干細胞和細胞外囊泡在原發(fā)性和繼發(fā)性腎小球腎炎中的治療作用

腎小球腎炎 (GN) 包括一組異質(zhì)的免疫介導疾病，其特征是腎小球炎癥導致基底膜、系膜和毛細血管內(nèi)皮受損，繼發(fā)腎小管間質(zhì)和血管受累。GN可以是原發(fā)性腎臟疾病，也可以是自身免疫性疾病或其他全身性疾?。ㄈ鐔慰寺”N球蛋白病或糖尿?。┑睦^發(fā)性表現(xiàn)。

雖然糖尿病腎病 (DN) 是美國和其他西方國家常見的導致終末期腎病 (ESRD) 的腎小球病，但在中國和發(fā)展中國家，GN仍占ESRD的50%以上。

原發(fā)性形式是許多注冊機構(gòu)中常見的形式，IgA腎病 (IgAN) 是意大利、英國、日本和中國常見的原發(fā)性形式。在繼發(fā)性形式中，狼瘡性腎炎 (LN) 在不同地理區(qū)域為普遍。

GN是遺傳風險因素、環(huán)境誘因和免疫失調(diào)之間復雜相互作用的結(jié)果。

目前引起腎小球腎炎的原因有很多，主要包括以下幾點：

1、遺傳因素，研究表明，有腎小球腎炎家族史的人群，其后代更容易患上這種疾病。

2、自身免疫功能紊亂，特別是患有系統(tǒng)性紅斑狼瘡的患者，如果治療不及時，便會引發(fā)腎小球腎炎。

3、代謝性因素，患有高血壓、糖尿病等一系列心腦血管疾病的患者，如果不及時治療，會使腎小球受到嚴重的損傷，進而引發(fā)腎小球腎炎。

4、氧化應激等因素，也會損傷毛細血管，造成腎小球毛細血管濾過屏障損傷。

盡管藥物治療取得了進展，例如生物制劑和新的降糖腎臟保護藥物，但腎小球疾病向ESRD的演變?nèi)匀话l(fā)生在相當大比例的患者中。此外，類固醇和其他免疫抑制藥物的副作用使老年和體弱患者的GN治療危險且僅部分成功。

近年來，干細胞 (SCs)尤其是間充質(zhì)干細胞 (MSCs) 和MSC衍生的細胞外囊泡 (MSC-EVs) 治療可能代表了對這一未解決挑戰(zhàn)的答案腎小球疾病治療的新前沿。在許多實驗模型中，這種療法通過保護腎細胞、刺激其再生以及發(fā)揮抗炎和免疫調(diào)節(jié)作用，對上述許多發(fā)病機制顯示出的有益效果。

本綜述的目的是提供關(guān)于不同類型SCs和相關(guān)EVs在治療腎小球疾病中的作用機制。SCs和SC衍生EVs的一般特征將在以下部分中進行探討，然后分析它們在腎臟疾病中的治療作用。

干細胞和干細胞釋放的細胞外囊泡的一般特征

在過去的十年中，再生醫(yī)學在再生受損組織和器官方面取得了長足的進步。SCs是在所有身體組織中發(fā)現(xiàn)的未分化細胞。雖然通常保持在靜止、不分裂的狀態(tài)，但SCs可以增殖和分化以替換其組織內(nèi)自然死亡的細胞并修復傷口以響應損傷。它們包括胚胎干細胞、誘導多能干細胞 (iPSCs)、MSCs和內(nèi)皮祖細胞 (EPCs) ：MSCs和內(nèi)皮祖細胞 (EPCs) 將是本綜述的主要焦點。

MSCs是成人SCs，已成為廣泛研究的重點。MSCs于1970年代初從骨髓 (BM) 的造血成分中分離出來，顯示出自我更新和多能分化能力，能夠在體內(nèi)和體外分化成三種中胚層譜系（成骨細胞、脂肪細胞和軟骨細胞）。

間充質(zhì)干細胞來源：MSCs隨后也從骨髓的非造血成分 (BM-MSC) 以及各種胎兒和成人組織中獲得，包括胚胎組織、胎盤 (pMSC)、臍帶 (UC-MSC)、臍帶血 (UCB- MSCs）、脂肪組織（AD-MSCs）和牙組織（牙髓和牙周韌帶）。

EPC是BM衍生的祖細胞，能夠到達血管損傷部位，主要通過釋放旁分泌因子來誘導再生程序。EPC共享白細胞用于血管歸巢的機制，并基于其表面上 L-選擇素的表達。CKD患者的循環(huán)EPC降低可能是由于尿毒癥溶質(zhì)的直接毒性作用。幾項實驗研究表明，EPC釋放生長因子，如血管內(nèi)皮生長因子和其他能夠加速血管愈合的可溶性介質(zhì)，包括EV。

許多與SC相關(guān)的有益作用是由旁分泌因子的釋放介導的，特別是EVs，它們作用于在組織損傷中存活的細胞。

EVs是由脂質(zhì)雙層形成的微粒，含有不同的生物活性分子，由細胞釋放到細胞外環(huán)境中。根據(jù)它們的大小和生物發(fā)生，它們分為外泌體、微泡（或脫落的小泡）和凋亡小體。）。EV在細胞間通訊中發(fā)揮重要作用，將源自親代細胞的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和核酸穿梭到受體細胞，改變它們的表型和功能，特別是通過遺傳物質(zhì)的水平轉(zhuǎn)移。特別是，特定mRNA和miRNA從SCs到靶細胞的水平轉(zhuǎn)移代表了一種新發(fā)現(xiàn)的方法來誘導受損組織的表觀遺傳重編程和加速再生。

