过表达IL-1Ra的间充质干细胞通过HtrA3信号通路改善出血性膀胱炎的机制研究

本研究针对造血干细胞移植(HSCT)后高发的出血性膀胱炎(HC)临床难题，山东大学第二医院团队通过基因改造使脐带间充质干细胞(MSCs)过表达IL-1受体拮抗剂(IL-1Ra)，发现其能显著缓解环磷酰胺诱导的大鼠HC模型血尿症状，并通过激活HtrA3丝氨酸蛋白酶促进血管新生和干细胞迁移。该研究为炎症性膀胱疾病提供了新型细胞治疗策略，发表于《Stem Cell Research》。

　　

出血性膀胱炎(HC)是造血干细胞移植(HSCT)后常见的严重并发症，临床表现为血尿和膀胱刺激症状，约12.2%-36.9%的HSCT患者会受其困扰。目前针对HC的治疗手段如高压氧、膀胱冲洗等效果有限，严重者甚至需膀胱切除。环磷酰胺化疗、BK病毒感染和移植物抗宿主病(GVHD)是主要诱因，其核心病理机制涉及IL-1β等促炎因子引发的血管渗漏和组织损伤。

山东大学第二医院血液科团队注意到间充质干细胞(MSCs)具有天然抗炎和组织修复能力，但其内源性IL-1受体拮抗剂(IL-1Ra)分泌量不足。研究人员创新性地通过慢病毒载体构建稳定过表达IL-1Ra的脐带MSCs(oeIL-1Ra-MSCs)，在环磷酰胺诱导的大鼠HC模型中，发现治疗组膀胱湿重减轻42%，血尿评分降低67%。机制研究揭示该疗法通过双重调控作用：一方面抑制JNK-c-Jun通路解除对HtrA3的转录抑制，另一方面激活ERK-Egr-1通路直接启动HtrA3基因转录，最终促进血管稳定因子Ang-1表达并抑制Ang-2，使CD31⁺血管密度增加2.3倍。

关键技术包括：人脐带MSCs分离培养、慢病毒载体构建、大鼠HC模型建立、Transwell迁移实验、mRNA测序分析、染色质免疫共沉淀(ChIP)验证转录因子结合位点。实验使用6周龄雄性Wistar大鼠(n=6/组)，通过尾静脉注射1×10⁶个MSCs进行干预。

研究结果显示：

1. oeIL-1Ra-MSCs显著缓解血尿和膀胱水肿：治疗组膀胱组织HE染色显示水肿和出血评分降低58%，同时M1型巨噬细胞(CD80⁺)减少而M2型(CD206⁺)增加，IL-1β、IL-6和TNF-α mRNA水平下降42-65%。

2. IL-1Ra过表达促进MSCs迁移：免疫组化检测发现治疗组膀胱CD105⁺细胞数量是对照组的3.1倍，Transwell实验证实oeIL-1Ra-MSCs迁移能力提升2.8倍。

3. 血管新生与稳定性增强：治疗组Ang-1蛋白表达增加1.9倍而Ang-2降低63%，紧密连接蛋白Zo-1 mRNA上调2.2倍，体外实验显示oeIL-1Ra-MSCs条件培养基使人脐静脉内皮细胞(hUVEC)成管数量增加2.5倍。

4. HtrA3的核心调控机制：RNA测序发现HtrA3在oeIL-1Ra-MSCs中表达量激增，siRNA敲除实验证实其缺失会使治疗效果逆转。分子机制解析显示IL-1Ra通过抑制JNK磷酸化减少核内p-c-Jun 53%，同时ERK磷酸化激活Egr-1，后者直接结合HtrA3启动子的3个特异位点(位点突变使荧光素酶活性下降72-85%)。

该研究首次揭示IL-1Ra通过HtrA3双向调控网络增强MSCs治疗效能的分子机制，为临床难治性HC提供了基因修饰干细胞治疗新思路。特别值得注意的是，Egr-1对HtrA3的转录调控关系属首次报道，这为理解组织修复中蛋白酶调控网络提供了新视角。研究团队指出，基于IL-1Ra的基因增强策略可拓展至其他炎症性疾病治疗，未来需进一步验证其在灵长类模型中的安全性和有效性。