巨噬细胞M2型活化在骨髓间充质干细胞治疗急性肺损伤中的机制研究

Mesenchymal stem cells have self-renewal and multi-directional differentiation potential, with broad application prospects in cell replacement therapy, organ repair and gene therapy. In acute lung injury, mesenchymal stem cells reduce lung injury through its multi-directional differentiation and regulation of inflammatory microenvironment, but the specific mechanism remains unclear. Macrophages are the main functional cells of natural immunity，having different activation characteristics under different microenvironment, respectively. 1) classically activated macrophages (M1): expression of specific surface receptors, secretion of proinflammatory factors, induction of natural immunity and adaptive immunity, to help the body against pathogens. 2) alternatively activated macrophages (M2): play anti-inflammatory effect, remove cells and tissue debris, promote angiogenesis and participate in the organization. Our previous data showed that SHP2 deletion resulted in alternatively activated macrophages. The preliminary data showed Gab2, a scaffolding protein of SHP2, whose deletion suppressed alternatively activation of macrophages. With the two transgenic mouse models with defined activation of macrophages, we try to elucidate the relationship between the therapeutic effect of mesenchymal stem cells on acute lung injury and alternatively activated macrophages . To provide new ideas for the early prevention and treatment of acute lung injury.

间充质干细胞具有自我更新及多向分化潜能，在细胞替代疗法、器官组织修复及基因治疗等多方面具有广阔的应用前景。急性肺损伤时，间充质干细胞通过其多向分化及调节炎症微环境的特性减轻肺损伤，但具体机制仍有待探究。巨噬细胞是天然免疫主要的功能细胞，不同微环境作用下可表现出不同的活化特性,分别为1)经典活化途径:表达特异性表面受体,分泌促炎因子,诱导 然免疫和适应性免疫,帮助机体抵御病原体;2)选择性活化:发挥抗炎作用,清除细胞和组织碎片,促进血管新生,参与组织修复与重构。我们前期研究发现巨噬细胞缺失酪氨酸磷酸酶SHP2导致巨噬细胞向选择性活化偏转 ,而SHP2相关支架蛋白Gab2缺失导致巨噬细胞选择性活化阻断。在此基础上,我们拟利用这两转基因小鼠,通过小鼠急性肺损伤的模型,研究间充质干细胞对急性肺伤的治疗作用与巨噬细胞选择性活化的关系。为早期防治急性肺损伤提供新的思路。

背景：急性肺损伤（ALI）本质是肺内过度、失控的炎性反应。间充质干细胞(MSCs)因其自我更新,多向分化潜能,免疫调节性修复作用，在细胞替代疗法、器官组织修复及基因治疗等多方面具有广阔的应用前景。本研究聚焦 MSCs治疗ALI的机制，可能与MSCs调节免疫细胞形态和功能，改变炎症微环境相关。 .研究内容1）明确MSCs对ALI的作用；2）阐明MSCs在ALI中的作用与巨噬细胞M2型活化的相关性；3）探究MSCs介导巨噬细胞活化的可能分子机制。 .重要结果及关键数据：1)MSCs可显著改善脂多糖（LPS）诱导的小鼠ALI，表现为14天生存率提高，48小时动脉血氧水平改善，肺泡灌洗液（BALF）中炎症因子TNF-a、IL-6、IL-1b水平下降。肺部炎细胞浸润减少，肺泡壁损伤减轻，水肿好转。2）流式筛选小鼠BALF中F4/80+、Cd206+双阳性的肺泡巨噬细胞，检测发现MSCs处理显著降低肺泡巨噬细胞表面CD86、CD11b、MHCII表达（M1型促炎巨噬细胞表面标志物），提示MSCs抑制巨噬细胞炎症状态。3）体外细胞实验，肺泡巨噬细胞系MH-S细胞与MSCs非接触式共培养，LPS+IFN-γ制备巨噬细胞炎症模型，发现MSCs改善巨噬细胞炎症状态，表现为炎症因子TNF-a分泌降低，巨噬细胞表面CD86、CD11b、MHCII表达降低。4)收集普通MSCs及炎症状态下MSCs RNA，进行Bulk-RNA测序，从差异基因中筛选出295对转录因子-靶基因对，按靶基因接受转录因子调控数量排序，筛选前12位靶基因构建转录因子-靶基因网络图，发现靶基因Ptgs2接受最多调控。Ptgs2基因编码Cox2蛋白，Cox2蛋白为PGE2、PGI2等前列腺素合成的关键酶，我们推测MSCs可能通过促进前列腺素合成发挥其免疫抑制作用。ELISA检测显示，MSCs在炎症时合成Cox2显著增加，通过Cox2特异性抑制剂NS-398处理发现，NS-398可部分逆转MSCs炎症抑制作用，说明MSCs通过分泌PGE2发挥部分免疫抑制功能，PGE2作用于Ep1-4 4种受体，通过qPCR检测发现，MSCs可诱导巨噬细胞表面Ep4受体mRNA转录增加，推测PGE2可能通过巨噬细胞表面Ep4受体发挥免疫抑制功能。 .科学意义：为干细胞治疗ALI提供理论依据。