干細胞和細胞外囊泡在腎臟疾病中的治療作用

在幾種腎臟疾病的情況下，特別是在AKI中，SCs和相關(guān)的EVs具有多種積極特性。這些有益作用可分為三類：細胞保護、再生和免疫調(diào)節(jié)。

細胞保護作用

近年來，一些研究已經(jīng)解決了SCs和SC衍生的旁分泌因子在腎臟疾病中的細胞保護潛力。

MSC保護和修復受損組織的能力歸因于分泌具有旁分泌作用的不同生物活性成分，而不是細胞分化和植入。

這種源自MSC的“分泌瘤”包括細胞因子、生長因子，尤其是MSC-EVs。這些微粒攜帶范圍廣泛的miRNA，小的非編碼RNA，它們在轉(zhuǎn)錄后水平下調(diào)參與炎癥和免疫反應的多個靶基因。MSC-EVs可以跨越生物屏障并保護miRNAs免受核糖核酸酶介導的降解，使它們能夠到達受體細胞。許多miRNA與腎臟病理生理學的特定過程有關(guān)，但也與MSC-EV介導的腎臟細胞保護再生的有益作用有關(guān)。

這些方面在復制不同腎臟疾病（從缺血再灌注（I/R）引起的急性腎損傷（AKI）到單側(cè)輸尿管梗阻和DN。雖然很少在GN中進行測試，但MSC-EV代表了一種有前途的治療方法，因為它們在所有這些環(huán)境中都具有抗凋亡、抗氧化和抗纖維化作用。

再生效果

除了細胞保護之外，對EV多方面再生特性的新見解已經(jīng)出現(xiàn)：一項研究表明，從正常尿液 (uEV) 中分離出的腎源性EV，注射到AKI小鼠模型中，可以改善腎功能的恢復通過將腎臟保護性 Klotho分子轉(zhuǎn)移到受傷的腎小管細胞。

雖然大多數(shù)可用數(shù)據(jù)涉及急性腎小管損傷，但SCs也可以有效修復GN病變是合理的。例如，EPC是源自BMCD34+造血細胞的SC，可以通過促進新血管生成來動員和修復腎小球毛細血管。

EPC可以在移植后整合到新形成的血管中，并參與動物模型中實驗性GN中受損腎小球毛細血管的再生。

經(jīng)證明，EPC衍生EV對Thy1.1 GN和DN有效，并將在特定段落中更詳細地討論。

SCs還可以分化為系膜細胞和足細胞，從而保護和修復腎小球濾過屏障。

免疫調(diào)節(jié)作用

SCs可以發(fā)揮的免疫調(diào)節(jié)作用，尤其是在系統(tǒng)性紅斑狼瘡 (SLE) 中。間充質(zhì)干細胞可以抑制免疫反應，與先天和適應性免疫的所有關(guān)鍵參與者相互作用：它們抑制樹突狀細胞 (DC) 和巨噬細胞的成熟、T細胞 (Th1、Th17) 和B細胞的增殖以及細胞毒性T淋巴細胞和自然殺傷細胞的活性細胞; 另一方面，它們誘導Treg細胞和Th2的擴增，增加調(diào)節(jié)因子（TGFβ和IL10）并減少促炎細胞因子（包括INFγ、TNFα、IL17和IL22）。

這些作用是由接觸依賴和非依賴機制介導的，包括MSC分泌組和MSC-EV。后者似乎模仿了MSCs的所有免疫調(diào)節(jié)特性，強度相當。

例如，體外MSC-EVs增加了CD4+CD25+FoxP3+Treg群體，下調(diào)Th1反應并減少Th17和自然殺傷細胞的數(shù)量。與MSCs-EV共培養(yǎng)單核細胞可增加IL10的水平并減少其促炎白細胞介素的分泌，從而誘導巨噬細胞從M1表型轉(zhuǎn)變?yōu)镸2表型。

在免疫介導疾病的體內(nèi)模型中觀察到類似的抗炎作用，其中MSC-EV上調(diào)了TGFβ1和IL10的表達。MSC-EV在免疫介導疾病的不同小鼠模型中啟動Treg介導的抗炎細胞因子釋放，范圍從自身免疫性腦脊髓炎到同種異體皮膚移植排斥。

源自BM-MSC的EV治療甚至是侵襲性免疫反應的能力在其他療法難以的移植物抗宿主病中得到廣泛證明。在這種疾病中，沃頓商學院的果凍來源的MSC通過分泌富含免疫檢查點程序性死亡配體1的EV，可有效抑制T細胞受體激活。

其他免疫抑制作用已在GN中得到證實，主要在LN中，其中MSC上調(diào)補體抑制劑H因子，減弱補體C5的激活 并促進致耐受性DCs的擴張。LN的SC治療將在特定段落中進行深入分析。

總體現(xiàn)有證據(jù)表明，MSCs和MSC-EVs都具有重要的免疫調(diào)節(jié)特性，可用于治療不同的炎癥性疾病，包括GN。

討論：干細胞自我更新和多向分化能力解釋了它們保護和再生受損細胞的潛力，包括腎小管細胞、足細胞和內(nèi)皮細胞。此外，廣譜的抗炎和免疫調(diào)節(jié)作用似乎會干擾腎小球腎炎的致病機制。

值得注意的是，間充質(zhì)干細胞已被特別研究作為狼瘡腎炎和糖尿病腎病的治療方法，而初步證據(jù)表明它們對IgA腎炎等原發(fā)性腎小球病有益。干細胞衍生的細胞外囊泡概括了親代細胞的有益細胞保護、修復和免疫調(diào)節(jié)特性，并且越來越多地被認為是間充質(zhì)干細胞療法的不同疾?。òI小球腎炎）的無細胞替代品。