临床前研究:人羊膜上皮细胞对慢性阻塞性肺病大鼠模型的早期干预效果

人羊膜上皮细胞对慢性阻塞性肺病大鼠模型的早期干预效果

作者：Limei Geng    2016年发表于《Pathology —Research and Practice》

一 研究目的：研究人羊膜上皮细胞（hAECs）对慢性阻塞性肺病（COPD）大鼠模型的早期干预效果

二 简介：COPD的发生是吸入有害颗粒后产生的异常炎症反应，慢阻肺的病理特征是肺气肿、肺外围气道炎症。最常见的诱因是长期吸烟，吸烟可以诱导肺泡细胞和中性粒细胞的聚集和激活，中性粒细胞、肺泡细胞以及呼吸道上皮细胞会产生基质金属蛋白酶（MMP），MMP通过损伤呼吸道结构组织、诱导炎症细胞趋化、迁移和聚集以及释放大量细胞因子和生长因子来参与炎症反应。MMP2和MMP8还可以诱导IL-8的表达进而加重气道炎症。IL-8是非常重要的炎症介质，可以介导炎症反应。研究表明hAECs可以通过调节吞噬细胞功能，减少炎症细胞聚集减轻炎症，并且修复肺损伤。本研究是用hAECs对COPD进行早期干预。

三 研究方法：24只雄性无特定病原体wistar大鼠被随机分配到空白对照组、COPD组以及COPD+hAECs组。COPD的建模方法是：气管内注射脂多糖（LPS）联合烟雾熏蒸30天。在建模的第一天，COPD+hAECs组大鼠气管内滴注取自于健康捐赠者胎盘的人羊膜上皮细胞50万。肺泡平均线性截距（MLI）和平均肺泡数（MAN）用于评估肺气肿程度。使用放射性免疫疗法测定IL-8，用ELISA测定表面活性蛋白D（SP-D），用PCR方法测定基质金属蛋白酶2（MMP2）和MMP8的表达。

四 研究结果：

（1） 体重变化

建模30天后称重，COPD组比正常组大鼠体重明显降低，并且有显著性差异（p<0.05）。COPD+hAECs组体重介于空白对照组和COPD组，且都有显著差异。

（2） 肺功能

肺功能的评价可用阻力指数（RI）、强制呼气溶积（FEV）以及用力肺活量（FVC）说明。结果表明，COPD组RI明显高于空白对照组，FEV0.3及FEV0.3/FVC显著低于空白组，结果有显著性差异（p<0.05）。COPD+hAECs组的RI、FEV0.3及FEV0.3/FVC介于空白组和COPD，且都有显著性差异（p<0.05）。

（3） 肺组织病理学

空白对照组大鼠的肺没有明显的炎症、细胞浸润以及支气管粘膜增厚，支气管上皮纤毛排列整齐，没有变薄或者破裂的肺泡壁。相反，COPD组大鼠有慢性炎症细胞浸润，支气管粘膜增厚，纤毛缺失，粘液形成，血管壁增厚，有肺气肿。COPD+hAECs组表现出与COPD相同的病理变化，只是炎症细胞浸润水平更低，肺气肿及其引起的组织损伤得到缓解。

COPD组MLI明显高于空白对照组，MAN明显低于空白对照组，结果有统计学差异（p<0.05）。COPD+hAECs组的MLI以及MAN都是介于空白对照组和COPD组，且与两者都有显著性差异（p<0.05）。

COPD组胶原蛋白沉积更高，COPD+hAECs组的胶原蛋白沉积介于空白对照组和COPD组，且与两者都有显著性差异（p<0.05）。

（4） 肺炎症

COPD组白细胞数量和中性粒细胞比例显著高于空白对照组和COPD+hAECs组且具有显著性差异（p<0.05）。COPD组巨噬细胞比例和淋巴细胞比例显著低于空白组和COPD+hAECs组，且具有显著性差异（p<0.05）。另外，COPD+hAECs组与空白对照组的结果也具有统计学差异。

（5） 肺和全身性IL-8及SP-D的水平

COPD组血清和组织中IL-8明显高于空白对照组且测定结果有显著性差异。这两个测定结果都可以通过人羊膜上皮细胞干预改善，将血清和组织中IL-8降低到空白对照组的水平，即COPD+hAECs组与空白对照组的结果没有统计学差异（p＞0.05）。

COPD组血清和组织中SP-D明显高于空白对照组且测定结果有显著性差异。这两个测定结果都可以通过人羊膜上皮细胞干预改善，将血清和组织中SP-D降低到空白对照组的水平，即COPD+hAECs组与空白对照组的结果没有统计学差异（p＞0.05）。

（6） 肺和全身性MMP2及MMP8的表达

RT-PCR方法用来检测大鼠肺组织中MMP2及MMP8的表达，COPD组MMP2及MMP8的表达显著高于空白对照组和COPD+hAECs组且结果都有统计学差异（p<0.05）。COPD+hAECs也高于空白对照组且有显著差异，但是差异较COPD组减小。

（7） MMP2及MMP8的活性

COPD组MMP2及MMP8的活性显著高于空白对照组和COPD+hAECs组且结果都有统计学差异（p<0.05）。COPD+hAECs组的测定结果介于空白对照组及COPD组，且与两者都有显著差异（p<0.05）。

五 讨论：

已经有相关文献报道hAECs具有调节炎症反应，调节肺损伤修复功能。本篇文章研究目的是“人羊膜上皮细胞（hAECs）对慢性阻塞性肺病大鼠模型的早期干预效果”。通过气管内注射LPS联合烟雾熏蒸建立COPD模型，并且在建模的第一天，COPD+hAECs组气管内滴注50万hAECs。

气管内注射LPS联合烟雾熏蒸成功建模，COPD组大鼠发生严重肺气肿和呼吸道炎症，MLI增大，MAN减小，肺组织及全身IL-8升高（IL-8是COPD发生发展过程中非常重要的因素），SP-D水平升高，MMP2及MMP8的表达及活性升高。目前已经有文章高度强调了COPD患者血清和支气管中SP-D的升高并且与病人吸烟量呈正相关。MMPs的水平与肺气肿和肺泡损伤呈正相关。

开发一种药物或者生物试剂能减少炎症，就可以延缓COPD的进程。在目前研究中，hAECs滴注可以抑制由COPD造成的局部和全身炎症，因此延缓了COPD的进程。COPD+hAECs组大鼠较COPD组肺损伤减轻，MLI减小，MAN增大，全身及肺组织的IL-8、SP-D、MMP2及MMP8的表达降低了。这些都表明hAECs滴注可以减少炎症，延缓疾病进程。

hAECs取自于胎盘组织，容易获得，应用也非常广泛。hAECs可能保持了一些或者全分化潜能，表现出非常高的干细胞特性，与胚胎干细胞非常相似。由于它具有的抗炎和再生功能，hAECs可能代表着一种非常有前途的COPD细胞治疗方法，该治疗方法应该在更广泛的炎症动物模型中进一步研究。

本研究的局限性是hAECs只是作为干预手段，并不是COPD的治疗方法。另外，早期干预延缓了COPD的进程，可能归因于hAECs的抗炎作用，但这种结果是否可以通过腹腔内注射或者静脉注射hAECs实现，这是否与hAECs的再生能力有关，都需要进一步研究。（以下为全文）