撰文：武漢大學(xué) Chen

專(zhuān)家審核：江蘇大學(xué)附屬醫(yī)院 李晶 教授

在過(guò)去的十年中，干細(xì)胞被認(rèn)為是再生治療的理想工具。其中，間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)由于不存在倫理爭(zhēng)議已成為最有希望的治療選擇?越來(lái)越多的臨床研究也表明間充質(zhì)干細(xì)胞在自身免疫系統(tǒng)疾病、神經(jīng)損傷等疾病的治療中發(fā)揮著重大作用。

隨著對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞研究的不斷深入，科研人員發(fā)現(xiàn)它不僅具有歸巢、分化、免疫調(diào)節(jié)等特性，在面對(duì)細(xì)菌、病毒的侵害時(shí)，間充質(zhì)干細(xì)胞分泌物也是一顆冉冉升起的抗菌“新星”。那么，間充質(zhì)干細(xì)胞抗菌有何實(shí)質(zhì)性臨床應(yīng)用價(jià)值，其抗菌原理又是什么呢？

最近，一項(xiàng)來(lái)自美國(guó)康奈爾大學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，間充質(zhì)干細(xì)胞能夠分泌細(xì)胞因子CCL2從而促進(jìn)抗菌肽的表達(dá)，進(jìn)而提高馬角質(zhì)形成細(xì)胞的抗菌活性[1]。該研究對(duì)于間充質(zhì)干細(xì)胞治療過(guò)敏性皮炎、銀屑病等皮膚病具有指導(dǎo)意義，這可能為治療慢性皮膚疾病帶來(lái)了新希望。

金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)是人類(lèi)和動(dòng)物中最常見(jiàn)的細(xì)菌之一，也是臨床上常見(jiàn)的毒性較強(qiáng)的細(xì)菌。它能夠阻止人體內(nèi)源性和適應(yīng)性免疫反應(yīng)，從而誘發(fā)局部或全身性人體感染，其中，皮膚和軟組織感染較為常見(jiàn)，導(dǎo)致皮膚病、心內(nèi)膜炎和骨髓炎等多種疾病。即使在使用抗生素治療后，金黃色葡萄球菌感染的復(fù)發(fā)也很常見(jiàn)，因?yàn)樗梢苑乐谷梭w產(chǎn)生保護(hù)性免疫。

長(zhǎng)期以來(lái)，青霉素和甲氧西林被用于治療金黃色葡菌球菌引起的感染性疾病。然而，隨著抗菌藥物的大規(guī)模使用以及不合理濫用，導(dǎo)致出現(xiàn)大量耐藥菌株，其中耐甲氧西林金葡菌(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus，MRSA) 從發(fā)現(xiàn)至今感染幾乎遍及全球各地。研究表明，MRSA、HBV 以及AIDS 為目前世界范圍內(nèi)三大難解決感染性疾病。因此，尋找抗耐甲氧西林金葡菌的藥物對(duì)于指導(dǎo)臨床治療感染有著十分重要的意義。

間充質(zhì)干細(xì)胞具有自分泌和旁分泌作用[2]。其中，自分泌效應(yīng)可以增強(qiáng)自我更新、分化和增殖，而旁分泌效應(yīng)則是間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)在條件培養(yǎng)基中能夠分泌產(chǎn)生營(yíng)養(yǎng)和免疫調(diào)節(jié)因子等具有生物活性的物質(zhì)，被統(tǒng)稱(chēng)為MSC分泌組。雖然在多項(xiàng)研究中間充質(zhì)干細(xì)胞已被證明可以增強(qiáng)炎癥通路和抗敏抗炎，然而，對(duì)于MSC分泌體對(duì)皮膚細(xì)胞抗菌防御機(jī)制的研究卻知之甚少。這篇新發(fā)表的研究，可以幫助我們了解間充質(zhì)干細(xì)胞分泌物是如何抗菌的。

圖片來(lái)自文獻(xiàn)[2]

為了研究間充質(zhì)干細(xì)胞分泌組對(duì)臨床相關(guān)模型中細(xì)菌存活的影響，研究者首先建立了一個(gè)活體馬皮膚生物膜外植體模型。隨后，在新鮮采集的皮膚上制作均勻的傷口，并用耐甲氧西林金葡菌(MRSA)和甲氧西林敏感金黃色葡萄球菌(MSSA)接種這些傷口24小時(shí)，創(chuàng)建了一個(gè)感染傷口模型。結(jié)果表明，使用間充質(zhì)干細(xì)胞分泌組以及抗生素對(duì)照組的治療減少了耐甲氧西林金葡菌。

