过敏性鼻炎(AR) 是全球最常见的慢性呼吸道疾病之一,过敏性鼻炎影响着全球10%-20%的人口,它不仅严重影响睡眠、工作和学习效率,它还与哮喘、鼻窦炎、过敏性结膜炎等疾病密切相关,甚至被认为是焦虑和抑郁症的诱因之一。然而,目前临床上常用的抗组胺药、鼻用糖皮质激素等,大多只能暂时控制症状,难以根治,且存在依从性差、副作用等问题。然而,面对如此普遍的疾病,我们现...
– 摘要

过敏性鼻炎(AR)是全球最常见的慢性呼吸道疾病之一,过敏性鼻炎影响着全球10%-20%的人口,它不仅严重影响睡眠、工作和学习效率,它还与哮喘、鼻窦炎、过敏性结膜炎等疾病密切相关,甚至被认为是焦虑和抑郁症的诱因之一。然而,目前临床上常用的抗组胺药、鼻用糖皮质激素等,大多只能暂时控制症状,难以根治,且存在依从性差、副作用等问题。然而,面对如此普遍的疾病,我们现有的治疗手段却远远称不上理想。抗组胺药、鼻用糖皮质激素、白三烯受体拮抗剂……这些药物大多只能暂时压制症状,停药即复发,且长期使用可能带来鼻腔干燥、出血、耐药性等问题。

正是在这样的背景下,干细胞治疗进入了科学家们的视野。潘兴华教授团队在《Scientific Reports》上发表了名为《Effect and mechanism of human umbilical cord mesenchymal stem cells in treating allergic rhinitis in mice》的一项研究成果,通过严谨的动物实验,系统地验证了脐带间充质干细胞治疗过敏性鼻炎的有效性和作用机制。


过敏性鼻炎的本质,是免疫系统对花粉、尘螨等无害物质产生了过度的错误攻击。
其核心环节是"Th1/Th2免疫平衡失调"。在过敏体质者体内,Th2细胞占据上风,大量释放IL-4等炎症因子,刺激B细胞产生大量过敏抗体IgE,这些IgE牢牢结合在鼻粘膜肥大细胞表面。过敏原一旦与IgE"接头",肥大细胞瞬间释放组胺等炎性介质——鼻塞、流涕、打喷嚏在数分钟内爆发。随后,嗜酸性粒细胞等更多炎症细胞被募集到鼻粘膜局部,导致上皮损伤、纤毛脱落。
过敏性鼻炎的本质,是免疫系统在错误的地点发动了一场本不该发生的"内战"。 而现有药物只能压制症状,无法重新"校准"这个误入歧途的免疫系统。这正是脐带间充质干细胞的用武之地。

实验设计
潘兴华教授团队首先用卵清蛋白(OVA)腹腔注射联合鼻腔滴注法,成功建立了BALB/c小鼠AR模型,最佳方案为25μg OVA + 2mg Al(OH)₃佐剂/200μl。
随后从健康足月胎儿脐带中分离培养hUCMSCs,经流式鉴定,细胞高表达CD90(100%)、CD73(99.1%)、CD105(99.2%),不表达CD34和CD45,并成功通过成骨、成脂、成软骨三系分化验证。团队还用绿色荧光蛋白(GFP)标记干细胞,标记阳性率达100% ,为体内追踪奠定基础。
治疗实验将40只AR小鼠分为四组:健康对照组(N)、模型对照组(M)、腹腔注射治疗组(A)、尾静脉注射治疗组(B)。从第22天起每3天注射一次hUCMSCs(2.0×10⁵个/次),共6次。另有36只小鼠通过鼻滴、腹腔、尾静脉三种途径移植GFP干细胞,于第3、7、14、21天检测鼻粘膜中荧光细胞比例。

