脐带间充质干细胞分泌组通过保护内皮糖萼和抑制补体激活减轻SARS-CoV-2刺突蛋白诱导的肺微血管血栓炎症

本研究针对COVID-19重症患者中由SARS-CoV-2刺突蛋白S1亚基引发的肺微血管血栓炎症难题，意大利研究团队创新性地采用人脐带间充质干细胞(UC-MSCs)条件培养基(CM)进行治疗探索。通过ACE2人源化小鼠模型和体外内皮细胞实验，证实UC-MSC分泌组能显著减轻肺泡损伤和纤维化，其机制涉及保护内皮糖萼结构、恢复血栓调节蛋白(TM)表达、抑制补体C3沉积及NF-κB炎症通路激活。该研究为COVID-19及其长期并发症提供了新型细胞无治疗策略，发表于《Stem Cell Research》具有重要转化医学价值。

　　

当全球仍在应对COVID-19带来的健康挑战时，科学家们发现重症患者普遍存在独特的肺部微血管病变——这种被称作"血栓炎症"的现象，表现为异常的血液凝固和过度炎症反应交织，成为导致急性呼吸窘迫综合征(ARDS)和死亡的关键因素。更令人担忧的是，即使在康复后，许多患者仍持续出现心肺功能异常，这提示SARS-CoV-2病毒成分可能对血管系统造成长期损害。在这些病毒成分中，刺突蛋白的S1亚基尤为引人注目，它不仅能直接结合血管内皮细胞的ACE2受体，还能在感染后长期存在于患者血液中，持续刺激血管病变。

面对这一临床难题，来自意大利的研究团队将目光投向了具有多重修复功能的间充质干细胞(MSCs)。这类细胞因其强大的抗炎和再生能力，已在多项COVID-19临床试验中展现出潜力。但一个关键问题始终悬而未决：MSCs究竟通过何种分子机制发挥治疗作用？为揭开这个谜团，研究人员独辟蹊径，选择研究人脐带来源MSCs(UC-MSCs)的分泌组——即细胞分泌的所有生物活性物质的总和，这既能保留细胞的治疗特性，又可避免直接使用活细胞的风险。

研究团队构建了ACE2人源化小鼠模型，通过静脉注射S1蛋白成功模拟出COVID-19典型的肺部病变。令人振奋的是，UC-MSC条件培养基(CM)治疗显著改善了肺泡结构异常，减少了胶原沉积和纤维化标志物表达。显微镜下可见，CM治疗组的肺组织出血和炎性浸润明显减轻，纤维连接蛋白(FN)和I型胶原(COL1A1)的表达水平也趋于正常。这些发现首次证实，UC-MSCs的分泌物质足以对抗S1诱导的肺部结构损伤。

在探究保护机制时，研究人员发现CM能神奇地修复内皮细胞的"防护衣"——糖萼。这个覆盖在血管内表面的多糖-蛋白质复合物，就像一层智能海绵，既能维持血管屏障功能，又能锚定多种保护性蛋白。实验显示，S1攻击会导致糖萼关键成分(如乙酰葡糖胺和唾液酸)脱落，同时升高糖萼降解酶乙酰肝素酶(HPSE)的表达。而CM治疗不仅抑制了HPSE，还恢复了血栓调节蛋白(TM)的表达——这是一种重要的抗凝分子，通常"居住"在完整的糖萼上。这种双重保护作用使得微血管内皮重新获得了抵抗血栓形成的能力。

补体系统的过度激活是COVID-19血栓炎症的另一特征。研究发现CM治疗显著减少了C3在肺血管的沉积，并促进了补体抑制因子H(CFH)与内皮细胞的结合。这种变化加速了C3b向C3d的转化，相当于给过度活跃的补体系统装上了"刹车"。更妙的是，CM还阻断了C3a受体(C3aR)的上调，进一步遏制了补体介导的炎症级联反应。

在分子层面，研究人员揭示了CM对抗S1毒性的精巧机制。S1会诱导线粒体抗氧化酶SOD2的分布异常和形态改变，导致活性氧(ROS)堆积。这些ROS就像"煽动者"，激活了NF-κB信号通路，进而上调ICAM-1等粘附分子，促进白细胞黏附和炎症扩散。CM治疗则能恢复线粒体网络完整性，抑制NF-κB核转位，从源头上切断了炎症反应的传导链条。

技术方法上，研究采用ACE2人源化转基因小鼠建立急性肺损伤模型，通过静脉注射S1蛋白和UC-MSC条件培养基进行干预。运用组织病理学、免疫荧光和Western blot分析肺组织损伤和分子变化。体外实验采用人微血管内皮细胞系(HMEC-1)和原代肺微血管内皮细胞(HPMECs)，通过免疫染色、血小板/白细胞流动腔黏附实验等评估血栓炎症反应。补体激活研究采用健康人血清处理内皮细胞后检测C3沉积。

研究结果部分：

1. UC-MSC-derived CM减轻S1诱导的肺组织损伤和纤维化
   组织学分析显示CM治疗显著改善肺泡扩张和间隔增厚，Masson染色证实减少胶原沉积。Western blot显示纤维化标志物FN、COL1A1和α-SMA表达降低。

2. CM保护肺微血管内皮抗血栓特性
   免疫荧光和Western blot证实CM恢复TM表达并减少vWF积累。通过抑制HPSE保存内皮糖萼完整性，促进CFH结合和C3b降解为C3d。

3. CM抑制氧化应激和肺部炎症
   降低硝基酪氨酸水平表明缓解氧化损伤。减少NF-κB p65核转位及下游ICAM-1表达，伴随中性粒细胞(GR1⁺)和巨噬细胞(MAC2⁺)浸润减少。

4. 体外实验验证CM的抗血栓炎症机制
   CM处理的内皮细胞显示糖萼成分LEL和SNL结合恢复，减少P-选择素表达和血小板聚集。SOD2分布正常化抑制ROS/NF-κB通路，降低白细胞黏附。

这项研究的重要意义在于，它不仅阐明了UC-MSC分泌组对抗COVID-19血栓炎症的多靶点机制，还为临床治疗提供了新思路。与传统抗病毒药物不同，这种基于细胞分泌组的疗法针对宿主反应而非病毒本身，可能对不断变异的病毒株保持疗效。更重要的是，该策略避免了直接使用活细胞可能带来的栓塞风险，且冻干保存的分泌组产品更便于临床推广应用。研究揭示的糖萼-补体-氧化应激调控轴，不仅适用于COVID-19，也为其他病毒感染引发的血管病变提供了治疗参考。这些发现为开发新型无细胞治疗产品奠定了科学基础，有望惠及急性感染和长期COVID患者。