最新研究揭示！MSCs在重症急性胰腺炎中的治疗作用

急性胰腺炎(AP)：是一种常见胃肠道疾病，全球发病率约为34/100000人每年，AP严重程度可以是轻度、中度或重度，这取决于胰腺内部和周围局部损伤程度，更重要的是对远端器官的全身损伤。

重症急性胰腺炎（SAP）是指伴有全身炎症及局部并发症的AP，属于AP特殊类型，远端器官（呼吸、心血管或肾脏）衰竭被认为是不良结局的主要因素，AP总体死亡率约为2%，但在SAP患者中接近30%。到目前为止，SAP中器官衰竭(OF)的管理在很大程度上仍然是支持性的，迫切需要有效治疗手段来延缓或逆转OF进展。

既往研究表明，间充质干细胞(MSCs)可以抑制炎症反应，从而减轻AP期间胰腺的局部损伤。Jung等证明MSCs可以减少AP大鼠的滤泡细胞变性、胰腺水肿和炎症细胞浸润，并减少炎症介质和细胞因子的表达。

近日，中国人民解放军总医院研究人员在《Cell Press》旗下期刊发表了一篇关于MSCs治疗SAP小鼠实验，文献中探讨了两种不同MSCs对全身炎症和胰腺组织损伤的治疗反应以及对远端器官肾、肺和心脏的影响。

SAP动物模型建立方法：6只小鼠接受5%牛磺胆酸钠溶液胆管注射(SAP模型)24h后被安乐死，6只小鼠接受麻醉、剖腹手术和胆管穿刺而不注射液体(假手术)，24h后被安乐死，术后通过血清和组织病理学分析确定胰腺局部损伤以及肾脏、肺和心脏组织的全身损伤（图1A），以确定SAP模型是否成功建立。

实验分组和治疗：实验动物随机分为4个治疗组，①对照组（n=6）：小鼠接受麻醉，无手术剖腹手术，输注200 μl生理盐水，48h后被安乐死；②SAP-Saline治疗组（n=6）：小鼠接受麻醉和手术，输注200 μl生理盐水，48h后被安乐死；③SAP-UC-MSCs治疗组（n=6）：小鼠接受麻醉和手术，尾静脉注射200μl的UC-MSCs（约1*106个细胞），48h后被安乐死；④BM-MSCs治疗组（n=6）：小鼠接受麻醉和手术，尾静脉注射200 μl的BM-MSCs（大约1* 106个细胞），48h后被安乐死（图1B）。

结 果：①SAP小鼠模型建立结果：胆管注射5%牛磺胆酸钠溶液后24小时，SAP组的血清淀粉酶、肌酐、血尿素氮和CK-MB水平急剧升高，而其它组则没有显著升高（图1C-F）。组织病理学结果显示，与对照组和假手术组相比，模型小鼠的胰腺、肾脏和肺出现明显组织损伤，MPO染色显示损伤组织中有中性粒细胞浸润（图1G）。结果表明胆管注射5%牛磺胆酸钠溶液24 h后SAP小鼠模型成功建立。

②SAP小鼠全身炎症反应：在SAP组中，ELISA显示血清中促炎细胞因子（TNF-α、MCP-1、IL-6、IL-1β）水平升高，抗炎因子（IL-10）水平降低。MSCs输注后，TNF-α、MCP-1、IL-6和IL-1β水平均显著降低（图2A-D），而IL-10表达显著升高（图2F）。这些结果表明，MSCs输注显著减轻了SAP小鼠全身炎症反应。

此外，还发现UC-MSCs在抑制血清TNF-α和提升IL-10水平方面效果明显更强，而BM-MSCs组未能显著逆转IL-10血清水平的降低（图2A-F），表明UC-MSCs在改善SAP系统性炎症反应方面可能比BM-MSCs更有效。

③MSCs可减轻SAP小鼠胰腺损伤：在SAP组中表现出明显的血清淀粉酶升高，而MSCs治疗后血清淀粉酶升高受到抑制（图3A）；在转录水平上，qRTPCR分析显示，MSCs输注后胰腺组织中TNF-α、MCP-1、IL-6、IL-1β水平显著降低，IL-10水平显著升高（图3B-F）；在蛋白质水平上，ELISA显示MSCs输注后胰腺组织中TNF-α、MCP-1、IL-6 和IL-1β水平同样显著降低（图3B-F），IL-10水平只有UC-MSCs组显著升高（图3F），BM-MSCs组则不显著。

组织学显示UC-MSCs治疗后病理评分显著降低，胰腺坏死较少（图3G-I），而MPO染色显示两种MSCs都能够减轻中性粒细胞浸润胰腺 （图3H和I）。此外，与BM-MSCs相比，UC-MSCs 输注还促使MCP-1、IL-6转录水平和TNF-α、IL-1β蛋白水平显著降低，IL-10的转录和蛋白水平升高（图3B-F）。

