骨髓间充质干细胞对哮喘免疫调节作用的研究进展

朱舜之，朱慧志

(1.安徽中医药大学研究生部，合肥230038;2.安徽中医药大学第一附属医院 呼吸内科，合肥230031)

支气管哮喘的药物治疗一直以来主要以吸入糖皮质激素加长效β2受体激动剂为主，然而其并不能完全有效的控制哮喘的发作以及减缓气道炎症和气道重塑［1］。BMSCs作为一种免疫调节细胞，可以有效的调节免疫紊乱，改善哮喘气道炎性反应，在治疗哮喘的过程中起到重要的作用。

1 BMSCs的生物学特点

1.1 生长特点及表面标志物 BMSCs对塑料底物具有贴壁性，可以聚集形成均匀的集落，在未分化状态下生长后其外形可呈纺锤形、梭形和不规则形等;其生长曲线表现为在最初阶段生长比较缓慢，接着进入指数生长阶段，生长开始迅速，最后进入生长平台期［2］。BMSCs并没有特异性的表面抗原，它表达肌肉、间质细胞、上皮及内皮细胞的表面抗原，但并不表达CD34、CD11b/c、CD45等造血细胞的表面抗原及B71、B72、HLA-DR抗原等。2006年国际细胞治疗协会提出了BMSCs鉴定的最低标准［3］:1)细胞能够通过塑料组织培养皿贴壁生长;2)95%以上的细胞表面抗原表达 CD105、CD73、CD90，但不表达 CD45、CD34、CD14 或 CD11b、CD79α 或 CD19、HLA-DR;3)具有分化为骨、脂肪及软骨细胞的能力。

1.2 具有自我更新能力及多分化潜能 BMSCs是来源于发育早期中胚层的一类细胞群体，具有自我更新、高度增殖能力，并且在特定的诱导条件下具有多向分化的潜能，可以向多种组织如骨、软骨、神经、脂肪及基质细胞等增殖分化［4］。同时由于BMSCs的低免疫原性和免疫调节能力，其在急性移植抗宿主病及自身免疫性疾病中可有效抑制炎症反应，具有免疫调节作用。相关研究［5］也显示BMSCs移植可以减轻肺部炎症反应，具有明显的治疗作用。

2 BMSCs干预支气管哮喘的机制

哮喘是由多种细胞和细胞组分参与的气道慢性炎症性疾患，对于哮喘的发病机制目前仍不清楚。而随着对其不断深入研究，人们发现对于哮喘的发病机制不应只局限于肺部组织，同时还存在一个全身的反应机制，逐渐认识到骨髓反应机制对哮喘的发病有着重要的影响，诸多研究证实了骨髓干细胞参与了哮喘的气道炎症［6］。初始的相关研究局限在骨髓造血干细胞对哮喘效应细胞的影响，之后又发现BMSCs也参与了对哮喘气道炎症的免疫调控。

2.1 BMSCs减轻气道炎症反应:调节Th1/Th2失衡Th1/Th2细胞平衡失调，机体免疫耐受功能受损，免疫细胞及其成分对机体自身组织结构和功能的破坏，导致哮喘发病。Th1和Th2都是由Th0细胞分化而来，Th1分泌IFN-γ、IL-12等细胞因子，参与机体的免疫应答，调节正常免疫功能，减缓及预防哮喘的发作;而Th2则通过释放IL-4、IL-5、IL-13等，对 T细胞分化产生影响，导致炎症细胞增加、气道高反应性，参与哮喘的发病。二者构成复杂而有序的细胞因子网络，彼此行使各自的生理功能，从而调节机体的正常免疫应答过程［7］。因此，Th1/Th2平衡是维持机体正常免疫功能非常重要的一个因素，哮喘患者由于Th2细胞分化过度，Th2细胞功能增加，分泌大量炎症细胞，引起并加重气道高反应和气道炎症，诱发哮喘。研究［8］表明，BMSCs驱动免疫调控转变 Th1/Th2平衡，移植BMSCs能够显著减少气道及肺组织内炎症细胞数目、浸润及过量的黏液生成，降低Th2免疫球蛋白和Th2细胞因子，减轻Th2的免疫损伤，减少哮喘的发病。GE X等［9］通过对慢性哮喘小鼠移植BMSCs后，发现BMSCs移植能提高哮喘小鼠IL-12水平并降低IL-4，使Th1/Th2再趋于平衡，缓解哮喘病情。最新的研究［10］也显示，移植BMSCs能够降低Th2细胞因子，减少 IL-4、IL-5、IgE、IgG1的分泌，提高 IL-12，从而使Th1/Th2趋于平衡。

