HGF基因修饰骨髓间充质干细胞移植干预放射性肺损伤的实验研究

放射性肺损伤是胸部肿瘤放射治疗的重要并发症之一，目前对于放射性肺损伤的防治措施相对缺乏。基于干细胞以及生长因子的生物学疗法对于放射性肺损伤具有一定的保护作用，但是HGF基因修饰骨髓MSC是否对放射性肺损伤和纤维化具有良好的防治效果？其协同作用机制是什么？针对上述科学问题，我们拟建立放射诱导的小鼠肺损伤模型；通过观察小鼠肺脏炎症和纤维化情况、细胞因子及趋化因子的表达等来评价MSC携带HGF基因对放射性肺损伤的修复作用和对肺纤维化的预防作用；重点通过细胞迁移实验及活体成像技术等阐明HGF基因修饰MSC的生物学特性和体内归巢特性；通过检测HGF基因修饰MSC的SPK活性及分泌S1P的能力，以及携带1-磷酸鞘氨醇受体EDG1和EDG3的干涉慢病毒对MSC生物学特性及归巢特性的影响来阐明SPK-S1P信号通路在HGF和骨髓干细胞修复组织损伤中的机制。该研究将为放射性肺损伤和纤维化提供新的防治措施。

胸部肿瘤的放射治疗常常会导致放射性肺损伤，以早期炎症及后期纤维化为主要病变，目前尚无有效的防治措施。骨髓间充质干细胞（mesenchymal stem cell，MSC）可以归巢至受损肺脏减轻炎症，改善肺组织结构，同时还可作为细胞载体，因此可用于修复损伤的肺组织。肝细胞生长因子（hepatocyte growth factor，HGF）是具有修复肝脏、肾脏和肺脏等组织的多功能生长因子。本文评价了HGF基因修饰骨髓MSC移植干预放射性肺损伤的效果，为放射性肺损伤的防治提供新策略。.我们首先分离人骨髓MSCs，扩增并经携带HGF的重组腺病毒（Ad-HGF）及对照病毒（Ad-Null）进行修饰。采用60Co γ射线 20Gy单剂量胸部照射C57BL/6小鼠建立小鼠放射性肺损伤模型。将照射C57BL小鼠随机分为三组，分别于照射后6h内尾静脉注射生理盐水、对照病毒修饰的MSC（MSCs-null）和Ad-HGF修饰的MSC（MSCs-HGF）。于照射后1、3、7、14、28及180天分别活杀小鼠。检测其肺脏灌洗液中总蛋白，白蛋白和球蛋白含量，血清细胞因子含量，受损肺脏组织病理学改变以及炎性及纤维化相关基因表达情况。.结果表明：照射可引起明显的炎性浸润，肺泡出血，肺泡壁增厚及纤维母细胞增殖等。与模型组及MSCs-Null 相比，MSCs-HGF组可以明显减轻肺组织病理改变。MSCs-HGF处理组小鼠肺灌洗液总蛋白，白蛋白及球蛋白显著降低，表明MSCs-HGF可以减轻放射所致支气管膜渗透性改变。ELISA及Q-PCR结果显示，MSCs-HGF可明显下调血清及肺脏局部组织中TNF、ICAM-1、IL-6、TGF、col1a1、col3a1等炎性细胞因子及促纤维化因子，而抗炎因子IL-10的表达水平明显增高。利用增殖细胞核抗原染色、bcl-2染色及TUNEL末端标记等方法检测了肺泡上皮细胞增殖及凋亡情况。结果表明MSCs-HGF可促进肺脏上皮细胞增殖，保护照射引起的凋亡。Q-PCR结果显示，MSCs-HGF治疗组肺局部S1P1的mRNA表达明显升高，表明SPK1-S1P1信号参与MSCs-HGF对放射性肺损伤的保护作用。.Ad-HGF修饰的MSC对小鼠放射性肺损伤具有保护作用，可减轻炎症并抑制纤维化；HGF与MSCs之间具有协同作用。该研究将为放射性肺损伤提供新的防治措施。