本研究的主要作者为Yi Yang、Shuling Hu、Xiuping Xu、Jinze Li、Airan Liu、Jibin Han、Songqiao Liu、Ling Liu和Haibo Qiu,分别来自东南大学医学院中大医院重症医学科和东南大学医学院。该研究于2016年发表在《Mediators of Inflammation》期刊上。
急性呼吸窘迫综合征(Acute Respiratory Distress Syndrome, ARDS)是重症监护病房(ICU)中导致患者死亡的主要原因之一。尽管在ARDS的机制和治疗方面取得了一些进展,如肺保护性通气、液体保守策略、俯卧位通气等,但其发病率和总体死亡率仍未显著改善。目前,药物治疗未能显著改善临床结果,因此迫切需要开发新的治疗策略。
间充质干细胞(Mesenchymal Stem Cells, MSC)具有多向分化潜能和强大的旁分泌能力,能够分泌多种可溶性因子,如免疫调节因子、血管生成因子、抗凋亡因子等。血管内皮生长因子(Vascular Endothelial Growth Factor, VEGF)是MSC释放的重要血管生成因子,但其在MSC治疗ARDS中的具体作用尚不明确。本研究旨在探讨VEGF表达特性在MSC治疗急性肺损伤(Acute Lung Injury, ALI)中的积极作用。
VEGF基因敲低的MSC构建:研究首先通过慢病毒转导技术敲低了MSC中的VEGF基因(MSC-shVEGF),并通过荧光显微镜、定量实时PCR(qRT-PCR)、Western blotting和ELISA等方法验证了VEGF基因敲低的效率。结果表明,MSC-shVEGF中的VEGF mRNA和蛋白表达显著降低。
MSC迁移能力评估:通过划痕实验和Transwell迁移实验评估了MSC-shVEGF的迁移能力。结果显示,VEGF基因敲低并未显著影响MSC的水平和垂直迁移能力,表明MSC-shVEGF与正常MSC具有相似的迁移能力。
LPS诱导的ALI大鼠模型:研究使用脂多糖(LPS)诱导大鼠ALI模型,并通过尾静脉注射MSC、MSC-GFP和MSC-shVEGF进行治疗。分别在1小时、6小时和24小时后收集肺组织进行分析。
肺血管通透性评估:通过测量肺湿重与体重比(LWW/BW)和Evans蓝染料渗出实验评估肺血管通透性。结果显示,MSC治疗显著降低了LWW/BW和Evans蓝染料渗出,而VEGF基因敲低显著减弱了MSC的这一保护作用。
VE-钙粘蛋白表达检测:通过免疫荧光检测肺组织中VE-钙粘蛋白的表达。结果显示,MSC治疗显著增加了VE-钙粘蛋白的表达,而VEGF基因敲低减弱了这一效果。
肺内皮细胞凋亡评估:通过TUNEL实验评估肺内皮细胞凋亡。结果显示,MSC治疗显著降低了肺内皮细胞凋亡指数,而VEGF基因敲低减弱了这一保护作用。
肺组织病理学评估:通过HE染色评估肺组织病理学变化。结果显示,MSC治疗显著减轻了肺损伤,而VEGF基因敲低减弱了这一保护作用。
VEGF水平检测:通过ELISA检测肺组织中VEGF的水平。结果显示,MSC治疗显著增加了肺组织中VEGF的水平,而VEGF基因敲低减弱了这一效果。
本研究揭示了MSC通过维持肺组织中“足够”的VEGF水平,恢复了肺血管通透性,减少了VE-钙粘蛋白的丢失和肺内皮细胞凋亡,控制了炎症反应,并减轻了LPS诱导的ALI。VEGF表达特性在MSC的治疗效果中发挥了积极作用,为MSC治疗ARDS提供了新的机制。
本研究还探讨了MSC对炎症因子的调节作用,发现MSC治疗显著降低了肺组织中IL-1β的水平,并增加了IL-10的水平,进一步支持了MSC在ALI治疗中的抗炎作用。