2.2 BMSCs治疗哮喘的机理:介导CD4+CD25+Treg调节性T细胞(Treg)是机体内存在的具有免疫抑制性的T淋巴细胞亚群，在保持自身耐受方面起重要作用。其中CD4+CD25+Treg是天然存在的Treg，是Treg的主要组成成分，对机体免疫系统产生重要的调节作用［11］。研究［12］表明，哮喘是一种变态反应性疾病，因外周免疫耐受机制发生缺陷而致病，其CD4+CD25+Treg功能、数量下降;而 CD4+CD25+Treg可抑制Th1和Th2细胞的表达，抑制TH1细胞的免疫应答。所以CD4+CD25+Treg减少，机体外周免疫耐受受损，机体免疫功能紊乱也是哮喘发病的重要原因。戈霞晖等［13］对哮喘小鼠移植BMSCs发现可上调其外周血CD4+CD25+Treg比例，减少肺泡灌洗液中炎性细胞数量，降低炎症细胞浸润，明显减轻哮喘小鼠气道炎症及气道重塑程度。H.KAVANAGH等［14］通过对哮喘大鼠移植MSCs，结果发现相对于模型组，MSCs组大鼠的CD4+CD25+Treg比例明显升高，肺泡灌洗液中IL-4、IL-13明显下降，而IL-10升高;而通过对MSCs组大鼠予环磷酰胺降低CD4+CD25+Treg后，其调节IL-4、IL-13、IL-10功能则丧失，而调节嗜酸性粒细胞功能不受影响，提示MSCs不仅可以诱导CD4+CD25+Treg的表达，提高其比例，同时MSCs功能的发挥也依赖于Treg机制的调节。

2.3 BMSCs改善哮喘的关键环节:抑制树突状细胞成熟 哮喘是由多种细胞(如气道上皮细胞、嗜酸性粒细胞、树突状细胞等)及细胞组分参与的气道慢性炎症性疾病［15］。其中树突状细胞(DC)在维持机体免疫反应和耐受方面发挥重要的作用，是哮喘发病的始动环节。哮喘患者气道内DC较正常人明显增多，且呈过度成熟状态。可以通过其表面膜上的OX40L与初始T细胞表面的共刺激分子OX40相结合，并启动信号诱导分泌IL-4和生成主要Th2细胞转录因子GATA-3，诱导初始T辅助细胞的活化与极化。被活化的Th细胞能够分泌IL-4，并向Th2细胞分化，而新分化的Th2细胞通过分泌IL-4、IL-5、TNF等，刺激气道内嗜酸性粒细胞、肥大细胞等炎症细胞增多以及IgE的合成，从而引起气道过敏性炎症反应［16］。研究证明，BMSCs能够抑制单核细胞转变为DC［17］，抑制IL-4介导的CD14+单核细胞向DC的转化，且这种抑制具有可逆性;可以显著下调DC的CD83表面的表达而影响其成熟;下调DC表面的抗原呈递分子HLA-DR、CD1a和共刺激分子CD80、CD86的表达，使IL-12分泌减少。另有研究［18］表明，BMSCs不但能抑制DC的成熟和抗原呈递功能，而且能抑制其迁移能力。刘文华等［19］通过将MSCs与DCs共培养，检测发现其上清液分泌IL-10明显升高，IL-12降低，DCs成熟受到抑制，CD80、CD86、MHC-II及OX62的表达下降;同时发现外源性IL-10能增加上清液中IL-10水平而降低IL-12及DCs表面标志物的表达，加入IL-10NA则作用相反;而JAK抑制剂(AG490)能明显降低IL-10分泌和(P-)JAK1和(P-)STAT3表达，从而认为MSCs可能通过IL-10和JAK1/STAT3信号转导通路抑制DCs成熟和功能。

3 小结

BMSCs具有免疫抑制作用，能够强烈抑制同种异体抗原反应引起的免疫反应，而对于正常机体的免疫防御功能基本没有影响;同时由于BMSCs免疫原性低，即使是HLA不匹配的个体在移植时也可不使用免疫抑制剂。综上所述，BMSCs主要通过发挥免疫调节作用改善哮喘病情，可以减轻哮喘气道及肺组织内炎症细胞数目及浸润，调节Th1/Th2细胞失衡，减少炎症细胞及因子的分泌，上调CD4+CD25+Treg比例，使机体恢复正常的免疫应答功能。

［1］董艳婷.间充质干细胞治疗支气管哮喘研究进展:附支气管哮喘治疗新进展［D］.太原:山西医科大学，2012.

