干細(xì)胞和細(xì)胞外囊泡在原發(fā)性和繼發(fā)性腎小球腎炎中的治療作用

腎小球腎炎 (GN) 包括一組異質(zhì)的免疫介導(dǎo)疾病，其特征是腎小球炎癥導(dǎo)致基底膜、系膜和毛細(xì)血管內(nèi)皮受損，繼發(fā)腎小管間質(zhì)和血管受累。GN可以是原發(fā)性腎臟疾病，也可以是自身免疫性疾病或其他全身性疾?。ㄈ鐔慰寺”N球蛋白病或糖尿病）的繼發(fā)性表現(xiàn)。

雖然糖尿病腎病 (DN) 是美國(guó)和其他西方國(guó)家最常見的導(dǎo)致終末期腎病 (ESRD) 的腎小球病，但在中國(guó)和發(fā)展中國(guó)家，GN仍占ESRD的50%以上。

原發(fā)性形式是許多注冊(cè)機(jī)構(gòu)中最常見的形式，IgA腎病 (IgAN) 是意大利、英國(guó)、日本和中國(guó)最常見的原發(fā)性形式。在繼發(fā)性形式中，狼瘡性腎炎 (LN) 在不同地理區(qū)域最為普遍。

GN是遺傳風(fēng)險(xiǎn)因素、環(huán)境誘因和免疫失調(diào)之間復(fù)雜相互作用的結(jié)果。

目前引起腎小球腎炎的原因有很多，主要包括以下幾點(diǎn)：

1、遺傳因素，研究表明，有腎小球腎炎家族史的人群，其后代更容易患上這種疾病。

2、自身免疫功能紊亂，特別是患有系統(tǒng)性紅斑狼瘡的患者，如果治療不及時(shí)，便會(huì)引發(fā)腎小球腎炎。

3、代謝性因素，患有高血壓、糖尿病等一系列心腦血管疾病的患者，如果不及時(shí)治療，會(huì)使腎小球受到嚴(yán)重的損傷，進(jìn)而引發(fā)腎小球腎炎。

4、氧化應(yīng)激等因素，也會(huì)損傷毛細(xì)血管，造成腎小球毛細(xì)血管濾過屏障損傷。

盡管藥物治療取得了進(jìn)展，例如生物制劑和新的降糖腎臟保護(hù)藥物，但腎小球疾病向ESRD的演變?nèi)匀话l(fā)生在相當(dāng)大比例的患者中。此外，類固醇和其他免疫抑制藥物的副作用使老年和體弱患者的GN治療危險(xiǎn)且僅部分成功。

近年來，干細(xì)胞 (SCs)尤其是間充質(zhì)干細(xì)胞 (MSCs) 和MSC衍生的細(xì)胞外囊泡 (MSC-EVs) 治療可能代表了對(duì)這一未解決挑戰(zhàn)的答案腎小球疾病治療的新前沿。在許多實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭校@種療法通過保護(hù)腎細(xì)胞、刺激其再生以及發(fā)揮抗炎和免疫調(diào)節(jié)作用，對(duì)上述許多發(fā)病機(jī)制顯示出顯著的有益效果。

本綜述的目的是提供關(guān)于不同類型SCs和相關(guān)EVs在治療腎小球疾病中的作用機(jī)制。SCs和SC衍生EVs的一般特征將在以下部分中進(jìn)行探討，然后分析它們?cè)谀I臟疾病中的治療作用。

在過去的十年中，再生醫(yī)學(xué)在再生受損組織和器官方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。SCs是在所有身體組織中發(fā)現(xiàn)的未分化細(xì)胞。雖然通常保持在靜止、不分裂的狀態(tài)，但SCs可以增殖和分化以替換其組織內(nèi)自然死亡的細(xì)胞并修復(fù)傷口以響應(yīng)損傷。它們包括胚胎干細(xì)胞、誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 (iPSCs)、MSCs和內(nèi)皮祖細(xì)胞 (EPCs) ：MSCs和內(nèi)皮祖細(xì)胞 (EPCs) 將是本綜述的主要焦點(diǎn)。

MSCs是成人SCs，已成為廣泛研究的重點(diǎn)。MSCs最初于1970年代初從骨髓 (BM) 的造血成分中分離出來，顯示出自我更新和多能分化能力，能夠在體內(nèi)和體外分化成三種中胚層譜系（成骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞和軟骨細(xì)胞）。

間充質(zhì)干細(xì)胞來源：MSCs隨后也從骨髓的非造血成分 (BM-MSC) 以及各種胎兒和成人組織中獲得，包括胚胎組織、胎盤 (pMSC)、臍帶 (UC-MSC)、臍帶血 (UCB- MSCs）、脂肪組織（AD-MSCs）和牙組織（牙髓和牙周韌帶）。

