我目前正在进行一项验证骨髓间充质干细胞来源的细胞外小泡(外泌体)治疗效果的研究,并致力于将其用于各种疾病的临床应用。在之前的研究中,我们使用大鼠脊髓损伤模型报告了外泌体在骨髓间充质干细胞(MSC)静脉注射疗法的治疗机制中起到了重要作用,即MSC通过外泌体传递治疗效果的可能性。
然而,这项研究是关于大鼠MSC的外泌体研究。大鼠和人类自然有所不同。本研究将使用人类MSC外泌体进行验证,以期望临床应用外泌体治疗。目标疾病为“脊髓损伤”。
验证瘫痪改善治疗效果是最初的目标,但在继续观察过程中,我们注意到治疗组和对照组的体型明显不同。在临床实践中,重度脊髓损伤患者体重在急性期逐渐减少。当然,肌肉量减少也是瘫痪影响的重要原因。然而,如果肌肉量减少过多,康复效果将变得不明显。
本次使用人类MSC外泌体静脉注射疗法确认的现象包括:
- 促进运动功能恢复
- 在损伤部位的免疫调节作用
- 抑制循环体内炎症细胞因子水平
- 抑制肝脏中的生长激素受体减少
- 增加循环体内类胰岛素生长因子-1(IGF-1)(对身体生长非常重要的细胞因子)
等等。现在,让我们来看一下实际论文的内容。
脊髓损伤是什么?
脊髓损伤是指脊髓受到物理损伤而发生的情况。这通常是由交通事故、运动事故、坠落事故等各种事故引起的。脊髓损伤可能导致感觉和运动能力丧失,严重情况下可能引起四肢麻痹(四肢感觉和运动能力全部或部分丧失)。在当前的医疗水平下,对于改善这种瘫痪的有效药物和治疗方法有限,效果也不十分理想,许多患者在抱有残疾的同时生活。
脊髄损伤与身体生长
脊髄损伤在年轻成年人中不仅引起严重的感觉和运动障碍,还会导致急性期-亚急性期的生长迟缓。全身循环的炎症性细胞因子与生长不良和肌肉消耗有关。然而,最近的研究表明,人类间充质干细胞(MSC)来源的小囊体(sEVs)对年轻成年人大鼠脊髓损伤后的身体生长和运动恢复具有治疗作用,并有可能调节炎症性细胞因子。
间充质干细胞来源的小囊体是什么?
间充质干细胞(MSC)是一种存在于骨髓、脂肪组织等体内不同位置的特殊细胞。这些细胞具有自我修复能力和免疫调节能力。由MSC分泌的小囊体(sEVs)有助于细胞间通讯,并具有调节炎症反应的能力。尤其是骨髓间充质干细胞是最研究的MSC,并且已经在临床研究中得到应用。
研究方法
该研究以受脊髓损伤的大鼠为对象,将其随机分为三个不同的治疗组(人类和大鼠的MSC-sEVs以及PBS组),并在脊髓损伤后的第7天进行治疗。运动功能恢复和身体生长在脊髓损伤后的第70天进行每周评估。此外,还评估了sEVs在体内的运动、细胞内的摄取、损伤部位的巨噬细胞表型以及损伤部位、肝脏和全身循环的细胞因子水平。
研究结果
研究结果显示,人类和大鼠的MSC-sEVs静脉注射均改善了脊髓损伤后的运动功能恢复,并恢复了年轻成年人脊髓损伤大鼠的正常身体生长。
BBB评分为满分21分,0分表示完全瘫痪,21分表示没有瘫痪。外泌体治疗组显示出较好的运动功能恢复。
对照组脊髓损伤大鼠(B)呈消瘦状态,外泌体治疗组(C;人类外泌体,D:大鼠外泌体组)
人类外泌体经静脉注射后,选择性地被损伤部位的巨噬细胞/小胶质细胞摄取。
体外实验表明,sEVs仅被活化的M2巨噬细胞摄取,其环境为pH6。
此外,人类或大鼠的MSC-sEVs给药导致M2巨噬细胞比例增加,损伤部位产生的促炎细胞因子肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白细胞介素(IL)-6的产生减少。
此外,全身循环的血清中TNF-α和IL-6的水平降低,肝脏的生长激素受体和IGF-1的产生水平增加。血清中的IGF-1水平也在治疗组中显著上升。
IGF-1是胰岛素样生长因子1(Insulin-like Growth Factor 1)的简称,是人体内产生的一种激素。该激素辅助生长激素(GH)的作用,对身体的生长和发育起着重要的作用。
IGF-1特别促进骨骼和肌肉的生长。此外,它刺激细胞的生长和分化,有助于新细胞的生成,从而促进身体的修复和再生。此外,IGF-1还参与调节血糖水平。
然而,如果IGF-1水平不适当,可能会导致身体的生长和发育问题。例如,如果IGF-1水平过低,可能导致生长迟缓。相反,如果IGF-1水平过高,可能导致过度生长和其他健康问题。
结论
该研究结果表明,静脉内MSC-sEV治疗可以通过减少全身的促炎症性细胞因子、增加肝脏的生长激素受体和IGF-1,有助于年轻成年人脊髓损伤大鼠的体格生长恢复。人类来源的MSC-sEVs与大鼠来源的MSC-sEVs具有类似的功能恢复和体格生长正常化效果。这表明MSC-sEV治疗可能缓解年轻大鼠脊髓损伤后的生长中断。这些结果对于脊髓损伤患者,特别是可能面临生长中断问题的年轻脊髓损伤患者具有重要的治疗意义。