这些结果表明MSCs输注有效缓解了SAP小鼠胰腺损伤，其中UC-MSCs显示出比BM-MSCs更大的治疗潜力。

④MSCs可减轻SAP小鼠肾损伤：肾脏是SAP受影响的器官之一，我们在SAP模型中观察到显著的急性肾损伤，在MSCs治疗后损伤明显减轻，几乎降至正常水平，尤其是UC-MSCs治疗后（图4A-B）。在转录水平上，qRTPCR分析显示，MSCs输注后肾组织中TNF-α、MCP-1、IL-6和IL-1β水平显著降低，IL-10水平显著升高（图4C-G）；在蛋白质水平上，ELISA显示MSCs治疗后肾组织中TNF-α、MCP-1、IL-6、IL-1β水平显著降低，IL-10水平显著升高（图4C-G）。

组织学显示MSCs治疗后肾脏病理评分显著降低（图4H），MPO染色表明MSCs能够抑制肾脏中的中性粒细胞浸润（图4I-J）。与BM-MSCs相比，UC-MSCs治疗后TNF-α、MCP-1、 IL-1β的转录水平和TNF-α、IL-6、IL-1β蛋白水平降低，IL-10的转录和蛋白质水平显著升高（图4C-G）

在组织学和中性粒细胞浸润方面，UC-MSCs诱导的改善比BM-MSCs更明显（图 4H-I），这些结果表明MSCs输注有效减轻了SAP小鼠的肾损伤，其中UC-MSCs显示出优于BM-MSCs治疗效果。

⑤MSCs可减轻SAP小鼠肺损伤：肺是SAP另一个常见受累器官，我们在SAP模型中也观察到了明显的肺损伤，MSCs 处理后明显缓解。在转录水平上，qRT-PCR分析显示，MSCs治疗后肺组织中TNF-α、MCP-1、IL-6、IL-1β水平显著降低，IL-10水平显著升高（图5A-E）；在蛋白质水平上，ELISA显示MSCs治疗后肺组织中TNF-α、MCP-1、IL-6、IL-1β水平显著降低（图5A-D），IL-10水平显著升高（图5E），但BM-MSCs却没有。

组织学显示，MSCs治疗后肺部病理评分显著降低（图5F），同时MPO染色表明MSCs能够抑制肺部中性粒细胞浸润（图5G-H）。与BM-MSCs相比，UC-MSCs治疗后MCP-1、IL-6、IL-1β的转录水平和TNF-α、IL-6、IL-1β的蛋白水平降低，IL-10的蛋白水平升高（图5A-E）。

在组织学方面，UC-MSCs诱导的改善比BM-MSCs更明显（图5F-H），这些结果表明MSCs输注可有效减轻SAP小鼠的肺损伤，与对胰腺和肾损伤的作用类似，UC-MSCs在改善肺损伤方面表现出比BM-MSCs更好的治疗效果。

⑥MSCs可减轻SAP小鼠心脏损伤：据报道SAP或脓毒症会导致心肌功能障碍或循环衰竭并伴有血清标志物短暂升高，我们在SAP组中检测到血清CK-MB升高，如果不治疗，血清CK-MB会自发降低，MSCs治疗后血清CK-MB水平会进一步下降（图6A）。

MSCs治疗后心肌组织中TNF-α、MCP-1、IL-6、IL-1β的转录和蛋白质水平降低，IL-10水平显著升高（图6B-F）。值得注意的是，UC-MSCs在改善TNF-α、MCP-1、IL-6、IL-1β和IL-10 转录水平以及IL-1β蛋白水平上表现出更优异的性能（图6B-F）。

这些结果表明，尽管在我们的模型中心脏效应轻微且短暂，但MSCs输注可有效抑制心脏组织中的炎症反应，且UC-MSCs对心脏组织的影响似乎比BM-MSCs更强。

总 结：上述实验结果证明，MSCs输注可显著减轻SAP小鼠全身炎症以及胰腺和多器官损伤，且与BM-MSCs相比，UC-MSCs表现出了更优异的治疗效果，这表明UC-MSCs可能是SAP患者基于MSCs疗法的最佳选择。

参考资料：

Rui Ren,Weizheng Ren, Yue Zhang, Haixia Zhang,,Wanlu Su,Ruofan Hu,  Jian Zhao,Lei He, Yiming Mu,Yu Cheng.Breaking the chain in organ failure: Role of umbilical cord and bone marrow derived mesenchymal stem cells in treatment of severe acute pancreatitis.DOI:10.1016/j.heliyon.2024.e35785.