生命活動(dòng)離不開(kāi)炎癥,作為抵御有害物質(zhì)入侵生命的一道防線(xiàn),我們的機(jī)體會(huì)在受傷或感染后開(kāi)始“發(fā)炎”,它能吸引大量免疫細(xì)胞前來(lái)“御敵”,是免疫系統(tǒng)開(kāi)始戰(zhàn)斗的號(hào)角。
正常情況下,炎癥活動(dòng)是有時(shí)效性的,當(dāng)威脅存在時(shí),炎癥活動(dòng)進(jìn)行,一旦威脅過(guò)去,炎癥就會(huì)“功成身退”。
但慢性炎癥不同。它通常由急性炎癥演變而來(lái),會(huì)長(zhǎng)期盤(pán)踞在我們身體里,并錯(cuò)誤地指揮免疫系統(tǒng),去攻擊正常細(xì)胞。久而久之,我們的組織和器官會(huì)被損傷,甚至導(dǎo)致免疫系統(tǒng)的崩潰。
可怕的是,上了年紀(jì)后,機(jī)體存在慢性炎癥的情況開(kāi)始變得異常普遍,原因無(wú)他,這種可怕的持續(xù)性炎癥有時(shí)是歲月親自“遞”來(lái)的。
我們知道,細(xì)胞會(huì)隨著歲月的流逝而衰老,在步入老年期后,細(xì)胞的活性和增殖能力都會(huì)有所下降,這個(gè)時(shí)候的細(xì)胞會(huì)分泌衰老相關(guān)分泌表型(SASP)——
這是一種將細(xì)胞衰老與組織部功能障礙聯(lián)系起來(lái)的新機(jī)制,最突出的特征在于會(huì)分泌促炎細(xì)胞因子、趨化因子和其他更多的促炎分子,使身體保持一種持續(xù)的低水平慢性炎癥。
△ 低水平系統(tǒng)性慢性炎癥的原因和后果
它就像一種慢性毒藥,在無(wú)知無(wú)覺(jué)中為身體埋下隱患,據(jù)悉全身性的慢性炎癥會(huì)導(dǎo)致多種疾病,這些疾病是造成全球殘疾和死亡的主要原因,超過(guò)總占比的50%。
2019年,國(guó)際頂級(jí)期刊《Immunity》(影響因子:43.474)一篇綜述[2]直接表示:炎癥易導(dǎo)致癌癥的發(fā)展,并促進(jìn)所有階段的腫瘤發(fā)生。
當(dāng)癌細(xì)胞及其周?chē)幕|(zhì)細(xì)胞和炎癥細(xì)胞相互作用時(shí),就會(huì)形成炎性腫瘤微環(huán)境(TME)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),在所有癌癥病例中,約有15%-20%的病患在同一組織或器官部位先有感染、慢性炎癥或自身免疫的問(wèn)題。
動(dòng)脈粥樣硬化是心腦血管疾病的重要病理基礎(chǔ)。而自從上個(gè)世紀(jì)80年代,學(xué)者于斑塊中發(fā)現(xiàn)存在免疫細(xì)胞侵襲后,炎癥就被認(rèn)為是動(dòng)脈粥樣硬化的一個(gè)關(guān)鍵因素,其中,炎癥細(xì)胞和可溶性介質(zhì)在動(dòng)脈斑塊的形成中至關(guān)重要。
要談糖尿病與慢性炎癥的關(guān)系,就不得不說(shuō)到胰島素抵抗,它是2型糖尿病的主要生理障礙,而多項(xiàng)研究證實(shí):TNF-a、IL-6、CRP等炎癥因子會(huì)參與胰島素抵抗。
除此以外,炎癥還會(huì)激活一種名為IRAK1(白介素-1受體相關(guān)激酶-1)的酶類(lèi)[4],它會(huì)通過(guò)阻斷胰島素受體底物1(IRS-1)—一種助力胰島素發(fā)揮功能的關(guān)鍵分子—來(lái)阻斷胰島素的信號(hào),從而明顯降低胰島素代謝葡萄糖的能力。
慢性炎癥還與老年癡呆、關(guān)節(jié)炎、黃斑變性、自身免疫病、肺動(dòng)脈高壓等疾病有關(guān),可謂是萬(wàn)病之源。
慢性炎癥的危害重重,但除非這種炎癥與某種健康狀況相關(guān),否則主流醫(yī)學(xué)并不會(huì)主動(dòng)干預(yù)低度炎癥或慢性炎癥,那么我們只能認(rèn)命地等待衰老的“苦果”嗎?
