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多地突发“雷暴哮喘”,间充质干细胞及其外泌体或可成为哮喘的临床新思路

发布时间:2023-09-14    浏览量:0

这段时间挂在热搜上的“呼和浩特大量哮喘鼻炎患者排队就诊”,使得雷暴哮喘受到了广泛关注。

雷暴哮喘(thunderstorm asthma),是指在雷雨天气中或紧随其后出现的支气管哮喘急性发作或加重,多发生在花粉季节,可表现为局部地区哮喘的大规模爆发,症状轻至重度不等,严重者可危及生命。近些年,陆续在全球范围内均有雷暴哮喘事件的相关报道。最大范围的一场灾难性的雷暴哮喘事件发生于2016年澳大利亚墨尔本,也正是这次爆发,使得雷暴哮喘这一少见的因气象因素诱发哮喘的流行事件真正地引起了全球医学界的重视。


大部分患者症状出现时处于户外,或处于窗户打开状态的室内,这可能与花粉暴露增加有关。花粉以及霉菌致敏或过敏史、过敏性鼻炎,尤其是中-重度过敏性鼻炎、未使用预防药物的哮喘、雷雨天气时处于户外均为雷暴哮喘发作的危险因素

关于哮喘

哮喘是全球范围内常见的气道异质性炎症性疾病,涉及多种细胞(包括嗜酸性粒细胞、巨噬细胞、中性粒细胞等)参与。这些细胞释放的炎症因子会促进气道黏液分泌增加和杯状细胞化生。此外,上皮细胞的损伤和支气管平滑肌细胞的增殖会导致气道高反应性和气道重塑的发生

哮喘的临床特征主要表现为反复发作的喘息、呼吸短促、伴或不伴胸闷和咳嗽等症状,常表现为可变性呼气气流受限。症状和气流受限的强度随时间呈特征性改变。


目前全球患哮喘人数将近3亿,随着患病率的上升,3年后患病人数预计将增加1亿。我国哮喘患者约占全球 1 /10,20岁及以上人群哮喘患病率4.2%,并且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%

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


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[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. 








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