最新研究！间充质干细胞分泌物的抗菌作用，为慢性皮肤病带来希望

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2021-12-02
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作者：博雅控股集团

在过去的十年中，干细胞被认为是再生治疗的理想工具。其中，间充质干细胞(MSC)由于不存在伦理争议已成为最有希望的治疗选择｡越来越多的临床研究也表明间充质干细胞在自身免疫系统疾病、神经损伤等疾病的治疗中发挥着重大作用。

随着对间充质干细胞研究的不断深入，科研人员发现它不仅具有归巢、分化、免疫调节等特性，在面对细菌、病毒的侵害时，间充质干细胞分泌物也是一颗冉冉升起的抗菌“新星”。那么，间充质干细胞抗菌有何实质性临床应用价值，其抗菌原理又是什么呢？

最近，一项来自美国康奈尔大学的研究发现，间充质干细胞能够分泌细胞因子CCL2从而促进抗菌肽的表达，进而提高马角质形成细胞的抗菌活性[1]。该研究对于间充质干细胞治疗过敏性皮炎、银屑病等皮肤病具有指导意义，这可能为治疗慢性皮肤疾病带来了新希望。

间充质干细胞分泌物与抗菌

金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)是人类和动物中最常见的细菌之一，也是临床上常见的毒性较强的细菌。它能够阻止人体内源性和适应性免疫反应，从而诱发局部或全身性人体感染，其中，皮肤和软组织感染较为常见，导致皮肤病、心内膜炎和骨髓炎等多种疾病。即使在使用抗生素治疗后，金黄色葡萄球菌感染的复发也很常见，因为它可以防止人体产生保护性免疫。

长期以来，青霉素和甲氧西林被用于治疗金黄色葡菌球菌引起的感染性疾病。然而，随着抗菌药物的大规模使用以及不合理滥用，导致出现大量耐药菌株，其中耐甲氧西林金葡菌(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus，MRSA) 从发现至今感染几乎遍及全球各地。研究表明，MRSA、HBV 以及AIDS 为目前世界范围内三大难解决感染性疾病。因此，寻找抗耐甲氧西林金葡菌的药物对于指导临床治疗感染有着十分重要的意义。

间充质干细胞具有自分泌和旁分泌作用[2]。其中，自分泌效应可以增强自我更新、分化和增殖，而旁分泌效应则是间充质干细胞(MSC)在条件培养基中能够分泌产生营养和免疫调节因子等具有生物活性的物质，被统称为MSC分泌组。虽然在多项研究中间充质干细胞已被证明可以增强炎症通路和抗敏抗炎，然而，对于MSC分泌体对皮肤细胞抗菌防御机制的研究却知之甚少。这篇新发表的研究，可以帮助我们了解间充质干细胞分泌物是如何抗菌的。

图片来自文献[2]

间充质干细胞分泌物减少皮肤创伤中的细菌感染

为了研究间充质干细胞分泌组对临床相关模型中细菌存活的影响，研究者首先建立了一个活体马皮肤生物膜外植体模型。随后，在新鲜采集的皮肤上制作均匀的伤口，并用耐甲氧西林金葡菌(MRSA)和甲氧西林敏感金黄色葡萄球菌(MSSA)接种这些伤口24小时，创建了一个感染伤口模型。结果表明，使用间充质干细胞分泌组以及抗生素对照组的治疗减少了耐甲氧西林金葡菌。

间充质干细胞分泌组刺激抗菌肽的表达

抗菌肽(Antimicrobial peptide AMP)是皮肤固有免疫反应中的关键分子，具有选择性免疫激活和调节功能，其表达改变与皮肤病理学有关。

研究者首先分离和鉴定出马角质形成细胞，在确认间充质干细胞分泌物和对照组处理对角质形成细胞活力没有负面影响后，进行刺激处理7小时。刺激后，从这些角质形成细胞中收集胞外基质，并添加到MSSA和MRSA细菌培养物中8小时。结果表明，与DMEM和NBL6 CM(均为对照)刺激的角质形成细胞相比，来自间充质干细胞分泌组刺激角质形成细胞的胞外基质可以抑制MRSA的生长。同时，通过对各种类型的抗菌肽进行染色，发现组织蛋白酶抑制素(cathelicidin)和防御素(β-defensin)的含量显著升高。

简而言之，间充质干细胞分泌因子刺激马角质形成细胞，能够提高这些细胞对耐药金黄色葡萄球菌的抗菌效果。

间充质干细胞分泌细胞因子促进抗菌肽表达

那么，究竟是哪种间充质干细胞分泌因子提高了马角质形成细胞的抗菌活性呢？

研究表明，各种细胞因子如IL-17、IL-1ß、IL-22、IFN-γ和TNF-α等具有介导人类角质形成细胞中抗菌肽(AMP)的表达的功能。

研究者通过在蛋白质水平上评估细胞因子的表达发现，在间充质干细胞分泌组中检测到马趋化因子CCL2存在高表达。这些趋化因子在皮肤免疫防御中起着重要作用，它们对免疫细胞(如巨噬细胞和嗜酸性粒细胞)趋化活性的影响也已得到证实。

简而言之，间充质干细胞分泌组通过分泌信号蛋白CCL2，进而诱导附近免疫细胞产生趋化活性，如刺激角质形成细胞中的ß-防御素表达，并增强这些细胞的抗菌特性，为MSC分泌组的间接抗菌特性提供了一种机制。

小结

皮肤是人体最大的器官，其功能障碍与多种疾病有关。目前，皮肤细菌感染及慢性皮肤病并无较好的治疗方法，多以局部控制及预防为主。间充质干细胞为皮肤内环境稳定、毛发循环再生和修复受损组织提供了新细胞，而间充质干细胞分泌物在治疗皮肤病方面的研究也越来越多，如治疗炎症性皮肤病、伤口愈合、毛发生长或皮肤再生。间充质干细胞分泌组作为细胞治疗的替代方法可以改善和扩展间充质干细胞的临床应用价值，其抗菌机制或能为多种疾病提供更多的治疗思路和潜在的利用价值。

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