骨髓间充质干细胞生物反应器的构建及对脓毒症大鼠免疫失衡的双向调控作用

Sepsis is a common disease that severely threatens the people's health. Increasing evidence supports a central role for immunosuppression in sepsis. Bone marrow mesenchymal stem cells (bMSCs) possess a strong ability to ameliorate inflammation and restore immune system. It has been proved that bMSCs have beneficial effects in the experimental sepsis. Our group has constructed a bMSCs bioreactor which maintains the nature of immune regulation and possesses the feature of immune isolation, avoiding the safety issue of allogenic cell transplantation. We underwent a sepsis model of cecal ligation and puncture (CLP) and a two-hit model of chronic kidney disease (5/6 nephrectomy) followed by CLP to mimic SIRS and CARS separately. Our pilot study demonstrated that the bMSCs bioreactor has the ability of bilateral immune regulation according to the state of experimental sepsis. We intend to improve the bMSCs bioreactor, investigate its potential effects and mechanisms, especially the benefit effects on bilateral immune regulation in sepsis. We believe this research will provide a brand-new, safe and effective approach in the management of sepsis.

脓毒症是严重威胁人类健康的常见病，其发病关键的病理生理机制是"免疫失衡"。骨髓间充质干细胞(bMSCs)具有强大的抗炎特性和免疫调节作用，已在脓毒症的治疗中取得一定的效果。申请者尝试构建MSCs生物反应器，既保留了其免疫调节作用，又发挥生物反应器的免疫隔绝作用，避免异体干细胞输注可能带来的生物安全问题。申请者构建了大鼠盲肠结扎加穿孔(CLP)模型和慢性肾脏病(5/6肾大切)合并CLP二次打击模型，分别模拟脓毒症免疫激活(SIRS)和免疫抑制(CARS)状态。初步结果显示，bMSCs生物反应器可根据动物的免疫状况发挥"双向免疫调控"作用。申请者拟进一步完善MSCs生物反应器，探索干细胞生物反应器治疗脓毒症的效果及可能机制，尤其是探讨对脓毒症不同免疫状态的"双向免疫调控"作用。本课题研究结果将为临床上脓毒症的治疗提供一种全新的安全、有效的治疗手段。

脓毒症是严重威胁人类健康的常见病,其发病关键的病理生理机制是“免疫失衡”。间充质干细胞具有强大的抗炎特性和免疫调节作用，已在脓毒症的治疗中取得一定的效果。生物反应器既保留了其免疫调节作用，又发挥生物反应器的免疫隔绝作用，避免异体干细胞输注可能带来的生物安全问题。本课题组成功构建了安全实用的小型动物血液净化平台，避免了以往血液净化动物研究受限于大型动物的高成本、高难度以及难以开展分子生物学研究的问题，为今后血液净化的机制研究及新型技术探索提供了良好的平台。借助小型动物血液净化平台，本课题构建了微载体生物反应器，以大鼠盲肠结扎加穿孔(CLP)模型和慢性肾脏病(5/6肾大切)合并CLP二次打击模型，分别模拟脓毒症免疫激活(SIRS)和免疫抑制(CARS)状态。研究发现间充质干细胞生物反应器可延长大鼠生存时间、减轻脏器损伤，根据动物的免疫状况发挥“双向免疫调控”作用。此外，本课题还研发了血管内皮细胞生物反应器、选择性粒细胞吸附系统、抗菌肽树脂珠血液灌流技术、蛋白结合尿毒症毒素吸附技术等，为解决脓毒症的治疗困境提供了新思路。研究发现，血管内皮细胞生物反应器系统可改善肺组织的炎症状态、减少炎症细胞的浸润，其疗效可能是通过改善肺血管内皮细胞的过度活化状态，减少其对中性粒细胞的趋化，以及减少二者间的粘附作用实现的。选择性粒细胞吸附系统仅选择性吸附外周血中活化的中性粒细胞及单核细胞，治疗后不会造成粒细胞严重缺乏；治疗后大鼠生存时间延长、全身炎症反应减轻。此外，新研发的抗菌肽树脂珠血液灌流技术以及蛋白结合尿毒症毒素吸附技术可分别实现杀灭病原体、吸附特异性毒素的功能。通过上述新型脓毒症血液净化技术的研发，将为脓毒症的治疗提供全新的研究思路。