當(dāng)然不是,就日常而言,我們可以改變自己的飲食習(xí)慣及生活方式去預(yù)防炎癥,而隨再生醫(yī)學(xué)的蓬勃發(fā)展,在醫(yī)學(xué)上,我們也擁有了與慢性炎癥“扳手腕”的力量。
在這場(chǎng)與炎癥拉扯的戰(zhàn)役中,負(fù)責(zé)“沖鋒陷陣”的便是近期的研究熱門(mén)—間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)。
這是一類(lèi)具有自我更新及多向分化潛能的細(xì)胞,其可分化為多種細(xì)胞的“變身能力”總被津津樂(lè)道,但這里我們要提到的是另外兩個(gè)特性-免疫調(diào)節(jié)及驅(qū)炎性,它們仿佛為征服炎癥而量身定造,讓干細(xì)胞一躍成為“炎癥的征服者”。
MSC是天生的免疫豁免細(xì)胞,它不表達(dá)白細(xì)胞抗原HLA-DR,僅表達(dá)可以忽略的HLA-A、HLA-B。這種特性讓MSC即使進(jìn)入不同個(gè)體,也能逃過(guò)宿主的T細(xì)胞識(shí)別檢測(cè)—這是MSC能作為藥物,發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)功能的一大前提。
說(shuō)回免疫調(diào)節(jié)功能本身,大量研究表明,MSC到達(dá)炎癥現(xiàn)場(chǎng)后,可以調(diào)節(jié)多種免疫細(xì)胞,如巨噬細(xì)胞、嗜中性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞、樹(shù)突細(xì)胞和自然殺傷性細(xì)胞等
△ 干細(xì)胞調(diào)控免疫系統(tǒng)示意圖
一方面,MSC能夠通過(guò)分泌趨化因子(CCL5、CXCL10),生長(zhǎng)因子(TGF、HGF)以及抗炎小分子(NO、PGE2)等,抑制炎癥反應(yīng)及炎癥相關(guān)細(xì)胞TH1和TH17、漿細(xì)胞、促炎性M1巨噬細(xì)胞、自然殺傷性細(xì)胞及中性粒細(xì)胞的遷移、增殖。
另一方面,MSC可以通過(guò)促進(jìn)具有抑制過(guò)度免疫功能的細(xì)胞,如調(diào)節(jié)性T細(xì)胞和B細(xì)胞、抗炎性M2巨噬細(xì)胞,以及未成熟樹(shù)突狀細(xì)胞的產(chǎn)生,來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)免疫,減緩炎癥的效果。
事實(shí)上,除了能調(diào)節(jié)低級(jí)別的炎癥,MSC還被應(yīng)用于其他的免疫問(wèn)題場(chǎng)景,在諸如移植物抗宿主病、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、炎癥性腸病、過(guò)敏性鼻炎等疾病上都有建樹(shù)。
如果說(shuō)免疫調(diào)節(jié)是治療炎癥的原子彈,那么“趨炎性”就其自帶的GPS定位裝置。
細(xì)胞間質(zhì)及其中的體液成分,共同參與構(gòu)成了細(xì)胞生存的“微環(huán)境”,微環(huán)境的穩(wěn)定是維持著細(xì)胞增殖、分化、代謝和功能活動(dòng)的重要條件。
然而炎癥爆發(fā)后,這種平衡就被打破了。受損部分會(huì)表達(dá)不同的趨化因子、黏附因子等信號(hào)分子,而正是這些信號(hào)分子將MSC吸引到了炎癥現(xiàn)場(chǎng)。
首先在局部注射中,MSC會(huì)通過(guò)趨化因子濃度梯度被引導(dǎo)至受損部位,這種情況被稱(chēng)為非系統(tǒng)歸巢。
而說(shuō)到黏附因子(如VCAM-1),主要涉及系統(tǒng)性歸巢,它就像在血液中游走的巡邏兵,會(huì)與經(jīng)過(guò)的干細(xì)胞上的“VLA-4”(α4(itga4)和β1(itgb1)亞基組成)進(jìn)行結(jié)合,以扣住干細(xì)胞,使它去往該去的地方[5]。
除了以上兩大類(lèi)信號(hào)分子,還可能有生長(zhǎng)因子,比如PDGF-AB(血小板衍生生長(zhǎng)因子)、IGF-1(胰島素樣生長(zhǎng)因子);炎癥因子,比如TNF-a(腫瘤壞死因子a)、IL-8(白介素8)等,共同參與促進(jìn)干細(xì)胞的趨炎性。讓MSC仿佛自帶GPS一般,即使是面對(duì)全身性慢性炎癥,也能精準(zhǔn)到達(dá)炎癥現(xiàn)場(chǎng),發(fā)揮功效。
從精準(zhǔn)定位到準(zhǔn)確打擊,在面對(duì)慢性炎癥上,MSC的效用已經(jīng)毋庸置疑。目前再生醫(yī)學(xué)界還在嘗試通過(guò)基因修飾、細(xì)胞表面工程、放射治療技術(shù)等來(lái)提高干細(xì)胞的歸巢效率。相信隨著各項(xiàng)技術(shù)的完善,干細(xì)胞在改善慢性炎癥上也將變得越發(fā)準(zhǔn)確而有效。
這些年,慢性炎癥逐漸被認(rèn)為是“第十大衰老標(biāo)志”,諸如基因組不穩(wěn)定、線(xiàn)粒體功能障礙、蛋白質(zhì)穩(wěn)定性問(wèn)題等,似乎都與它脫不了干系。而干細(xì)胞療法為治療這種“隱匿殺手”提供了新的選擇,不但能提前阻斷一些重大疾病的來(lái)路,還能在一定程度上延緩衰老,讓人類(lèi)能夠健康地活得更久。
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參考資料:
[1]An inflammatory aging clock (iAge) based on deep learning tracks multimorbidity, immunosenescence, frailty and cardiovascular aging
https:///10.1038/s43587-021-00082-y.
[2]Inflammation and Cancer: Triggers, Mechanisms, and Consequences
https:///10.1016/j.immuni.2019.06.025.
[3] Inflammation and cardiovascular diseases: lessons from seminal clinical trials.https:///10.1093/cvr/cvaa211.
[4]Deletion of interleukin 1 receptor-associated kinase 1 ( Irak1) improves glucose tolerance primarily by increasing insulin sensitivity in skeletal muscle.https:///10.1074/jbc.m117.779108.
[5]Mesenchymal Stromal Cell Homing: Mechanisms and Strategies for Improvement. https://dx./10.1016%2Fj.isci.2019.05.004.