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廖画 刘华
[摘要] 急性肺危害(ALI)是急性呼吸困顿综合征的前期体现,严峻时可开展为多器官功能障碍综合征,具有较高的发病率及病死率。现在关于ALI的医治主要以机械通气和对症医治为主,但病死率仍居高不下。跟着干细胞研讨的深化,骨髓间充质干细胞(BMSCs)对ALI的医治效果被逐步认可。在很多研讨的基础上,本研讨概括了BMSCs经过增殖分解、按捺炎症反响、免疫调理等方面医治ALI的机制与特色。
[关键词] 骨髓间充质干细胞;急性肺危害;移植
[中图分类号] R563 [文献标识码] B [文章编号] 1674-4721(2014)01(c)-0188-04
急性肺危害(acute lung injury,ALI)是由非心源性的各种肺内、外要素引起的,呈急性、进行性呼吸衰竭临床体现的疾病。ALI可由多种不同的病因引起,发病率与病死率也因病因的差异而有所不同,在疾病的后期能敏捷开展为急性呼吸困顿综合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS)[1]。跟着近年关于干细胞研讨的逐步添加,骨髓间充质干细胞(bone marrow-derived mesenchymal stem cells,BMSCs)移植后能增殖分解修正肺安排结构、调理肺内凋亡机制,按捺炎症及免疫调理的才能[2],越来越遭到呼吸疾病研讨工作者的注重,有望成为医治ALI的新办法。
1 ALI
1.1 ALI的发病机制
ALI/ARDS多由相关的临床疾病引起,能够分为肺内要素和肺外要素。肺内要素包含肺炎、误吸、危害、栓塞、吸入性危害和缺血-再灌注。肺外要素包含肺外脓毒症、伤口、烧伤、很多输血、冠状动脉旁路移植术、中毒与急性胰腺炎等[3]。病理特征主要有肺泡上皮细胞和肺毛细血管内皮细胞危害,进而两者通透性添加,构成弥漫性肺间质水肿,肺泡充溢富含蛋白质的渗出液,约72 h后构成透明膜,导致肺容积削减、肺顺应性下降、严峻的通气/血流份额失调。临床上体现为进行性血氧下降和呼吸困顿,肺部印象学上呈现斑片状以致大片状的滋润暗影[4]。
1.2 ALI的确诊
1994年欧美联席会议提出了ALI/ARDS的确诊规范[1],中华医学会呼吸病学分会也于2000年提出了我国ALI/ARDS的确诊规范。①有ALI/ARDS的高危要素;②急性起病、呼吸频数和(或)呼吸困顿;③低氧血症:ALI时动脉血氧分压(PaO2)/吸入氧分数(FiO2)值≤300,ARDS时PaO2/FiO2≤200;④胸部X线查看显现两肺滋润暗影;⑤肺动脉楔压(PAWP)≤18 mm Hg或临床上能在外心源性肺水肿。一起契合以上5项条件,能够确诊为ALI或ARDS[5]。
1.3 ALI的流行病学现状
据美国华盛顿医疗中心计算,在美国的重症监护病房(ICU),每年约有190 000例患者确诊为ALI,而在急诊科承受机械通气的非伤口患者中,契合ALI确诊规范的份额为8.7%[6]。在一般呼吸病房中,呈现急性肺部滋润的患者达66%,其间9%的患者契合ALI的确诊规范,2%的患者确诊为ARDS[7]。有研讨显现,1994~2006年,ALI/ARDS的病死率约为43%,与以往比较虽有显着下降,但仍需求极高度的注重[8]。
1.4 ALI的医治现状
ALI的临床医治分为药物医治和机械辅佐医治。药物医治:皮质类固醇激素、体液办理、神经肌肉阻断剂[9]。机械辅佐医治:低落气量通气、呼气末正压通气、高频通气与惯例通气[10-11]。其他辅佐医治:防备应激性溃疡和静脉血栓,养分支撑和医治相关的危害等[12]。上述医治在抢救和保持患者生射中起着重要的效果,但却未能大幅度下降病死率,关于ALI的肺泡滋润、肺泡上皮和毛细血管损坏、肺部及全身的炎症不能很好地一致统筹,致使病死率居高不下,急需寻求ALI/ARDS更完善的医治办法。跟着对ALI发病机制的研讨和上述医治并发症办法的添加,ALI的医治要点逐步转向非机械通气手法。
