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科普日常 | 外泌体治疗哮喘的前景

发布时间:2023-06-29    浏览量:0

支气管哮喘( bronchial asthma) 简称哮喘,是一种以气道高反应性为特征,由多种细胞细胞组分参与的慢性气道炎症性疾病,其特点是可逆性呼气气流受限,常伴反复发作的喘息、气促、胸闷、咳嗽等主要症状

全球现有 3 亿多哮喘患者,我国哮喘患者约占全球 1 /10,且我国哮喘患病率呈明显上升趋势,哮喘已成为严重威胁人类健康的慢性炎性疾病。目前我国哮喘控制水平不佳,城区哮喘控制率仅为28.5%。

传统疗法无法逆转呼吸系统损伤

支气管哮喘的病因尚不清晰,学者认为哮喘发病和病情进展与多种机制存在关联,主要是气道炎症和气道重塑机制。

△哮喘发病机制

目前哮喘的治疗方法是药物治疗和吸入治疗法。虽现阶段药物治疗取得一定的效果,但其治疗原理均是降低炎症反应和抑制生理性的气管收缩,对于气道重塑的抑制和治疗效果几乎没有,且现有治疗手段不能逆转呼吸系统损伤,因此需要开发新的治疗和诊断方法。

在呼吸系统医学中,Ev参与肺部疾病发病机制的证据越来越多。Ev作为一种生物标志物和新的治疗方法的潜在应用正式切入点。

MSC-Ev发挥呼吸系统疾病的治疗作用

MSC在COPD、哮喘、特发性肺衰竭等呼吸道疾病中得到广泛研究,是肺损伤再生的有力候选者。此外,已证实MSCs的益处主要与其旁分泌因子相关,特别是细胞外囊泡(EVs)[1, 2]


有文献报道,脐带间充质干细胞来源的Ev在保护新生大鼠对缺氧诱导的肺损伤方面与亲代间充质干细胞一样有效。有学者研究发现间充质干细胞源外泌体能够促进MSCs向炎症部位迁移,并协助 MSCs 在哮喘中发挥治疗作用,证实了 MSCs 外泌体具有免疫调节特性,未来可能作为治疗哮喘的新方法。

临床上,使用Ev作为分子货物传递microRNA和蛋白质的临床试验已经在一些疾病领域展开。间充质干细胞(MSC)来源的Ev显示了它们对包括急性肺损伤在内的器官损伤的治疗作用。它其实是对干细胞特定分子的转移,包括miRNA,生长因子,完整的新鲜线粒体[3],已被广泛报道为各种肺部疾病的潜在治疗手段。

MSC-Ev治疗哮喘的作用机制

1·改善Th1/Th2失衡

传统观点认为 Th1/Th2失衡是哮喘发病的主要原因。


慢性气道炎症发生时,细胞因子IL-1β、IL-4、IL-5、IL-6、IL-13、TNF-α等大量分泌,激活了B淋巴细胞IgE的分泌,从而刺激了气道中腺体细胞粘液的大量分泌,使得变态反应加剧。


Cruz等研究表明,全身注射人源和鼠源间充质干细胞的外泌体可以改善曲霉菌丝提取物诱导的过敏性气道高反应、肺部炎症和小鼠的抗原特异性CD4+ T细胞Th2/Th17表型[5]。Du等研究发现,骨髓来源的间充质干细胞外泌体能通过上调PBMC中IL-10和TGF-β的表达水平,进而促进调节性T细胞的增殖和免疫抑制能力[6]

2·改善Foxp3 + Treg/Th17 失衡

现已有研究证实Foxp3 + Treg/Th17 失衡也参与了哮喘的发生发展。


Foxp3+ Treg在维持自身免疫耐受中发挥重要作用。Th17特异产生的IL-17,可诱导中性粒细胞在局部的募集和活化,上调Th2细胞调控的嗜酸粒细胞炎症,与气道炎症和高反应性密切相关。


临床研究发现,在重度激素抵抗型哮喘(SSRA)患者的肺泡灌洗液中发现IL-17、IL-6, IL-1β和IL-8炎症因子表达水平增高,并且IL-17与重症哮喘患者气道高反应性成正相关[7]。林颖等人研究发现 BMSCs 源外泌体处理组小鼠的脾组织 Foxp3 + Treg、Foxp3 + Treg 上 CTLA-4和PD-1高表达,并且外泌体处理组EOS、MONO、巨噬细胞、IL-13、IL- 17显著低于哮喘模型组,而与 Foxp3 + Treg 相关的IL-10水平则明显升高,证实了 BMSCs 源外泌体可以抑制哮喘小鼠气道炎症反应逆转哮喘小鼠 Foxp3 + Treg / Th17 失衡[8]

3·修复气道上皮细胞

另外,EMT参与了气道重塑过程。

哮喘病人的气道中未分化上皮细胞的数量显著上升,一般认为是因为气道上皮细胞受损后,在尝试修复时,上皮细胞的一些信号激活了基质细胞的增殖,同时导致部分再生的上皮细胞的分化程度下降,从而发生表型变化,转化成肌成纤维细胞,这一过程称为EMT。


据报道,外泌体对哮喘大鼠的气道EMT过程有缓解作用,主要标志蛋白Vimentin在mRNA和蛋白水平均有所下降,而E-cadhering有所增加,从而减缓气道上皮细胞损伤。


综上所述,哮喘发病因素多样,发病机制复杂,患病率高且逐年增长,一旦患病,终身需要接受药物治疗。但现有的治疗方法只能缓解,不能根治哮喘,且截止到目前为止关于外泌体治疗哮喘的研究较少,因此探究外泌体对于哮喘的治疗效果有不可限量的前景


参考文献

1. Abbaszadeh, H., et al., Human umbilical cord mesenchymal stem cell-derived extracellular vesicles: A novel therapeutic paradigm. J Cell Physiol, 2020. 235(2): p. 706-717.

2. Mizuta, Y., et al., Exosomes from adipose tissue-derived mesenchymal stem cells ameliorate histone-induced acute lung injury by activating the PI3K/Akt pathway in endothelial cells. Stem Cell Res Ther, 2020. 11(1): p. 508.

3. Mack, G.S., Trial set to test how stem cells heal a broken heart. Nat Med, 2006. 12(5): p. 483.

4. Cruz F F, Borg Z D, Goodwin M, et al. Systemic Administration of Human Bone

5. Marrow-Derived Mesenchymal Stromal Cell Extracellular Vesicles Ameliorates

Aspergillus Hyphal Extract-Induced Allergic Airway Inflammation in

Immunocompetent Mice [J]. Stem Cells Transl Med, 2015, 4(11): 1302-16.

6. Du Y M, Zhuansun Y X, Chen R, et al. Mesenchymal stem cell exosomes

promote immunosuppression of regulatory T cells in asthma [J]. Exp Cell Res,

2018, 363(1): 114-20.

7. Molet S, Hamid Q, Davoine F, et al. IL-17 is increased in asthmatic airways and

induces human bronchial fibroblasts to produce cytokines [J]. J Allergy Clin

Immunol, 2001, 108(3): 430-8.

8. 林颖,胡锦章,颛孙永勋,冉丕鑫,陈瑞,杜雨末,林琳,李建国. 骨髓间充质干细胞外泌体调节哮喘小鼠Foxp3+ Treg/Th17的平衡[J].

中国组织工程研究,2018,22(17):2637-2643. 







关键词: 细胞储存
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