概述：本文對急性腎損傷的發(fā)病機制以及間充質(zhì)干細胞治療急性腎損傷的機制進行總結(jié)。間充質(zhì)干細胞能通過向損傷部位的遷移定植、免疫調(diào)節(jié)、促進線粒體功能恢復和分泌細胞外囊泡等機制來發(fā)揮治療急性腎損傷的作用。

急性腎損傷（Acute Kidney Injury, AKI）是指在短時間內(nèi)腎功能迅速下降的臨床綜合征。根據(jù)國際腎臟病學會（KDIGO）的定義，AKI可以通過以下任一標準來診斷：

• 在48小時內(nèi)血清肌酐（Serum Creatinine, SCr）上升≥0.3毫克/分升（mg/dL）；
• 或腎功能損害發(fā)生在7天以內(nèi)，SCr上升至大于等于基礎(chǔ)值的1.5倍；
• 或尿量＜0.5毫升/千克體重/小時（mL/kg/h），持續(xù)6小時。

傳統(tǒng)方法治療急性腎損傷的缺點

盡管急性腎損傷對經(jīng)濟和健康產(chǎn)生了深遠的影響，但該病患者的管理卻進展甚微，過去45年來，醫(yī)療手段也沒有發(fā)生顯著變化 。急性腎損傷（AKI）的傳統(tǒng)治療方法主要包括藥物治療、液體管理、血液凈化技術(shù)（如血液透析和連續(xù)性腎臟替代治療CRRT）等。

盡管傳統(tǒng)治療方法對于急性腎損傷患者的生存至關(guān)重要，但它們也存在一些缺點：其中，感染風險、營養(yǎng)失衡、電解質(zhì)紊亂、心血管并發(fā)癥、貧血加劇以及透析相關(guān)的低血壓是常見問題，同時長期依賴此類療法還會帶來沉重的經(jīng)濟負擔。這些挑戰(zhàn)推動了醫(yī)學界積極探索更優(yōu)化的治療途徑，如干細胞治療等創(chuàng)新方案，以求提升療效的同時降低不良反應(yīng)。

近年來，再生醫(yī)學領(lǐng)域中間充質(zhì)干細胞(mesenchymmalstem cell，MSC)的應(yīng)用已經(jīng)被公認為是一種預(yù)防或改善AKI的有前途的新的治療方法。本文就近年來MSC治療AKI作用機制的新認識進行綜述。

什么是間充質(zhì)干細胞？

干細胞可以根據(jù)其來源進行分類，包括胚胎干細胞和成體干細胞。成體干細胞從骨髓、脂肪組織和胎盤等多種組織中的未分化細胞中獲得，具有來源豐富、免疫原性低、易于體外分離和培養(yǎng)等優(yōu)點。

間充質(zhì)干細胞也稱為間充質(zhì)基質(zhì)細胞屬于成體干細胞，最初于20世紀60年代末從骨髓基質(zhì)細胞中分離得到，是一種多能的成纖維細胞樣細胞，可以從骨髓、脂肪、臍帶和其他組織中分離出來這與它們在各處的分布相一致。

• 詳情請瀏覽（間充質(zhì)干細胞：其特性、用途、臨床進展的全面概述）

間充質(zhì)干細胞治療急性腎損傷的4大機制，你都了解嗎？

1.間充質(zhì)干細胞的遷移和定植

許多研究已經(jīng)證明，MSC對缺血再灌注損傷、甘油、膿毒癥及順鉑誘導等的急性腎損傷模型具有腎臟保護作用。在發(fā)生炎癥損傷時，MSC具有穿過血管內(nèi)皮向受損組織移動的能力，從而加速組織修復。

Li等研究人員^【3】在AKI模型體內(nèi)，觀察到脂肪間充質(zhì)干細胞在損傷早期階段可以向腎小管上皮細胞分化，代替壞死細胞，維持腎小管結(jié)構(gòu)的完整性并進一步參與組織修復。

雖然目前普遍認為MSC在AKI中的療效主要是由旁分泌機制介導的，但我們有理由認為，MSC在損傷部位的長期存在是治療效果所必需的。所以，目前已嘗試多種預(yù)處理方法，來提高MSC植人到損傷部位的數(shù)量及其存活率和有效性，如：

• 低氧預(yù)處理MSC可以使這些細胞保持多能性，具有更大的增殖和遷移能力。^【4】
• 在缺血再灌注損傷AKI模型中，促紅細胞生成素預(yù)處理MSC能夠顯著增加其向受損腎臟的植人以及其他生物活性。^【5】
• 基因修飾使MSC過度表達遷移基因是提高MSC遷移能力的更準確途徑。例如，BMSC過表達CXCR4有效地促進其向受損腎臟的遷移使腎功能得到更大的改善。^【6】