从行为学观察来看,未经治疗的模型组(M组)小鼠的打喷嚏、抓鼻、流涕等行为学评分始终维持在8分左右的高位,显著高于健康对照组的5分以下(p<0.05)。
而经过干细胞治疗的A组和B组,从治疗开始后的第4天起,症状评分即出现显著下降(p<0.05)。随着治疗时间的延长,症状评分持续走低,到第15天时已接近5分的"轻度"水平,接近健康对照组。这表明干细胞治疗在短期内即显现出明确的症状缓解效果,且疗效随治疗次数增加而持续累积。
治疗组之间的比较:虽然两组差异在统计学上不显著,但在多个指标上,尾静脉注射组(B组)均表现出优于腹腔注射组(A组)的趋势——

1.血清总蛋白含量:模型组显著高于健康对照组(p<0.05)。腹腔注射组总蛋白虽有下降但与模型组差异不显著(p>0.05);而尾静脉注射组总蛋白显著下降(p<0.05),且与腹腔注射组相比也有显著差异(p<0.05),提示尾静脉注射对系统性炎症状态的改善更为明显。
2.鼻粘膜病理改善程度:尾静脉注射组的鼻粘膜结构修复更完整,虽然两组均有改善,但尾静脉组在纤毛整齐度和炎症细胞浸润控制方面略优于腹腔组。
这意味着什么? 静脉注射可能让干细胞更快、更有效地通过血液循环分布到全身,从而更充分地发挥系统性的免疫调节效应。这一发现为未来临床给药途径的选择提供了重要参考——尾静脉(即临床上的静脉输注)可能是更优的移植方式。
发现二:鼻粘膜从"千疮百孔"到"基本完好"——病理层面的直接证据
组织学层面的证据最为触目惊心,也最具说服力。研究团队对各组小鼠的鼻粘膜组织进行HE染色(苏木精-伊红染色,病理学最常用的染色方法),在显微镜下观察组织结构的细微变化:

健康对照组(N组):鼻粘膜为典型的假复层纤毛柱状上皮,纤毛整齐如麦浪,排列规则;粘膜下偶见少量小血管,未见明显腺体增生;无嗜酸性粒细胞等炎症细胞浸润——这是正常鼻粘膜应具有的"岁月静好"状态。
模型对照组(M组):鼻粘膜则呈现一片"战后废墟"的景象——纤毛大量脱落、倒伏、杂乱无章;粘膜下腺体数量明显增多、体积增大;大量嗜酸性粒细胞像"占领军"一样密集浸润(病理图片中以黑色箭头标注);小血管呈病理性增生扩张,管壁增厚。这些改变与人类中重度过敏性鼻炎的病理表现高度一致。
腹腔注射治疗组(A组)和尾静脉注射治疗组(B组):鼻粘膜结构发生了惊人的改善——纤毛恢复了整齐的排列,虽然不如健康组那般完美,但已明显优于模型组;浸润的炎症细胞大幅减少,散在分布的少量炎症细胞与模型组的密集浸润形成鲜明对比;血管增生虽仍可见,但程度远轻于模型组。
这证明干细胞不仅仅是在"压制症状"的表面上做文章,而是实实在在地促进了受损鼻粘膜组织的修复与再生。 从"千疮百孔"到"基本完好",这是组织层面的实质性逆转。
发现三:干细胞精准归巢至鼻粘膜,第2周达到峰值——作用机制得以阐明
这是本研究最核心、最出彩的部分。利用GFP荧光标记技术,团队在不同时间点追踪了干细胞在小鼠体内的分布情况,首次在活体层面证实了hUCMSCs对鼻粘膜的"归巢效应"。
干细胞确实"跑到了鼻子里":在鼻滴组、腹腔注射组和尾静脉注射组小鼠的鼻粘膜组织切片中,均能观察到清晰的绿色荧光细胞。证明了干细胞确实能够定向迁移至鼻粘膜这一炎症病灶部位。
时间动态规律:通过流式细胞术对不同时间点鼻粘膜组织中的荧光细胞进行定量分析:


