脐带间充质干细胞通过免疫调节T淋巴细胞

改善胶原诱导关节炎

类风湿关节炎(Rheumatoid Arthritis, RA) 是一种由于免疫紊乱导致软骨和骨破坏的自身免疫性疾病，目前治疗药物主要包括糖皮质激素、改善病情抗风湿药物（DMARDs）及生物制剂，经早期规范化达标治疗临床缓解率得到很大提升，但有部分患者病情仍未达标，并且这些药物只针对早期、活动期炎症的控制，对晚期业已形成的关节破坏则无法修复。因此，寻找既能够早期调节免疫紊乱抑制炎症反应，又可以阻止及修复关节破坏，且安全、有效的治疗策略成为目前亟需解决的问题。RA发病机制尚未完全阐明，研究发现T 淋巴细胞异常增殖、凋亡及分化与RA的发生发展密切相关，成为炎症、免疫激活、骨破坏的重要机制。间充质干细胞（Mesenchymal Stem Cells, MSCs）具有高度增殖、免疫调节及多向分化能力，可能成为RA治疗新策略。但MSCs在RA动物模型胶原诱导关节炎（CIA）大鼠中的治疗作用各不相同，且作用机制不清，限制了其在RA临床转化中的应用。

因此，为明确人脐带来源的间充质干细胞（hUCMSCs）对RA的治疗效果以及探究其发挥作用的具体机制，山西医科大学第三临床医学院风湿免疫科张莉芸教授团队，在体内实验中研究了hUCMSCs对CIA大鼠的治疗效果，分别从关节炎指数、放射学改变及滑膜病理改变进行评估，从T细胞增殖、凋亡、分化、分泌炎性因子及基因转录水平阐明hUCMSCs发挥免疫调节作用的可能机制，并进一步在体外实验中研究了hUCMSCs及hUCMSCs释放的细胞外囊泡（hUCMSC-EVs）对RA患者外周血T细胞的免疫调节作用，为hUCMSCs在RA的临床转化应用提供重要的理论依据和实验基础。该研究成果于2019年以“Immunomodulatory effect of human umbilical cord mesenchymal stem cells on T lymphocytes in rheumatoid arthritis”为题发表于International Immunopharmacology上。

该研究结果显示：

1. hUCMSCs可有效改善CIA大鼠后足肿胀度及关节炎指数，延缓CIA大鼠关节炎放射学进展，减少CIA大鼠关节滑膜增生及炎性细胞浸润，作用与治疗RA的经典药物甲氨蝶呤（MTX）相似。      

图1 hUCMSCs改善CIA大鼠的关节炎症状

2. hUCMSCs抑制CIA大鼠脾脏T细胞增殖，促进T细胞凋亡，降低Th17细胞比例，上调Treg细胞比例，恢复Treg/Th17平衡;抑制血清IL-17表达，促进血清TGF-β表达;其中hUCMSCs抑制T细胞增殖、下调Th17细胞比例作用略弱于MTX，促进T细胞凋亡、上调Treg细胞比例及Treg/Th17，抑制IL-17表达，促进TGF-β表达作用与MTX相似。免疫组化及RT-PCR方法证实hUCMSCs下调CIA大鼠脾脏ROR-γt及ROR-γt mRNA表达，作用优于MTX；上调脾脏Foxp3及Foxp3mRNA表达，作用与MTX相似。此外，免疫组化方法证实hUCMSCs下调CIA大鼠关节ROR-γt及Foxp3表达。

图2 hUCMSCs对CIA大鼠T细胞的作用

3. MSCs在静息或应激状态下释放的细胞外囊泡（EVs）可模拟MSCs的免疫调节及组织修复作用，并且规避MSCs作为细胞治疗带来的一些风险。本研究在体外实验中研究了hUCMSCs对RA患者T细胞的免疫调节作用，并将hUCMSCs与hUCMSC-EVs的免疫调节作用进行了比较，结果显示hUCMSCs和hUCMSC-EVs均可下调RA患者外周血Th17细胞比例，抑制IL-17分泌，上调Treg细胞比例和Treg/Th17，促进TGF-β的表达；在降低Th17细胞比例和IL-17A水平方面hUCMSCs和hUCMSC-EVs(90μg)作用相似，在增加Treg细胞比例、Treg/Th17和TGF-β水平方面hUCMSCs作用优于hUCMSCs(90μg)。       

图3 hUCMSCs对RA患者T细胞的作用

综上，本研究从体内、体外实验，从外周血、免疫器官、炎症关节的角度，证实了hUCMSCs可以调节T细胞增殖、凋亡、分化及炎性因子分泌，并且在转录水平上调节T细胞向Treg和Th17细胞分化，恢复Treg/Th17平衡，从而发挥免疫调节作用，最终改善RA关节炎症状，延缓疾病进展，为hUCMSCs在RA治疗的临床转化应用提供重要依据。

张莉芸教授为本研究的通信作者，马丹为本研究论文的第一作者，该研究得到国家自然科学基金的支持。