拉而引起肺泡破裂或者肺泡毛细血管膜的弥漫性损伤。因此,寻找新的药物来治疗急性肺损伤成为了目前一个新的研究方向。

       在外泌体治疗急性肺损伤研究过程中,研究人员发现脐带间充质干细胞来源的外泌体能够有效抑制急性肺损伤引起的炎症反应,且目前研究表明:外泌体能够通过下调TLR4和NF-kB的表达,减少细胞凋亡和炎症;外泌体能够上调受损肺组织miR-22-3p来减轻炎症反应和氧化应激反应;间充质干细胞外泌体可防止高氧诱导的微血管损伤。小鼠动物模型研究揭示外泌体能够改善受损的肺泡,外泌体的这一研究发现必将给急性肺损伤治疗带来新突破。

外泌体

NRMX:正常肺组织;HYRX:肺损伤组;

HYRX+MSC -exo:外泌体预防组


     从图中可以看到外泌体可以有效减少诱导的肺组织血管损伤。


外泌体的治疗前景

Therapeutic prospect of exosomes


       至今,慢性肺部疾病已造成巨大的全球负担,至少四分之一的人一生中都会有严重的肺部后遗症。与此同时,间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSC)因其广泛的抗炎和再生作用而受到广泛关注。虽然目前只进行了临床安全性和可行性的试验,但临床前研究结果指出了提高MSC应用治疗效果和利用MSC分泌体的可能性。


参考文献

[1] Monsel A, Zhu Y G , Gudapati V , et al. Mesenchymal stem cell derived secretome and extracellular vesicles for acute lung injury and other inflammatory lung diseases[J]. Expert Opin Biol Ther, 2016, 16(7):859-871.


[2] Zhou Y, Li P , Goodwin A J ,et al. Exosomes from endothelial progenitor cells improve outcomes of the lipopolysaccharide-induced acute lung injury[J]. Critical Care, 2019, 23(1).


[3] Lei J ,Zhenyao X U , Suke L I ,et al. Human adipose, placenta, and umbilical cord-derived mesenchymal stem cells ameliorate imiquimod-induced psoriatic mice via reducing T cells infiltration[J]. BIOCELL, 2021, 45(3):537-546.


[4] Liu A , Zhang X , He H ,et al. Therapeutic Potential of Mesenchymal Stem/Stromal Cell Derived Secretome and Vesicles for Lung Injury and Disease[J]. Expert Opinion on Biological Therapy, 2019, 20(19).


[5] Al-Khawaga S , Abdelalim E M . Potential application of mesenchymal stem cells and their exosomes in lung injury: an emerging therapeutic option for COVID-19 patients[J]. Stem Cell Research & Therapy, 2020, 11(1):437.


[6] Willis G R , Fernandez-Gonzalez A , Reis M ,et al. Mesenchymal stromal cell-derived small extracellular vesicles restore lung architecture and improve exercise capacity in a model of neonatal hyperoxia-induced lung injury[J]. Journal of Extracellular Vesicles, 2020, 9(1).


[7] Kourembanas, Stella. Exosomes: Vehicles of Intercellular Signaling, Biomarkers, and Vectors of Cell Therapy[J]. Annual Review of Physiology, 2015, 77(1):13-27.


[8] Gnecchi M , Cervio E . Mesenchymal Stem Cell Therapy for Heart Disease. Humana Press, 2013.