2.免疫調(diào)節(jié)/抗炎作用

在缺血再灌注損傷AKI中，受損的細胞被認為是觸發(fā)炎癥的關(guān)鍵因素。

由于間充質(zhì)干細胞上主要組織相容性復合體（major histocompatibility complex,MHC）Ⅰ類分子表達較少，MHCⅡ類分子和共刺激分子CD80和CD86完全缺乏導致MSC免疫原性降低，使其逃避宿主先天免疫和后天免疫的損害，并發(fā)揮獨特的免疫調(diào)節(jié)作用。

事實上，間充質(zhì)干細胞的免疫調(diào)節(jié)作用已被廣泛研究。

• 在甘油誘導的AKI模型中，骨髓間充質(zhì)干細胞通過促進巨細胞從促炎M1到抗炎M2表型的轉(zhuǎn)換來限制炎癥相關(guān)的損傷，從而描述MSC的抗炎作用。^【7】
• Cóndor等^【8】研究人員則證明了骨髓間充質(zhì)干細胞能夠降低膿毒癥相關(guān)AKI中促炎細胞因子Ⅱ-6、11-1a、IFN-y的表達，增加抗炎細胞因子IL-4和IL-10的表達。

總的來說間充質(zhì)干細胞是通過促進機體由促炎狀態(tài)向抗炎狀態(tài)轉(zhuǎn)化調(diào)節(jié)機體的免疫炎癥反應(yīng)。

3.促進線粒體功能的恢復

腎臟具有豐富的線粒體來執(zhí)行其過濾的生理功能，其每日消耗的ATP約占機體總消耗量的7%。無論是缺血再灌注損傷AKI還是膿毒癥相關(guān)AKI，線粒體功能障礙非常普遍，特別是在近端小管更為明顯。

最近有證據(jù)表明間充質(zhì)干細胞促進線粒體功能的恢復治療AKI的可能性。

• Perico等^【9】研究人員在順鉑誘導的AKI模型中，發(fā)現(xiàn)人臍帶間充質(zhì)干細胞通過調(diào)節(jié)富含微管的突起來保護線粒體的質(zhì)量和功能，這些突起的作用是維持相鄰腎小管細胞間線粒體的交換，從而有利于腎臟修復。
• 與此相一致的是，F(xiàn)ang等^【10】研究表明，臍帶間充質(zhì)干細胞可以促進葉酸誘導的AKI腎小管細胞的增殖，并通過調(diào)節(jié)線粒體途徑減少其凋亡。

4.細胞外囊泡（extracellular vesicles,EVs）

EVs是由細胞膜包裹的微囊，根據(jù)直徑大小可以分為外泌體、微泡和凋亡小體等。它們向受體細胞傳遞各種生物分子，包括miRNAS、mRNA和蛋白質(zhì)等，并調(diào)節(jié)它們的細胞增、抗凋亡、抗氧化、抗纖維化、抗炎和血管生成等多種生物學功能。

• Bruno等^【11】研究人員證明，來源于MSC的微泡可以表達MSC標志物，并將細胞物質(zhì)轉(zhuǎn)移到鄰近細胞，包括RNA和蛋白質(zhì)，從而促進細胞增殖和抑制細胞凋亡。
• Eirin等^【12】研究人員報道，MSC-EVS可減輕腎動脈狹窄所致AKI的炎癥反應(yīng)，其中TNF-a、IL6和IL-1β的表達降低，IL-10表達升高，同時巨噬細胞表型由促炎的M1型轉(zhuǎn)換為抗炎的M2型，以上這些表明EVs在免疫調(diào)節(jié)中的復雜作用。

自噬是腎臟受損后自我保護的一種調(diào)節(jié)機制。綜上所述，MSC-EVS可以通過多種復雜的營養(yǎng)機制參與腎臟的修復，是治療AKI很有潛力的一種新型療法。

討論

盡管間充質(zhì)干細胞在治療急性腎損傷方面前景廣闊，但實際應(yīng)用仍面臨一系列挑戰(zhàn)和限制。

• 間充質(zhì)干細胞的治療特性與其來源的差異至關(guān)重要，這種多樣性需要仔細研究以選擇最佳來源。
• 在低氧張力、流體壓力應(yīng)激和注射后與全血成分相互作用等具有挑戰(zhàn)性的條件下，間充質(zhì)干細胞的存活和歸巢能力會受到影響。這一過程因目標部位的缺氧、氧化應(yīng)激和炎癥而變得更加復雜。
• 考慮間充質(zhì)干細胞的注射頻率、劑量和治療效果之間的關(guān)系對于維持長期療效至關(guān)重要。

結(jié)論

本文對急性腎損傷的發(fā)病機制以及間充質(zhì)干細胞治療急性腎損傷的機制進行總結(jié)。針對急性腎損傷的炎癥反應(yīng)和腎小管損傷的不同環(huán)節(jié)，間充質(zhì)干細胞能通過向損傷部位的遷移定植、免疫調(diào)節(jié)、促進線粒體功能恢復和分泌細胞外囊泡等機制來發(fā)揮治療急性腎損傷的作用。

隨著研究的深入和技術(shù)的成熟，我們有理由相信，干細胞治療將在急性腎損傷治療中發(fā)揮越來越重要的作用。

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參考資料：

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