EPC是BM衍生的祖細(xì)胞，能夠到達(dá)血管損傷部位，主要通過釋放旁分泌因子來誘導(dǎo)再生程序。EPC共享白細(xì)胞用于血管歸巢的機(jī)制，并基于其表面上 L-選擇素的表達(dá)。CKD患者的循環(huán)EPC顯著降低可能是由于尿毒癥溶質(zhì)的直接毒性作用。幾項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究表明，EPC釋放生長(zhǎng)因子，如血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子和其他能夠加速血管愈合的可溶性介質(zhì)，包括EV。

許多與SC相關(guān)的有益作用是由旁分泌因子的釋放介導(dǎo)的，特別是EVs，它們作用于在組織損傷中存活的細(xì)胞。

EVs是由脂質(zhì)雙層形成的微粒，含有不同的生物活性分子，由細(xì)胞釋放到細(xì)胞外環(huán)境中。根據(jù)它們的大小和生物發(fā)生，它們分為外泌體、微泡（或脫落的小泡）和凋亡小體。圖1）。EV在細(xì)胞間通訊中發(fā)揮重要作用，將源自親代細(xì)胞的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和核酸穿梭到受體細(xì)胞，改變它們的表型和功能，特別是通過遺傳物質(zhì)的水平轉(zhuǎn)移。特別是，特定mRNA和miRNA從SCs到靶細(xì)胞的水平轉(zhuǎn)移代表了一種新發(fā)現(xiàn)的方法來誘導(dǎo)受損組織的表觀遺傳重編程和加速再生。

圖1：不同類型SC衍生EV的生物發(fā)生、結(jié)構(gòu)和治療機(jī)制

在幾種腎臟疾病的情況下，特別是在AKI中，SCs和相關(guān)的EVs具有多種積極特性。這些有益作用可分為三類：細(xì)胞保護(hù)、再生和免疫調(diào)節(jié)。

近年來，一些研究已經(jīng)解決了SCs和SC衍生的旁分泌因子在腎臟疾病中的細(xì)胞保護(hù)潛力。

MSC保護(hù)和修復(fù)受損組織的能力歸因于分泌具有旁分泌作用的不同生物活性成分，而不是細(xì)胞分化和植入。

AKI：急性腎損傷；CKD：慢性腎臟?。籇N：糖尿病腎病；HGF：肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子；I/R：缺血/灌注；IGF：胰島素生長(zhǎng)因子；和平號(hào)空間站：微小RNA；LPS：脂多糖；PBMC：外周血單個(gè)核細(xì)胞；PD-L1：程序死亡配體1；TGF：轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子。

這種源自MSC的“分泌瘤”包括細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子，尤其是MSC-EVs。這些微粒攜帶范圍廣泛的miRNA，小的非編碼RNA，它們?cè)谵D(zhuǎn)錄后水平下調(diào)參與炎癥和免疫反應(yīng)的多個(gè)靶基因。MSC-EVs可以跨越生物屏障并保護(hù)miRNAs免受核糖核酸酶介導(dǎo)的降解，使它們能夠到達(dá)受體細(xì)胞。許多miRNA與腎臟病理生理學(xué)的特定過程有關(guān)，但也與MSC-EV介導(dǎo)的腎臟細(xì)胞保護(hù)再生的有益作用有關(guān)。

這些方面在復(fù)制不同腎臟疾病（從缺血再灌注（I/R）引起的急性腎損傷（AKI）到單側(cè)輸尿管梗阻和DN。雖然很少在GN中進(jìn)行測(cè)試，但MSC-EV代表了一種有前途的治療方法，因?yàn)樗鼈冊(cè)谒羞@些環(huán)境中都具有抗凋亡、抗氧化和抗纖維化作用。

除了細(xì)胞保護(hù)之外，對(duì)EV多方面再生特性的新見解已經(jīng)出現(xiàn)：最近的一項(xiàng)研究表明，從正常尿液 (uEV) 中分離出的腎源性EV，注射到AKI小鼠模型中，可以改善腎功能的恢復(fù)通過將腎臟保護(hù)性 Klotho分子轉(zhuǎn)移到受傷的腎小管細(xì)胞。

雖然大多數(shù)可用數(shù)據(jù)涉及急性腎小管損傷，但SCs也可以有效修復(fù)GN病變是合理的。例如，EPC是源自BMCD34+造血細(xì)胞的SC，可以通過促進(jìn)新血管生成來動(dòng)員和修復(fù)腎小球毛細(xì)血管。

AKI：急性腎損傷；CKD：慢性腎臟??；DN：糖尿病腎??；HGF：肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子；I/R：缺血/灌注；IGF：胰島素生長(zhǎng)因子；和平號(hào)空間站：微小RNA；LPS：脂多糖；PBMC：外周血單個(gè)核細(xì)胞；PD-L1：程序死亡配體 1；TGF：轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子。

