胆碱能抗炎通路在间质干细胞治疗急性呼吸窘迫综合征中的作用机制研究

Acute respiratory distress syndrome (ARDS) is induced by the release of uncontrolled inflammatory mediators. Mesenchymal stem cells (MSC), with their broad-spectrum anti-inflammatory properties, have been proved to be an effective treatment for ARDS, but the therapeutic mechanisms have not been elucidated. The applicant found that the symptoms of ARDS models were rapidly relieved after the infusion of MSC in 6 hours, and inflammatory cells infiltration was also reduced in the previous study. Lung tissue expressions profile sequencing before and after the treatment showed that ChAT, Acly, VAChT and other related genes in the cholinergic system were significantly increased. Specifically blocking the Ach receptor (α7nAchR) significantly decreased the therapeutic effect of MSC, suggesting that the cholinergic anti-inflammatory pathway (CAP) may play an important role in the treatment of ARDS with MSC.Therefore, the study intends to systematically explore the changes of the CAP pathway in the process of MSC treating ARDS, and use the in vivo and in vitro model to clarify the action mechanism of CAP in treating ARDS of MSC, and to reveal the molecular mechanism of MSC regulating the synthesis and release of Ach. The above results are helpful to find out the new anti-inflammatory mechanism of MSC, clarify the mechanisms of MSC in treating ARDS, and find new methods for ARDS treatment.

急性呼吸窘迫综合征（ARDS）是失控性炎症介质释放诱发的疾病，常规治疗手段疗效欠佳，急需新的治疗方法。间质干细胞（MSC）具有广谱抗炎特性，已被证实是治疗ARDS的有效手段，但治疗机理远未阐明。申请人前期研究发现MSC输注后6小时即可快速缓解ARDS小鼠模型症状，改善肺血管通透性，减少炎症细胞浸润。治疗前后肺组织表达谱测序显示，胆碱能系统相关基因ChAT、Acly、VAChT等表达显著增加；特异性阻断乙酰胆碱（ACh）受体α7nAChR，MSC治疗效果明显降低，提示胆碱能抗炎通路（CAP）可能在MSC治疗ARDS过程中扮演了重要角色。据此，本项目拟系统评价MSC治疗ARDS过程中CAP通路相关分子的变化规律，阐明CAP在MSC治疗ARDS中的作用机理，揭示MSC调控ACh合成释放的分子机制。上述研究有助于揭示MSC抗炎的新机制，阐明MSC治疗ARDS的机理，发现ARDS治疗的新靶点。

急性呼吸窘迫综合征（ARDS）是一种以急性弥漫性炎症性肺损伤和严重低氧血症为特点的呼吸系统急危重症，常见病因包括脓毒症、休克、创伤等。ARDS的发病率约60/10万人，死亡率近50%。由于COVID-19全球大流行，导致发病率显著增加。目前正对该病仍以呼吸支持、营养支持等手段为主，迫切需要研发新的治疗策略。间充质干细胞（MSC）是一种最早从骨髓中分离，随后发现广泛分布于机体各组织的成体干细胞。因其来源广泛、易于扩增、能够多向分化，具有免疫调节和修复病损组织等功能，提示MSC有望成为ARDS治疗的候选方案。团队前期开展的一项单臂临床研究中，22例中重度ARDS患者移植单剂量MSC后，患者氧合指数在输注24小时内迅速改善（Intensive Care Med. 2020）。伴随着临床症状的改善，我们观察到患者出现心率减慢、动脉压下降的趋势，提示副交感神经系统可能参与了MSC的治疗过程。进一步发现治疗有效的患者体内乙酰胆碱水平显著上升。已有研究证明，副交感神经不仅调控心率、血压，还可以释放神经递质乙酰胆碱控制全身炎症反应，被称为胆碱能抗炎通路（CAP）。 .项目负责人揭示了MSC通过促进乙酰胆碱的合成与分泌，激活CAP通路，在治疗ARDS中扮演了关键角色；胆碱能N型受体激动剂洛贝林的新用途，探索了“老药新用”治疗ARDS的可能性，具有重要的临床意义（Signal Transduct Target Ther. 2022）。针对不同组织来源的MSC存在功能上的异质性，以Nestin作为标志物，系统比较了骨髓、脾脏、派氏结来源的Nestin+MSC功能特性与治疗机制，发现脾脏来源的MSC具有更强的免疫调节能力（Int J Mol Sci. 2022），而派氏结来源的MSC在肠道损伤修复中独居优势（Cell Prolif. 2022）；研究结果为发现适合损伤修复的MSC功能亚群提供了重要依据。将MSC精准靶向递送至病损组织是提高其疗效的关键，申请人过建立靶向病损组织趋化因子受体修饰的MSC，给MSC装上GPS定位信号，可以将MSC精准递送至病损区域，显著提高了对炎症性肠病等疾病的治疗效果，并创新性提出了MSC精准靶向治疗理念（Mol Ther-Nucleic Acids. 2021）。