［2］王艳，李遇伯，李晶，等.去卵巢对Wistar大鼠MSCs的形态学、生长曲线及骨/脂向分化能力的影响［J］.长春中医药大学学报，2012，28(1):22-24，29.

［3］DOMINICI M，LE BLANC K，MUELLER I，et al.Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells.The International Society for Cellular Therapy position statement［J］.Cytotherapy，2006，8(4):315-317.

［4］赵林，冯智慧，焦淑贤，等.全骨髓贴壁法分离培养大鼠骨髓间充质干细胞及其生物学特性［J］.中国组织工程研究与临床康复，2011，15(32):5923-5927.

［5］管小俊，宋琳，郭雪君，等.肺内输入骨髓间充质干细胞对肺气肿大鼠慢性炎症的调控［J］.中国呼吸与危重监护杂志，2011，10(6):520-526.

［6］KONG X，SONG S，WANG X，et al.Bone marrow derived stem cells reduce lung inflammation in a mouse asthma model［J］.Journal of Allergy and Clinical Immunology，2008，121(2，Supplement 1):S132.

［7］杨兴，史锁芳，周奎龙，等.甘草及其组分治疗支气管哮喘作用机理研究［J］.长春中医药大学学报，2013，29(5):933-935.

［8］OU-Yang H F，HUANG Y，HU X B，et al.Suppression of allergic airway inflammation in a mouse model of asthma by exogenous mesenchymal stem cells［J］.Exp Biol Med(Maywood)，2011，236(12):1461-1467.

［9］GE X，BAI C，YANG J，et al.Effect of mesenchymal stem cells on inhibiting airway remodeling and airway inflammation in chronic asthma［J］.J Cell Biochem，2013，114(7):1595-1605.

［10］CHO K S，KIM Y W，KANG M J，et al.Immunomodulatory effect of mesenchymal stem cells on T lymphocyte and cytokine expression in nasal polyps［J］.Otolaryngol Head Neck Surg，2014，150(6):1062-1070.

［11］吴晓丰，熊小丽，洪艳.玉屏风颗粒对小儿支气管哮喘缓解期免疫功能的影响［J］.长春中医药大学学报，2013，29(3):505-506.

［12］陈敏，樊黎，吴晓立.CD4～+CD25～+Foxp3～+调节性T细胞在成人过敏性哮喘急性发作期和缓解期外周血中的表达［J］.中国医学创新，2012，9(15):1-2.

［13］戈霞晖，白冲，陈若华，等.骨髓间充质干细胞移植对慢性哮喘小鼠气道炎症及气道重塑的影响［J］.中国呼吸与危重监护杂志，2011，10(1):6-10.

［14］KAVANAGH H，MAHON B P.Allogeneic mesenchymal stem cells prevent allergic airway inflammation by inducing murine regulatory T cells［J］.Allergy，2011，66(4):523-531.

［15］陈黎，刘华，孔令万，等.芪芍健脾口服液对花剥苔哮喘患儿免疫指标的影响［J］.长春中医药大学学报，2014，30(3):507-508.

［16］DEMIGUELMP，FUENTES-JULIáN S，BLáZQUEZMARTíNEZ A，et al.Immunosuppressive properties of mesenchymal stem cells:advances and applications［J］.Curr Mol Med，2012，12(5):574-591.

［17］SILVA FDE S，RAMOS R N，DE ALMEIDA D C，et al.Mesenchymal stem cells derived from human exfoliated deciduous teeth(SHEDs)induce immune modulatory profile in monocytederived dendritic cells［J］.PLoS One，2014，9(5):e98050.

［18］ENGLISH K，BARRY F P，MAHON B P.Murine mesenchymal stem cells suppress dendritic cell migration，maturation and antigen presentation［J］.Immunol Lett，2008，115(1):50-58.

［19］刘文华，李明，王怀泉，等.骨髓来源间充质干细胞通过JAKSTAT信号通路抑制树突状细胞功能的体外研究［J］.免疫学杂志，2014，30(8):661-666.