EPC可以在移植后整合到新形成的血管中，并參與動(dòng)物模型中實(shí)驗(yàn)性GN中受損腎小球毛細(xì)血管的再生。

經(jīng)證明，EPC衍生EV對(duì)Thy1.1 GN和DN有效，并將在特定段落中更詳細(xì)地討論。

SCs還可以分化為系膜細(xì)胞和足細(xì)胞，從而保護(hù)和修復(fù)腎小球?yàn)V過屏障。

SCs可以發(fā)揮顯著的免疫調(diào)節(jié)作用，尤其是在系統(tǒng)性紅斑狼瘡 (SLE) 中。間充質(zhì)干細(xì)胞可以抑制免疫反應(yīng)，與先天和適應(yīng)性免疫的所有關(guān)鍵參與者相互作用：它們抑制樹突狀細(xì)胞 (DC) 和巨噬細(xì)胞的成熟、T細(xì)胞 (Th1、Th17) 和B細(xì)胞的增殖以及細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞的活性細(xì)胞; 另一方面，它們誘導(dǎo)Treg細(xì)胞和Th2的擴(kuò)增，增加調(diào)節(jié)因子（TGFβ和IL10）并減少促炎細(xì)胞因子（包括INFγ、TNFα、IL17和IL22）。

AKI：急性腎損傷；CKD：慢性腎臟?。籇N：糖尿病腎病；HGF：肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子；I/R：缺血/灌注；IGF：胰島素生長(zhǎng)因子；和平號(hào)空間站：微小RNA；LPS：脂多糖；PBMC：外周血單個(gè)核細(xì)胞；PD-L1：程序死亡配體 1；TGF：轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子。

這些作用是由接觸依賴和非依賴機(jī)制介導(dǎo)的，包括MSC分泌組和MSC-EV。后者似乎模仿了MSCs的所有免疫調(diào)節(jié)特性，強(qiáng)度相當(dāng)。

例如，體外MSC-EVs增加了CD4+CD25+FoxP3+Treg群體，下調(diào)Th1反應(yīng)并減少Th17和自然殺傷細(xì)胞的數(shù)量。與MSCs-EV共培養(yǎng)單核細(xì)胞可增加IL10的水平并減少其促炎白細(xì)胞介素的分泌，從而誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞從M1表型轉(zhuǎn)變?yōu)镸2表型。

在免疫介導(dǎo)疾病的體內(nèi)模型中觀察到類似的抗炎作用，其中MSC-EV上調(diào)了TGFβ1和IL10的表達(dá)。MSC-EV在免疫介導(dǎo)疾病的不同小鼠模型中啟動(dòng)Treg介導(dǎo)的抗炎細(xì)胞因子釋放，范圍從自身免疫性腦脊髓炎到同種異體皮膚移植排斥。

源自BM-MSC的EV治療甚至是侵襲性免疫反應(yīng)的能力在其他療法難以治愈的移植物抗宿主病中得到廣泛證明。在這種疾病中，沃頓商學(xué)院的果凍來源的MSC通過分泌富含免疫檢查點(diǎn)程序性死亡配體1的EV，可有效抑制T細(xì)胞受體激活。

其他免疫抑制作用已在GN中得到證實(shí)，主要在LN中，其中MSC上調(diào)補(bǔ)體抑制劑H因子，減弱補(bǔ)體C5的激活 并促進(jìn)致耐受性DCs的擴(kuò)張。LN的SC治療將在特定段落中進(jìn)行深入分析。

總體現(xiàn)有證據(jù)表明，MSCs和MSC-EVs都具有重要的免疫調(diào)節(jié)特性，可用于治療不同的炎癥性疾病，包括GN。

討論：干細(xì)胞自我更新和多向分化能力解釋了它們保護(hù)和再生受損細(xì)胞的潛力，包括腎小管細(xì)胞、足細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞。此外，廣譜的抗炎和免疫調(diào)節(jié)作用似乎會(huì)干擾腎小球腎炎的致病機(jī)制。

值得注意的是，間充質(zhì)干細(xì)胞已被特別研究作為狼瘡腎炎和糖尿病腎病的治療方法，而初步證據(jù)表明它們對(duì)IgA腎炎等原發(fā)性腎小球病有益。干細(xì)胞衍生的細(xì)胞外囊泡概括了親代細(xì)胞的有益細(xì)胞保護(hù)、修復(fù)和免疫調(diào)節(jié)特性，并且越來越多地被認(rèn)為是間充質(zhì)干細(xì)胞療法的不同疾?。òI小球腎炎）的無細(xì)胞替代品。

本期內(nèi)容主要闡述干細(xì)胞及細(xì)胞外囊泡在治療原發(fā)性和繼發(fā)性腎小球腎炎的作用機(jī)制。

下期我們將闡述干細(xì)胞及細(xì)胞外囊泡在治療原發(fā)性和繼發(fā)性腎小球腎炎的臨床研究進(jìn)展。

參考資料：Quaglia M, Merlotti G, Fornara L, Colombatto A, Cantaluppi V. Extracellular Vesicles Released from Stem Cells as a New Therapeutic Strategy for Primary and Secondary Glomerulonephritis. Int J Mol Sci. 2022 May 20;23(10):5760. doi: 10.3390/ijms23105760. PMID: 35628570; PMCID: PMC9142886.

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