間充質干細胞和免疫補體的相互作用關系

間充質干細胞、免疫細胞、外泌體源頭實驗室
補體(Complement),因協助抗體清除病原體而得名,是一組存在于血漿中的蛋白質,約20余種[1, 2]

間充質干細胞和免疫補體的相互作用關系
補體主要來源于肝臟或某些細胞膜蛋白,是固有免疫中的一類可溶性模式識別分子,具有多種效應功能,是機體免疫系統中清除外來病原體或變異的自身細胞的第一道防線[3]

間充質干細胞和免疫補體的相互作用關系
補體可以通過三種不同的途徑被激活;經典、凝集素和旁路途徑。這三種途徑中的每一種都會導致C3轉化酶的產生,這些轉化酶將C3裂解成C3a和C3b,然后可以參與形成不同的復合物。最終,補體級聯導致C5的激活,啟動C5b-7復合物的形成,最終形成膜攻擊復合物(MAC),導致細胞裂解[4]。補體激活可以介導微生物的去除和異常的自身細胞(如凋亡細胞)的清除。補體調節因子,比如CD46和CD55,控制自發激活的補體級聯反應,如果打破這種微妙平衡,都可能導致組織損傷和自身免疫性疾病[5]
在人體健康狀態下,補體處于低水平的旁路途徑激活狀態來監視病原體。一旦身體里面的細胞出現凋亡,補體的三個激活途徑同時啟動,形成膜攻擊復合物,以達到快速清除凋亡細胞的效果。在感染期間,補體激活會導致炎癥、調理、吞噬和清除病原體,并最終導致適應性免疫反應的激活。調理作用為補體的功能之一,即C3b大量沉積和覆蓋在病原體或靶細胞的表面,有利于表達C3b抗體的吞噬細胞借助配體-受體的結合,從而增強吞噬細胞對覆蓋有C3b分子的病原體或靶細胞對吞噬和清除。補體的功能低下和過度刺激都可能對宿主有害,并與多種疾病的易感性增加有關,包括自身免疫、慢性炎癥、血栓性微血管病、移植排斥和癌癥。
間充質干細胞(MSC)廣泛存在于人體中,和免疫系統有非常密切的互動作用。大部分的研究集中于MSC和免疫T細胞、B細胞和NK細胞的相互作用,目前極少有MSC和補體相互作用的研究文章。這也從一個側面反映了補體研究領域偏冷門。
一,MSC抑制補體的激活
MSC表達可溶性因子H、補體調節蛋白CD46、CD55和CD59,使MSC能夠在一定程度上抑制補體系統的激活[6-9]。如果將因子H涂抹吸附在MSC表面,可以減少補體激活形成的膜攻擊復合物(MAC)的攻擊[8, 10]
MSC不僅通過產生因子H來抑制補體激活,而且炎癥細胞因子TNF-α和干擾素-γ(IFN-γ)以劑量和時間依賴的方式增加了MSC分泌H因子的量;前列腺素E2(PGE2)合成抑制劑和IDO抑制劑則抑制了MSC的H因子的分泌[6]
在真菌性或酵母性腹膜炎中,間皮組織出現Crry、CD55和CD59等膜補體調節因子的強表達,給予腹膜局部注射脂肪MSC會阻止補體激活產物的沉積以抑制腹膜炎癥,改善腹膜損傷[11]。補體激活復合物C5b-9能激活中性粒細胞產生白細胞介素-17(IL-17),而細胞實驗發現MSC外泌體可以抑制補體C5b-9對中性粒細胞的激活,從而限制了炎癥的加重和惡化[12]
有意思的是,MSC靜脈注射治療短暫性局灶性腦缺血小鼠后,小鼠大腦和血液中的補體C3的含量減少,這提示了MSC抑制了補體C3的激活[13]
有國外研究顯示靜脈輸注MSC后檢測到的輕度炎癥,很可能與補體激活有關[14]。本人覺得更靜脈輸注MSC后檢測到的輕度炎癥,更可能是這個團隊生產制備的MSC注射液里面的雜質引起的補體激活,因為MSC已經被證實可以治療肺炎、腎炎和肝炎等炎癥。不要太盲目迷信國外的MSC細胞質量,請看《您是否還在迷信國外的干細胞質量?》
二,補體對MSC的影響
MSC在與血液接觸時,補體蛋白C3b/iC3b會沉積在MSC上,從而增強了單核細胞對MSC的吞噬作用,約80%的MSC是被C3介導的單核細胞所吞噬[15]。添加C3抑制劑則減少了MSC表面上的C3b/iC3b沉積,從而減少了激活的補體對MSC的損傷[15, 16]
盡管MSC表達3種已知的補體調節因子,但MSC與血清接觸后,活化的補體殺傷功能超過了這些調節因子的保護,補體激活途徑都參與了膜攻擊復合物的產生,從而直接損傷MSC,導致出現MSC的細胞毒性和功能障礙[17]。但是,目前用于培養MSC的血清,都經過了補體滅活處理,所以在MSC的培養過程中,不用擔心補體對MSC的細胞毒性。
Katarina Le Blanc教授領銜的瑞典卡羅林斯卡大學醫院的MSC團隊發現自己培養的MSC很低表達補體調節蛋白CD46)、CD55和CD59[16]。但是美國北卡的維克森林醫學院一團隊卻發現CD46)?、CD55和CD59在MSC的表達量并不低,CD59的表達量還達到了50%[7]。而且,利用基因編輯的方式,改造MSC過表達US2蛋白,從而促進MSC高表達CD59、CD55、CD46,直接使得補體激活對MSC的細胞毒性損傷下降59%[7]
不同團隊培養的MSC,其分泌抑制補體激活的蛋白小分子不同,導致了MSC在體內存活的時間不同,進而影響到了MSC的治療功效。這也可能部分地解釋了瑞典卡羅林斯卡大學醫院的MSC團隊在MSC臨床研究領域,總是難于獲得積極的顯著陽性治療結果,即MSC的培養出現了某些問題。
補體不僅可以損傷MSC,還有實驗發現補體C1q通過兩種方式介導MSC的遷移:直接作為化學趨化劑,和通過增強MSC對SDF-1的趨化反應[18]。補體C3a和C5a也是MSC的化學趨化劑,而且都引起了持續的信號分子ERK1/2和Akt的磷酸化[19]
綜上所述,目前沒有強的實驗證據證明MSC進入人體后會激活補體系統。大量的臨床應用證明MSC治療不會引起炎癥,反而是MSC治療多種炎癥。另外,MSC進入人體后,不管是自體MSC還是異體MSC,都要被人體所清除。那么,補體的激活很可能也是人體清除MSC的其中一個機制,或者補體協助針對MSC細胞的抗體加速MSC的清除。關于MSC被人體所清除掉的詳細論述,有一定專業基礎的人士,請看前期的公眾號文章《需要深度思考幾個關于干細胞對免疫系統的作用問題》和《蠟燭式干細胞:燃燒自己,照亮別人》

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