器官组织的纤维化是许多疾病致残、致死的主要原因。据统计资料证明,在美国,因各种疾病致死的病人中,约45%可归于组织纤维增生疾病。再看本次席卷全球的新冠疫情,约20%的患者会出现炎症后的肺纤维化,影响肺功能。如此庞大的患者数量确实让人震惊!
纤维化病变可发生于许多器官组织,其特征是细胞外基质成分和纤维结缔组织过度积累,但实质细胞减少,所以会导致功能减退,持续进展可导致器官组织的结构破坏,甚至衰竭。
间充质干细胞(MSCs)是一种多能干细胞,可以从人体各种组织中分离出来。它具有自我更新潜能、多向分化能力和免疫调节功能,分泌各种细胞因子和免疫受体来调节受损组织中的微环境,是纤维化疾病理想的治疗剂。目前,研究人员已经开展研究,将MSC移植到纤维化疾病中来观察治疗效果。
心脏纤维化是在心脏病发展进程中出现的病理性心肌重塑的表现之一,是由多种途径引起的,例如激素、机械损伤和炎症等,其特征是心肌细胞外基质蛋白过度沉积,成纤维细胞在心脏中增殖并分化为肌成纤维细胞。在心脏病(包括主动脉瓣狭窄)中观察到的结构重塑和功能异常即由肌成纤维细胞和心肌细胞的相互作用导致的。
多项研究表明,MSCs分泌各种旁分泌因子,例如肝细胞生长因子(HGF)、血管内皮生长因子(VEGF),白介素6(IL-6)、迁移相关的趋化因子基质细胞衍生因子亚型(SDF-1α)和脑源性神经营养因子(BDNF),调节细胞在不同病理条件下的保护和修复作用,可降解细胞外基质并促进瘢痕组织纤维化的减少。
肺纤维化是以成纤维细胞异常增殖,细胞外基质大量沉积并伴有弥漫性炎症、肺组织结构破坏为特征的肺疾病的终末期改变。在疾病过程中,正常的肺泡结构被严重破坏,经过异常修复,最终导致肺组织结构重塑。目前,肺纤维化的发病率和死亡率逐渐升高,患病人群也更加年轻化,但暂无行之有效的药物来预防该疾病的发生和发展。近年来,MSCs移植作为一种新型的干细胞治疗方法,在治疗肺纤维化中的作用已被广泛研究,并应用于临床试验中。
有研究将MSC通过静脉注射(IV)移植到肺部疾病模型中,并观察到以下治疗效果:肺部炎症和纤维化减少,肺动脉高压降低,提高对肺泡的保护,并改善肺功能,提高了存活率。研究已证明MSCs可直接迁移到肺部,在肺部疾病中的治疗作用是通过旁分泌机制分泌各种细胞因子和已移植的MSCs转分化为肺上皮而发挥作用的。
肝硬化是由非酒精性脂肪性肝炎、酒精和病毒性肝炎引起的进行性肝纤维化的终末期。该疾病将发展为肝细胞丢失和肝血管系统破坏,肝移植是最有效的治疗方法。然而,由于缺乏供体器官、成本高昂以及移植后需使用免疫抑制剂进行长期治疗,阻碍了肝移植的广泛应用。因此,科学家们正紧锣密鼓地进行研究,将MSCs作为一种新的治疗方式应用于肝硬化。
多项研究证明,MSCs能够分化为肝细胞,分泌各种营养和免疫调节因子,抑制肝细胞的凋亡与肝星状细胞的激活,降低转化生长因子β(TGF-β)和α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)的表达来恢复肝功能,改善肝纤维化。目前,将MSCs移植到肝纤维化患者中已显示出临床效果,可显著改善终末期肝病得分(MELD)和代谢参数。
胰腺纤维化是慢性胰腺炎的一种固定组织病理学特征,其发病受多种因素影响,如酒精摄入过量、胰管阻塞和遗传突变等。慢性胰腺炎使胰腺内、外分功能不全,与胰腺癌的发生有关。
研究人员对SD大鼠静脉注射二氯化二丁基锡来构建慢性胰腺炎动物模型,并将MSCs通过静脉注射移植到模型中,研究结果显示:MSCs的移植,抑制了胰腺卫星细胞活性,降低了单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)、血管细胞粘附分子1(VCAM-1)、IL-6和TNF-α的表达,减轻了胰腺组织的损伤和纤维化。
MSCs已广泛用于再生医学,它们易于从各种组织中分离出来,且能够分化为中胚层谱系的细胞,分泌与免疫调节有关的细胞因子,并向受损组织部位迁移,提供保护性微环境,并加速局部组织中驻留的祖细胞活化,使受损组织功能得到改善。
随着干细胞技术与研究的不断发展以及国家政策的推动下,相信的不久的将来,干细胞制剂将会在临床的各种疾病中发挥其独有的治疗优势。
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