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为解决 PM2.5暴露加重哮喘问题,研究人员开展人牙髓干细胞(hDPSCs)对 PM2.5诱导哮喘恶化小鼠气道炎症影响的研究。结果显示 hDPSCs 可减轻炎症,或成治疗新策略。这为哮喘治疗提供新思路。
在当今社会,空气质量问题日益严峻,哮喘这一慢性炎症性疾病也深受其影响。哮喘影响着全球数亿人的健康,它的主要特征是大量 2 型免疫细胞浸润气道,像肥大细胞、嗜碱性粒细胞、嗜酸性粒细胞和辅助性 T 细胞 2(Th2)等 。这些细胞会导致气道黏液过度分泌、气道高反应性(AHR),最终引发气流阻塞。而空气污染中的细颗粒物(PM
2.5),因其能深入人体肺部,成为哮喘发作和恶化的重要诱因。目前,针对 PM
2.5诱发哮喘恶化的有效治疗手段十分有限,因此,探寻新的治疗方法迫在眉睫。
在这样的背景下,华南理工大学等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们聚焦于人牙髓干细胞(hDPSCs),试图探究其对 PM2.5诱导哮喘恶化小鼠气道炎症的作用。研究结果令人振奋,hDPSCs 能够有效减轻气道炎症,抑制细胞焦亡(pyroptosis)通路,这一发现为 PM2.5吸入介导的哮喘治疗带来了新的希望,相关研究成果发表在《Stem Cell Research & Therapy》杂志上。
研究人员采用了多种关键技术方法。在细胞实验方面,对 hDPSCs 进行培养和鉴定,利用流式细胞术分析其表面标志物,通过特定培养基诱导分化并染色验证其多向分化潜能。在动物实验中,构建 PM2.5 - 卵清蛋白(OVA)诱导的哮喘小鼠模型,将实验小鼠分为多个实验组进行对比研究,运用肺功能测试评估小鼠气道反应性,通过检测支气管肺泡灌洗液(BALF)中的炎症细胞和细胞因子、血清免疫球蛋白 E(IgE)水平,以及对肺组织进行组织学评估、免疫组化和蛋白质免疫印迹(Western blot)分析等,从多个层面深入探究 hDPSCs 的作用机制。
下面来详细看看研究结果。首先是 hDPSCs 的特性,实验观察到 hDPSCs 呈现成纤维细胞样形态,高表达间充质干细胞相关标志物 CD44 和 CD146,低表达造血标志物 CD34 和 CD45,并且具备向成骨细胞、脂肪细胞和软骨细胞分化的能力。
在肺炎症和气道反应性方面,对比不同实验组小鼠的肺组织,发现 PM2.5暴露会导致小鼠肺组织出现明显的炎症细胞浸润、支气管上皮基底膜增厚等病理变化,而 hDPSCs 干预能够显著减轻这些损伤。肺功能测试结果表明,随着乙酰甲胆碱浓度升高,小鼠气道高反应性增加,PM2.5干预会进一步提高哮喘小鼠的气道高反应性,不过 hDPSCs 干预可降低气道高反应性,改善肺功能。
关于杯状细胞增生,研究发现 PM2.5诱导的哮喘小鼠模型中杯状细胞增生明显,气道黏液分泌增加,而 hDPSCs 和阳性对照药物 MCC950(NLRP3 抑制剂)一样,能够有效抑制杯状细胞增生和黏液分泌,保护肺内上皮屏障。
在血清 IgE 和肺部 Th2 细胞因子方面,PM2.5暴露会使哮喘小鼠 BALF 中 Th2 细胞因子(IL - 5、IL - 13 等)和血清 IgE 水平升高,同时炎症细胞和嗜酸性粒细胞数量增多。hDPSCs 干预后,这些指标显著降低,说明 hDPSCs 能有效减轻肺部炎症反应,且效果优于 MCC950。
从细胞焦亡相关机制来看,研究发现 hDPSCs 可降低肺组织中 NLRP3 炎症小体相关蛋白(NLRP3、caspase - 1、GSDMD、cleaved caspase - 1 等)的表达,减少 IL - 1β 和 IL - 18 的释放,抑制细胞焦亡通路的激活,这表明 hDPSCs 减轻气道炎症的机制与抑制 NLRP3/caspase - 1/GSDMD 介导的细胞焦亡通路密切相关。
综合研究结论和讨论部分,此次研究首次证实 hDPSCs 移植能够减轻 PM2.5诱导哮喘恶化小鼠的过敏性气道炎症和黏液分泌。其作用机制主要是通过抑制 NLRP3/caspase - 1/GSDMD 介导的细胞焦亡通路,从而减少炎症因子的释放,调节免疫反应。这一研究成果为 PM2.5吸入介导的哮喘治疗提供了全新的细胞治疗策略,具有重要的临床应用潜力。不过,该研究也存在一些局限性,如未设置单独 hDPSCs 治疗组,未进行体外细胞培养实验,细胞间通讯机制也有待进一步研究。但这些不足并不影响其为后续研究指明方向,相信在未来,随着研究的不断深入,hDPSCs 有望成为治疗哮喘的有效手段,为广大哮喘患者带来新的希望。