2 BMSCs
有研讨显现,BMSCs移植后,能归巢到肺安排危害部位,并经过开释可溶性因子,减轻肺毛细血管内皮的通透性及肺泡水肿、缓解肺部炎症、促进细胞增殖、按捺细胞凋亡、协助肺部血管重建等,起到医治ALI/ARDS的效果[13-14]。下面将从三方面介绍BMSCs移植医治ALI大鼠的研讨现状。
2.1 BMSCs归巢与增殖分解
ALI病理改动开展进程中,逐步呈现肺泡上皮受损坏死,成纤维细胞增生和胶原堆积。在BMSCs医治ALI的研讨中,将β-半乳糖苷酶符号的BMSCs经尾静脉输入博来霉素引起的大鼠肺危害模型中,BMSCs可迁移到肺安排,并分解为具有Ⅰ型肺泡上皮的形状特征及特异性外表符号:T1α和水通道蛋白-5的细胞[15]。Ma等[16]在体外树立了模仿肺部微环境的培育基,植入BMSCs,发现BMSCs能成功分解为具有外表蛋白C(surfactant protein C,SP-C)的人Ⅱ型肺泡上皮细胞特异性外表标志蛋白。将荧光原位杂交技能标志的雄性大鼠的BMSCs在第一时间移植到博来霉素引起的雌性肺危害大鼠模型中,发现雄性大鼠的BMSCs能快速增殖为移植数目的3倍,一起显现出Ⅱ型肺泡细胞样形状并显着减轻肺部炎症和胶原堆积[17]。有研讨证明,移植的BMSCs能归巢到危害肺安排并增殖分解修正肺部结构,削减肺部结构改动。
2.2 BMSCs对细胞因子的调理效果
BMSCs可发作肝细胞成长因子(hepatocyte growth factor,HGF)[18],HGF对BMSCs有多重生物学效应。弹性蛋白酶引起的肺危害大鼠,经鼻腔吸入HGF后,可显着改进肺泡腔的扩大和肺泡壁的损坏。经2周的HGF医治后,显着进步静态肺顺应性、肺部增殖细胞核抗原(PCNA)和细胞角蛋白-19的水平,提示BMSCs排泄HGF有促肺泡重生和发动干细胞修正危害的才能[19],减缓ALI的小气道闭陷和肺泡萎陷不张。
BMSCs移植的受体大鼠肺泡灌洗液中,可发现角质细胞成长因子(keratinocyte growth factor,KGF)显着升高。KGF又称FGF-10,是人体皮下安排细胞排泄的一种碱性蛋白成长因子,特异性地结合到上皮细胞外表的特异受体,经过杂乱的信号传递进程,发动上皮细胞内参加割裂成长的基因表达,然后影响上皮安排的推陈出新。Huh等[20]研讨显现,KGF经过磷酸化蛋白激酶B(Akt/PKB),发动多种途径按捺Ⅱ型肺泡上皮凋亡。在机械通气构成的ALI中,KGF介导BMSCs康复体系氧合才能和肺顺应性,下降全肺水肿程度,削减肺部炎症、肺安排危害和康复肺的结构,一起下降致炎因子TNF-α,进步抗炎因子IL-10[21]。Wang等[22]证明KGF能够进步ALI肺泡对液体的运输才能,减轻肺部湿/干比。
在木瓜蛋白酶引起的肺气肿模型中,呈现了TNF-α的升高,继而导致移植的BMSCs排泄血管内皮成长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)。VEGF表达于血管内皮外表,能效果于血管内皮细胞促进血管内皮细胞增殖,添加血管的通透性。Zhen等[23]阻断VEGF信号传导通路后,发现肺部细胞凋亡添加,肺气肿加剧,提示VEGF对木瓜蛋白酶危害下的肺部细胞起保护效果。
BMSCs还能够排泄肾上腺髓质素[24],肾上腺髓质素能添加外周血循环中的单核细胞和干细胞抗原-1(Sca-1)阳性细胞,招引循环中的内源性骨髓干细胞到危害的肺安排参加修正,并对肺泡上皮和内皮细胞起直接保护效果[25]。
白细胞介素1受体拮抗剂(interleukin 1 receptor antagonist,IL1RN)是由BMSCs其间一组细胞亚群特异排泄的物质,能在体外阻断依靠T细胞活化排泄的IL-1和按捺活化的巨噬细胞排泄TNF-α,经过按捺IL-1和TNF-α这两大炎性因子来保护ALI时的肺安排[26]。