1.第3天(首次检测):三组小鼠鼻腔中均可见少量荧光细胞,其中鼻滴组因直接接触鼻粘膜,初始数量略高于其他两组。
2.第7天(第1周):荧光细胞数量明显增多,三组小鼠中均有一定比例的GFP阳性细胞。
3.第14天(第2周):三组小鼠鼻腔中的荧光细胞比例均达到峰值,是观测周期内荧光细胞最密集的时间点。无论鼻滴、腹腔注射还是尾静脉注射,干细胞都在这时"集结"到了最多数量。
4.第21天(第3周):荧光细胞比例大幅回落,近乎归零。
不同移植途径的比较:虽然三组小鼠鼻腔中均检测到荧光细胞,但尾静脉注射组在峰值期的荧光细胞比例略高于腹腔注射组,且持续时间更为稳定,这与前述尾静脉组疗效更优的结论相互印证。

此外,团队还在心脏、肺、卵巢等其他器官组织中观察到了GFP阳性细胞,其中以心脏组织中分布最多,肺和卵巢相对较少。这说明移植的干细胞通过循环系统分布到了全身多个器官,并非仅局限于鼻腔局部,这为干细胞的系统性免疫调节提供了空间上的证据。
伴随干细胞归巢的分子变化:更重要的是,伴随干细胞的"进驻",小鼠血清和脾脏组织中的关键炎症因子发生了同步变化——

1.血清IL-4浓度:模型组显著高于健康对照组(p<0.05);腹腔注射组虽有下降但差异不显著(p>0.05);尾静脉注射组显著下降(p<0.05)。
2.血清IFN-γ浓度:模型组显著升高;两个治疗组均显著下降(p<0.05),且腹腔注射组的下降幅度大于尾静脉组(p<0.05),提示不同给药途径对不同细胞因子的调控可能存在差异。

3.脾脏组织mRNA转录水平:模型组IL-4、IL-6、IL-10、IFN-γ的mRNA表达均升高;治疗后IL-10和IFN-γ的转录水平显著下降(p<0.05),IL-4在尾静脉组也显著下降;值得注意的是,IL-6的转录水平在治疗后反而升高,尤其是在腹腔注射组(p<0.05),这可能与干细胞在早期激活部分免疫信号以启动修复程序有关,提示其作用机制的复杂性。
所以从干细胞的"进驻",小鼠血清和脾脏组织中IL-4、IFN-γ、IL-10等关键炎症因子的水平同步显著下降(p<0.05),且Th1/Th2的比值趋于正常。这一发现有力地证明了一条完整的治疗链条:干细胞移植→归巢至鼻粘膜→分泌免疫调节分子→抑制Th2型炎症反应→修复鼻粘膜屏障→缓解过敏症状。

潘兴华教授团队的这项研究,为过敏性鼻炎的治疗打开了一扇全新的大门。它不仅通过严谨的动物实验证实了脐带间充质干细胞(hUCMSCs)能够显著改善过敏症状、修复受损鼻粘膜组织,并借助GFP荧光标记技术,研究团队在活体层面直观揭示了干细胞向鼻粘膜病灶部位的"归巢效应"——这些细胞并非漫无目的地游走,而是如同"导航"一般精准迁移至炎症局部,通过系统性调节Th1/Th2免疫平衡、降低IL-4、IFN-γ等关键炎症因子水平,从根源上对失衡的免疫系统进行了"重新校准",让我们看到了摆脱“用药-停药-复发”这一恶性循环的曙光。
更值得关注的是这项研究在不同给药途径的对比验证中,揭示了尾静脉注射在血清总蛋白下降和病理修复方面的显著优势,为未来临床给药途径的选择提供了重要参考。
参考文献
Kan, X., Pan, X., Zhao, J. et al. Effect and mechanism of human umbilical cord mesenchymal stem cells in treating allergic rhinitis in mice. Scientific Reports, 2020, 10: 19295.
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