圖片來(lái)自文獻(xiàn)[1]

抗菌肽(Antimicrobial peptide AMP)是皮膚固有免疫反應(yīng)中的關(guān)鍵分子，具有選擇性免疫激活和調(diào)節(jié)功能，其表達(dá)改變與皮膚病理學(xué)有關(guān)。

研究者首先分離和鑒定出馬角質(zhì)形成細(xì)胞，在確認(rèn)間充質(zhì)干細(xì)胞分泌物和對(duì)照組處理對(duì)角質(zhì)形成細(xì)胞活力沒(méi)有負(fù)面影響后，進(jìn)行刺激處理7小時(shí)。刺激后，從這些角質(zhì)形成細(xì)胞中收集胞外基質(zhì)，并添加到MSSA和MRSA細(xì)菌培養(yǎng)物中8小時(shí)。結(jié)果表明，與DMEM和NBL6 CM(均為對(duì)照)刺激的角質(zhì)形成細(xì)胞相比，來(lái)自間充質(zhì)干細(xì)胞分泌組刺激角質(zhì)形成細(xì)胞的胞外基質(zhì)可以抑制MRSA的生長(zhǎng)。同時(shí)，通過(guò)對(duì)各種類(lèi)型的抗菌肽進(jìn)行染色，發(fā)現(xiàn)組織蛋白酶抑制素(cathelicidin)和防御素(β-defensin)的含量顯著升高。

圖片來(lái)自文獻(xiàn)[1]

簡(jiǎn)而言之，間充質(zhì)干細(xì)胞分泌因子刺激馬角質(zhì)形成細(xì)胞，能夠提高這些細(xì)胞對(duì)耐藥金黃色葡萄球菌的抗菌效果。

那么，究竟是哪種間充質(zhì)干細(xì)胞分泌因子提高了馬角質(zhì)形成細(xì)胞的抗菌活性呢？

研究表明，各種細(xì)胞因子如IL-17、IL-1?、IL-22、IFN-γ和TNF-α等具有介導(dǎo)人類(lèi)角質(zhì)形成細(xì)胞中抗菌肽(AMP)的表達(dá)的功能。

研究者通過(guò)在蛋白質(zhì)水平上評(píng)估細(xì)胞因子的表達(dá)發(fā)現(xiàn)，在間充質(zhì)干細(xì)胞分泌組中檢測(cè)到馬趨化因子CCL2存在高表達(dá)。這些趨化因子在皮膚免疫防御中起著重要作用，它們對(duì)免疫細(xì)胞(如巨噬細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞)趨化活性的影響也已得到證實(shí)。

圖片來(lái)自文獻(xiàn)[1]

簡(jiǎn)而言之，間充質(zhì)干細(xì)胞分泌組通過(guò)分泌信號(hào)蛋白CCL2，進(jìn)而誘導(dǎo)附近免疫細(xì)胞產(chǎn)生趨化活性，如刺激角質(zhì)形成細(xì)胞中的?-防御素表達(dá)，并增強(qiáng)這些細(xì)胞的抗菌特性，為MSC分泌組的間接抗菌特性提供了一種機(jī)制。

皮膚是人體最大的器官，其功能障礙與多種疾病有關(guān)。目前，皮膚細(xì)菌感染及慢性皮膚病并無(wú)較好的治療方法，多以局部控制及預(yù)防為主。間充質(zhì)干細(xì)胞為皮膚內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定、毛發(fā)循環(huán)再生和修復(fù)受損組織提供了新細(xì)胞，而間充質(zhì)干細(xì)胞分泌物在治療皮膚病方面的研究也越來(lái)越多，如治療炎癥性皮膚病、傷口愈合、毛發(fā)生長(zhǎng)或皮膚再生。間充質(zhì)干細(xì)胞分泌組作為細(xì)胞治療的替代方法可以改善和擴(kuò)展間充質(zhì)干細(xì)胞的臨床應(yīng)用價(jià)值，其抗菌機(jī)制或能為多種疾病提供更多的治療思路和潛在的利用價(jià)值。

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