硫化氢预处理骨髓间充质干细胞对 II 型胶原诱导关节炎大鼠治疗潜力的增强研究

【字体: 时间:2025年05月15日 来源:Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology 3.1

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  为探讨硫化氢(H?S)对骨髓间充质干细胞(BM-MSCs)治疗胶原诱导关节炎(CIA)大鼠疗效的影响,研究人员通过多组处理对比发现,NaHS 预处理的 BM-MSCs 显著改善大鼠步态、降低疼痛反应,抑制炎症因子 CRP、RF、TNF-α 及 MMP-1 等,其效果接近健康对照,为 RA 治疗提供新方向。

  类风湿关节炎(RA)作为一种慢性系统性自身免疫性疾病,主要侵袭关节及其周围组织,可导致关节畸形、功能丧失甚至全身并发症。当前治疗手段如甲氨蝶呤(MTX)、生物制剂等虽有一定效果,但部分患者存在耐药或应答不足问题,且长期使用可能伴随副作用,因此亟需更高效安全的治疗策略。骨髓间充质干细胞(BM-MSCs)因其免疫调节和组织修复能力,在 RA 治疗中展现出潜力,但其疗效仍有提升空间。硫化氢(H?S)作为一种新型气体信号分子,具有抗炎、抗氧化及促进干细胞功能等特性,但其在增强 BM-MSCs 治疗 RA 中的作用尚不明确。在此背景下,埃及艾因夏姆斯大学(Ain Shams University)等机构的研究人员开展了相关研究,旨在探究硫化氢供体硫氢化钠(NaHS)预处理 BM-MSCs 对 RA 的治疗效果及机制,该研究成果发表在《Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology》。
研究人员主要采用了以下关键技术方法:首先从 6 周龄雄性 Wistar 大鼠骨髓中分离培养 BM-MSCs,并通过形态学观察和流式细胞术鉴定其表面标志物(CD44?、CD73?阳性,CD34?阴性);构建 II 型胶原诱导的关节炎(CIA)大鼠模型后,将大鼠随机分为健康对照、模型对照、萘普生治疗、BM-MSCs 移植、BM-MSCs 条件培养基(CM)治疗、NaHS 治疗、NaHS 预处理 BM-MSCs 移植及 NaHS 预处理 BM-MSCs 条件培养基治疗共 8 组;通过步态评分、针刺试验评估关节疼痛行为,利用 ELISA 检测血清炎症标志物 C 反应蛋白(CRP)、类风湿因子(RF)和 14-3-3η 水平,采用实时定量 PCR(RT-qPCR)检测滑膜组织中肿瘤坏死因子 -α(TNF-α)mRNA 表达,Western blot 检测基质金属蛋白酶 - 1(MMP-1)蛋白水平,普鲁士蓝染色追踪移植细胞归巢情况,组织学染色观察关节病理变化。

研究结果


BM-MSCs 的形态与表型特征


第 3 代 BM-MSCs 呈典型成纤维细胞样纺锤形形态,流式细胞术显示其高表达间充质干细胞标志物 CD44(99.31%)和 CD73(83.63%),不表达造血细胞标志物 CD34(6.70%),证实成功分离培养 BM-MSCs。

细胞归巢能力


普鲁士蓝染色显示,未标记的 BM-MSCs 移植组关节组织无阳性反应,而铁氧化物标记的 BM-MSCs 及 NaHS 预处理的 BM-MSCs 组在骨髓和骨小梁中呈现阳性染色,表明 NaHS 预处理可增强 BM-MSCs 向损伤关节的归巢能力。

行为学改善


与模型组相比,各治疗组均显著降低步态评分和爪 withdrawal frequency(PWF%)。其中,NaHS 预处理 BM-MSCs 组效果最佳,步态评分接近健康对照组,且优于单独使用 BM-MSCs 或 NaHS 组,表明 NaHS 预处理可显著增强 BM-MSCs 的镇痛和改善关节功能的作用。

炎症标志物调控


ELISA 结果显示,模型组血清 CRP、RF 和 14-3-3η 水平显著升高,而 NaHS 预处理 BM-MSCs 组这些炎症标志物水平降低最明显,优于萘普生、BM-MSCs 或 NaHS 单药治疗组,提示其能更有效抑制全身炎症反应。

分子机制研究


RT-qPCR 和 Western blot 结果显示,模型组滑膜组织中 TNF-α mRNA 和 MMP-1 蛋白表达显著上调,各治疗组均能下调其表达,其中 NaHS 预处理 BM-MSCs 组下调作用最显著,表明其可通过抑制促炎细胞因子和基质降解酶发挥抗关节损伤作用。

组织学修复效果


组织学染色显示,模型组关节存在炎症细胞浸润、软骨退化和骨破坏,而 NaHS 预处理 BM-MSCs 组关节结构接近正常,滑膜和软骨损伤显著减轻,证实其具有强大的组织修复能力。

结论与讨论


本研究表明,NaHS 预处理可通过增强 BM-MSCs 的归巢能力、抑制炎症反应(如降低 TNF-α、CRP、RF 等)、调节免疫微环境及促进组织修复(如减少 MMP-1 介导的软骨破坏),显著提升 BM-MSCs 对 CIA 大鼠的治疗效果,其机制可能与 H?S 激活 PI3K/Akt 等信号通路、增强细胞存活和旁分泌功能有关。该研究为类风湿关节炎的干细胞治疗提供了新的策略,即通过化学预处理优化干细胞功能,有望成为未来 RA 治疗的新方向。同时,研究结果也为硫化氢在自身免疫性疾病中的应用提供了实验依据,但其临床转化仍需进一步探索安全性和有效性。

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