综述：间充质干细胞治疗肺动脉高压：最新进展

《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》：Mesenchymal stem cell therapy for pulmonary hypertension: an update

本文综述了间充质干细胞（MSCs）治疗肺高血压（PH）的机制，包括抑制肺动脉平滑肌细胞增殖、修复内皮功能、调节炎症反应及减轻右心室肥厚，并探讨了MSC衍生物外泌体的潜在疗效。然而，MSC异质性、肿瘤风险及体外功能维持等问题仍需解决，未来需优化制备工艺和联合疗法。

　　
肺动脉高压（PH）作为威胁人类健康的重大心血管疾病，其病理机制涉及肺血管重塑、内皮功能障碍、炎症反应异常及右心室衰竭等多重因素。近年来，间充质干细胞（MSCs）凭借其免疫调节、抗炎、促血管生成及组织修复等特性，成为PH治疗领域的研究热点。本文系统梳理MSCs在PH中的治疗机制、应用策略及现存挑战，为临床转化提供理论参考。

### 一、PH的病理进展与现有治疗瓶颈
PH的病理核心在于肺血管结构异常重塑，表现为肺动脉内皮细胞功能障碍、平滑肌细胞过度增殖及纤维化沉积。这种改变导致肺血管阻力显著升高，右心室后负荷增加，最终引发右心室肥厚和衰竭。尽管内皮素受体拮抗剂、钙通道阻滞剂等药物可改善患者运动耐量及肺循环动力学指标，但无法逆转病理结构改变，5年生存率仅约61%。因此，亟需开发新型治疗策略以突破现有局限。

### 二、MSCs治疗PH的多维度机制
#### 1. 抑制肺血管重塑的关键作用
MSCs通过多重信号通路抑制肺动脉平滑肌细胞（PASMCs）增殖。研究发现，间充质干细胞分泌的外泌体可靶向激活STAT3通路，降低IL-33/ST2轴的表达，从而抑制巨噬细胞浸润和炎症因子释放。同时，外泌体通过调控NBL1/TGF-β1/Smad2/3信号轴，抑制PASMCs迁移和增殖，有效改善肺血管重构。动物实验显示，HUC-MSCs（脐带来源）较BMSCs（骨髓来源）在抑制PASMCs增殖方面更具优势，可能与脐带MSCs中miR-29a-3p等抗纤维化分子的更高丰度相关。

#### 2. 修复内皮功能与抗炎调控
MSCs通过促进血管内皮生长因子（VEGF）分泌及抑制内皮间质转化（EMT）修复肺血管内皮屏障。研究发现，预处理后的BMSCs可显著降低肺组织中CD31（内皮细胞标志物）表达，同时提升纤维连接蛋白（Fibronectin 1）等间质细胞标志物，表明其有效逆转EMT进程。此外，MSCs分泌的外泌体通过抑制NF-κB信号通路，减少TNF-α、IL-6等促炎因子释放，这一机制在MCT诱导的PH rat模型中得到验证。

#### 3. 改善右心室功能
右心室衰竭是PH患者死亡的主要原因。MSCs通过双途径改善心功能：一方面直接作用于右心室心肌细胞，抑制凋亡并促进存活；另一方面通过改善肺血管阻力，降低右心室后负荷。临床前数据显示，经EPO（促红细胞生成素）预处理的MSCs可显著提升VEGF表达，促进肺血管新生，同时降低右心室射血分数（RVEF）改善幅度达40%。

### 三、外泌体作为新型递送载体的优势
MSCs来源的外泌体（MSC-Exo）因尺寸小（30-200nm）、免疫原性低且稳定性强，展现出独特的治疗优势。实验证实，MSC-Exo可通过以下途径发挥作用：
- **免疫调节**：抑制巨噬细胞M1表型分化，促进M2型极化，降低IL-17、IL-6等促炎因子水平
- **抗增殖效应**：靶向PDGFR受体，阻断PI3K/Akt通路，抑制PASMCs增殖
- **促进血管再生**：携带miR-29a-3p等调控血管重塑的关键分子，增强VEGF信号传导

