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为探究系统性红斑狼疮(SLE)发病机制及人脐带间充质干细胞(hUC-MSCs)治疗效果,研究发现 hUC-MSCs 可调节代谢和信号通路,提供新治疗思路。
《间充质干细胞治疗红斑狼疮新机制:靶向 CD4
+T 细胞糖代谢》
在人体的免疫系统中,T 细胞就像一群 “卫士”,守护着身体的健康。但在系统性红斑狼疮(Systemic Lupus Erythematosus,SLE)患者体内,这些 “卫士” 却出现了异常,尤其是 CD4+T 细胞,它们过度活跃,引发了一系列免疫反应,导致身体的各个器官受到攻击。SLE 是一种高度异质性的自身免疫性疾病,目前的治疗手段,如糖皮质激素、免疫抑制剂等,虽然在一定程度上能缓解症状,但存在严重的副作用,部分患者治疗效果不佳,疾病仍会进展,10 年死亡率约为 10%。近年来,新出现的生物制剂也有局限性,如感染风险增加、成本高昂等。因此,寻找更有效的治疗方法迫在眉睫。
河北医科大学第二医院的研究人员开展了一项关于 SLE 发病机制和治疗方法的研究。他们将目光聚焦在人脐带间充质干细胞(human Umbilical Cord - Mesenchymal Stem Cells,hUC - MSCs)上,试图探究其对 SLE 患者外周血 CD4+T 细胞的影响,以及背后的作用机制。这项研究成果发表在《Stem Cell Reviews and Reports》杂志上,为 SLE 的治疗提供了新的思路和方向。
研究人员在开展研究时,采用了多种关键技术方法。他们招募了 15 例未经治疗的 SLE 患者和 15 例年龄、性别匹配的健康对照者,收集临床数据和外周血样本。通过密度梯度离心和磁珠分选技术分离出外周血中的 CD4+T 细胞,并进行体外激活培养。同时,获取并培养 hUC - MSCs,将其与 SLE 患者的 CD4+T 细胞进行共培养。在检测方面,运用 CCK - 8 法检测细胞活力,利用 Seahorse 分析仪测量细胞的氧消耗率(Oxygen Consumption Rate,OCR)和糖酵解质子外流率(Glycolytic Proton Efflux Rate,glycoPER) ,通过多重检测法测定细胞因子水平,还进行了转录组测序和蛋白质免疫印迹(Western blotting)分析等。
研究结果具体如下:
- SLE 患者 CD4+T 细胞糖代谢水平升高:研究人员发现,与健康对照组相比,SLE 患者外周血中过度激活的 CD4+T 细胞的 OCR 和 glycoPER 水平显著升高,这意味着其糖酵解和氧化磷酸化(Oxidative Phosphorylation,OXPHOS)水平更高。同时,SLE 患者 CD4+T 细胞培养上清液中的葡萄糖水平显著降低,乳酸水平显著升高,进一步证实了这些细胞对葡萄糖的摄取和代谢增加,尤其是糖酵解过程增强。
- hUC - MSCs 抑制 SLE 患者 CD4+T 细胞增殖:将 hUC - MSCs 与 SLE 患者的 CD4+T 细胞以不同比例共培养 72 小时后,研究人员发现,在特定比例范围内,hUC - MSCs 能显著抑制 SLE - CD4+T 细胞的增殖。其中,10:1 和 5:1 比例组的细胞活力明显低于未添加 hUC - MSCs 的对照组,后续研究选择了 10:1 的比例进行深入探究。
- hUC - MSCs 降低 SLE - CD4+T 细胞高糖代谢水平:在 10:1 的共培养比例下,hUC - MSCs 显著降低了 SLE - CD4+T 细胞的最大呼吸速率、备用呼吸能力以及基础和补偿性糖酵解水平,表明 hUC - MSCs 能够调节 SLE - CD4+T 细胞的异常高糖代谢状态。
- hUC - MSCs 调节 SLE - CD4+T 细胞细胞因子水平:通过对共培养后的细胞培养上清液进行多重细胞因子检测,研究人员发现,hUC - MSCs 显著抑制了 SLE - CD4+T 细胞培养上清液中干扰素 - γ(Interferon - γ,IFN - γ)、白细胞介素 - 17(Interleukin - 17,IL - 17)和肿瘤坏死因子 - α(Tumor Necrosis Factor - α,TNF - α)等促炎细胞因子的释放,同时增加了 IL - 4 和 IL - 10 等抗炎细胞因子的水平。这表明 hUC - MSCs 可能通过调节细胞因子水平,影响 CD4+T 细胞向不同亚群的分化,进而调节免疫反应。
- 转录组学分析揭示相关基因和信号通路:转录组测序分析发现,共培养后有 606 个差异表达基因(Differentially Expressed Genes,DEGs),其中 434 个基因上调,172 个基因下调。KEGG 通路富集分析显示,这些差异基因主要富集在细胞因子 - 细胞因子受体相互作用、JAK - STAT 通路、PI3K - Akt 通路等。这表明 hUC - MSCs 对 SLE - CD4+T 细胞的调节作用可能与这些信号通路密切相关。
- hUC - MSCs 减轻 MRL/lpr 小鼠疾病症状:在动物实验中,研究人员给 MRL/lpr 小鼠尾静脉注射 hUC - MSCs,结果发现,与注射磷酸盐缓冲液(Phosphate Buffered Saline,PBS)的对照组相比,接受 hUC - MSCs 治疗的小鼠皮肤病变减轻,脾脏肿大缓解,尿蛋白水平降低,肾脏炎症细胞浸润和系膜细胞增殖也得到不同程度的改善。这进一步证实了 hUC - MSCs 在体内也能有效减轻 SLE 相关的器官损伤。
- hUC - MSCs 抑制 MRL/lpr 小鼠相关酶和信号通路表达:研究人员还对 MRL/lpr 小鼠脾脏中的 CD4+T 淋巴细胞进行分析,发现 hUC - MSCs 能够抑制葡萄糖代谢相关酶(如 GLUT1、HK2、PFK - 1 和 LDHA)的表达,同时降低 JAK - STAT 和 PI3K - Akt 信号通路中相关蛋白的表达水平。这表明 hUC - MSCs 可能通过抑制这些酶和信号通路,调节 SLE 小鼠 CD4+T 细胞的糖代谢和免疫功能。
研究结论和讨论部分指出,该研究表明 SLE 患者 CD4+T 细胞的糖酵解和 OXPHOS 水平显著升高,而 hUC - MSCs 能够通过调节细胞糖代谢和 JAK - STAT、PI3K - Akt 信号通路,有效抑制 SLE 患者异常 CD4+T 细胞的增殖和功能。这一发现揭示了 hUC - MSCs 治疗 SLE 的新机制,为基于代谢重编程的 MSCs 治疗策略提供了理论依据。然而,该研究也存在一定的局限性,如 SLE 患者样本量较小,仅验证了部分关键基因的蛋白质水平,未对信号通路的激活或抑制进行体外功能验证实验等。未来研究可进一步扩大样本量,深入探究 hUC - MSCs 治疗 SLE 的长期疗效和分子调控机制,为 SLE 的临床治疗带来新的突破。
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