IL-10是BMSCs医治ALI中一个重要的细胞因子,主要由Th2细胞和单核巨噬细胞发作;具有按捺前炎症细胞因子发作,按捺MHC-Ⅱ类分子和B-7分子的表达,按捺T细胞组成IL-2、IFN-γ等细胞因子,促进B细胞分解增殖等效果。BMSCs能经过直接调理Th2细胞排泄IL-10,或许经过KGF等因子间接调控,起到抗炎效果[20,27]。经气管输入BMSCs对立内毒素构成的ALI试验中,BMSCs能显着上调IL-10,一起下调TNF-α和巨噬细胞炎性蛋白(monocyte inflammatory protein-2,MIP-2),进步ALI小鼠的生存率[27]。
由此可见,BMSCs可经过开释可溶性因子按捺细胞凋亡,促进细胞增殖,调理细胞因子缓解肺部炎症,保护肺安排。
2.3 BMSCs对免疫细胞的调理效果
BMSCs可改动树突状细胞(dendritic cell,DC)排泄的细胞因子,使老练的DC1削减TNF-α的排泄,DC2可添加抗炎因子IL-10排泄;BMSCs一起效果于T细胞,削减Th1开释INF-γ,Th2添加IL-4的排泄,而且添加Treg细胞的生成,使安排内IL-10添加[28]。BMSCs经过排泄可溶性因子,使IgM、IgG、IgA表达受损,B细胞在抗原依靠期不能与抗原高亲和力结合,其外表的CD40不能很好地表达,B细胞与Th细胞特异性结合,用于活化的B细胞削减,致使B细胞不能持续分解和发育为浆细胞。B细胞外表趋化因子受体CXCR4、CXCR5、CXCR7表达受损,对CXCL12、CXCR4配体、CXCL13、CXCR5配体的趋化性显着下调。BMSCs经过按捺B细胞活化及趋化,能有用削减ALI发作时体内呈现的过度和自我损坏的炎性反响[29]。
3 BMSCs医治ALI的预临床、临床试验
3.1 BMSCs在体外人体安排中的效果
很多的动物试验提示了BMSCs医治ALI能够从抗水肿、抗凋亡、抗炎症、免疫调理动身,体现出了很高的可行性,而这些医治机制在人体是否具有相同的效果也遭到了注重。用38具不能利用于肺移植的人体肺安排,树立体外血液循环及呼吸循环,再详细分组为控制组、LPS肺危害组、LPS+MSC医治组、LPS+MSC条件培育液医治组,对其肺泡液体铲除(AFC)及肺泡液中KGF含量进行比较,成果显现,异体BMSCs移植或BMSCs条件培育液移植能够显着减轻肺水肿,改进肺内皮细胞屏障的完整性,使肺泡上皮细胞对液体的工作才能康复正常,并以为这是经过KGF介导肺泡液钠转运引起的[30]。
3.2 BMSCs移植在活体人体内的医治测验
2010年南京一位19岁女人体系性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus,SLE)患者因呈现痰中带血,敏捷开展为进行性呼吸困难和低氧血症,被确诊为SLE相关的弥漫性肺泡出血(diffuse alveolar hemorrhage,DAH),经类固醇激素和免疫球蛋白的冲击疗法后仍无显着好转。Liang等[31]为患者进行了脐带血来历的间充质干细胞(MSCs)异体移植,移植后患者的临床体现得到敏捷改进,印象学及血液学在1周后康复正常。SLE相关的DAH一般以为与免疫复合物堆积在肺泡毛细血管基底膜,引起基底膜危害和血管炎相关。该病例的成功医治,提示了MSCs对肺安排的保护效果,但其机制没有清晰。
在ALI/ARDS的医治中,不只要在疾病的前期对立其肺水肿、内皮细胞和肺泡细胞的损坏引起的顽固性低氧血症和呼吸困顿,还需在后期医治中调理全身的免疫机制,缩短炎症持续期,保护肺安排结构,改进预后。BMSCs在此显现出的对疾病的多功能调理,使其遭到了极大的注重。但是BMSCs的提取、培育、动物模型的制作,BMSCs与各种细胞因子、炎症因子、肺安排内源性干细胞、免疫细胞的相互效果还需求进一步的探究,其关于ALI/ARDS的临床医治也需求更多的基础研讨支撑。
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(收稿日期:2013-09-29 本文修改:林利利)