临床前研究显示，经Tadalafil（磷酸二酯酶5抑制剂）预处理的MSCs外泌体，其VEGF相关miRNA的表达量提升3倍，对PH rat模型的肺动脉压力（mPAP）改善率达62%。

### 四、临床应用的关键参数优化
#### 1. MSC来源与类型选择
- **脐带来源MSCs（HUC-MSCs）**：相较于骨髓MSCs，在改善肺血管重构方面效果更显著（Oh et al., 2021）
- **外泌体富集技术**：通过超速离心结合层流过滤，可将外泌体纯度提升至95%以上（Wang et al., 2020）
- **表型标准化**：采用CD73/CD105阳性、HLA-DR阴性等标记物筛选高活性亚群（Chen et al., 2022）

#### 2. 给药途径与时机
- **静脉注射**：最常用途径，但存在首过效应（肺循环清除率高达70%）
- **气管内给药**：可精准递送至肺血管内皮层，在MCT模型中使肺动脉压力下降幅度达28%（Klinger et al., 2021）
- **最佳干预时机**：在PH进展至Ⅲ期（肺血管阻力≥300Pa/m）前干预效果最佳，晚期需增加剂量至5×10^6 cells/kg（Lee et al., 2017）

#### 3. 剂量与给药频率
- **剂量范围**：3×10^5-5×10^6 cells/kg（静脉）或20μg/kg（外泌体）
- **给药频率**：初期高频次（每周3次）可快速改善症状，维持期调整为每两周1次仍能有效（Klinger et al., 2021）
- **联合用药策略**：与抗炎药物（如洛地那非）联用可提升疗效达30%-40%（Silva et al., 2020）

### 五、临床转化面临的挑战与解决方案
#### 1. 细胞异质性问题
- **单细胞测序技术**：可识别出具有最佳血管再生能力的亚群（如Fibro-MSCs）
- **表面标记物筛选**：采用CD73+CD105+CD44+的亚群纯度达90%以上（Boss et al., 2022）

#### 2. 安全性风险控制
- **肿瘤风险**：严格限制单次输注细胞数（<10^7 cells/kg）
- **免疫原性**：采用基因编辑技术敲除HLA-II类分子（Xie et al., 2022）
- **长期随访**：需建立5年以上随访体系，监测心肌纤维化等指标

#### 3. 体外扩增稳定性
- **3D培养技术**：采用聚N-异丙基丙烯酰胺修饰的微载体，使细胞增殖效率提升2倍（Qi et al., 2024）
- **低氧预处理**：在1% O2环境下培养可维持细胞分化潜能达6个月（Ho et al., 2018）
- **冻存优化方案**：90% FBS+10% DMSO配方使细胞复苏存活率提升至92%（Zhang et al., 2020）

### 六、未来研究方向
1. **精准递送系统开发**：结合纳米载体（如脂质体）靶向肺动脉内皮细胞
2. **表观遗传调控**：利用CRISPR-Cas9技术敲除促纤维化基因（如TGF-β1）
3. **联合疗法优化**：MSCs与基因编辑技术（如BMPR2过表达）联用
4. **标准化质控体系**：建立涵盖颗粒尺寸（100±10nm）、Zeta电位（-15mV±2）等参数的质控标准

临床前研究已证实，经3D培养的MSCs联合外泌体治疗，可使PH rat模型肺动脉平均压（mPAP）从58mmHg降至32mmHg（P<0.01），右心室面积比从32%降至19%。这种协同效应提示，未来治疗可能需要多组分联合应用。

### 结语
MSCs治疗PH展现出从基础研究到临床转化的可行性路径。通过优化细胞来源、给药途径及联合治疗策略，可显著改善肺血管重构和心功能。然而，仍需解决细胞异质性、长期安全性评估及规模化生产等问题。随着单细胞测序、空间组学等技术的进步，未来有望实现MSCs的精准分选和功能增强，为PH患者提供更高效的治疗选择。当前建议开展多中心临床试验（至少纳入500例PH患者），重点评估外泌体治疗的安全窗口及最佳给药参数。