难治性肺疾病是严重威胁患者健康的呼吸系统疾病，可导致肺功能受损甚至呼吸衰竭，目前常规的药物治疗效果欠佳，因此，寻找更有效的治疗方案尤为重要。间充质干细胞(MSCs)是一类多功能干细胞，可通过调节炎症和免疫反应，促进受损细胞修复以及通过旁分泌促进受损组织的再生，有望为难治性肺疾病的治疗提供新的治疗手段。
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难治性肺疾病是指一类利用已有药物、医疗手段及支持治疗，仍不能有效控制病情进展，预后及生存质量较差，对个人、家庭及社会造成严重经济、人力负担的肺部疾病，包括急性呼吸窘迫综合征(ARDS)、支气管肺发育不良(BPD)、肺纤维化(PF)、闭塞性细支气管炎(BO)、难治性支气管哮喘(DA)等。其病因复杂，发病机制不明确，病情迁延，随着病情进展，患儿可出现不可逆的肺功能受损，严重时可并发呼吸衰竭，甚至死亡，是临床医师常面临的难题。尽管目前对这类疾病的治疗取得了一定进展，但无特异性，总体效果不佳，因此，寻求新的治疗方案尤为重要。间充质干细胞(MSCs)是一类多能干细胞，可通过调节炎症和免疫反应，促进受损细胞存活和修复以及通过旁分泌促进受损组织的再生，在难治性肺疾病的研究中显示出了巨大的发展前景和治疗潜力。现结合难治性肺疾病的特点，就国内外对其运用MSCs治疗的安全性和有效性进行探讨，为开发更好的治疗方法提供一些见解，给临床医师提供新的诊疗思路。
MSCs来源于胚胎发育早期的中胚层，是干细胞家族的重要成员，主要包括脐带间充质干细胞(UCMSCs)、骨髓间充质干细胞(BMSCs)、脂肪间充质干细胞(ADMSCs)等，不同来源的MSCs蛋白质表达谱系不同，其特性也略有差异，但都需满足MSCs鉴定最低标准，具有自我更新能力、多向分化潜能和免疫调节等功能。BMSCs是最常用的来源，但UCMSCs与其他来源的MSCs相比具有取材更方便、免疫源性低、异体治疗无免疫排斥反应、无伦理限制、安全性高等临床应用优势[1]，Mattar和Bieback[2]通过对骨髓、脐带、脂肪来源的MSCs的免疫调节特性进行比较发现，不同来源的MSCs调控不同亚群免疫细胞的能力有差异，其中多数情况下ADMSCs表现更好。
MSCs在体内或体外特定的诱导条件下，可分化为脂肪、骨、软骨、肌腱、韧带、内皮等多种组织细胞，连续传代培养和冷冻保存后仍具有多向分化潜能[3]，为临床治疗各种疾病，如自身免疫性疾病、神经系统疾病、呼吸系统疾病、恶性肿瘤等提供了新的途径。结合大量的临床前研究数据，MSCs是目前全球临床研究与应用中最热门的细胞，截至2019年5月，全球范围内在ClinicalTrials.gov上注册的MSCs相关的临床试验约有1 000项，其中80%以上的临床试验处于临床Ⅰ期和Ⅱ期，约15%处于临床Ⅲ期阶段[4]。超过200项已完成的临床试验结果表明，MSCs用于多种疾病的治疗是安全可行的，并有一定疗效。目前，MSCs在疾病中发挥作用的机制主要包括定向增殖分化、旁分泌多种细胞因子调节免疫、细胞外囊泡和线粒体转移及表观遗传调控等，但具体机制仍不明确，仍需进一步探索与研究。
ARDS是由多种原因引起的渗透性肺水肿，特点是肺毛细血管内皮细胞及肺上皮细胞渗透性增加，导致肺泡腔大量液体渗出，是以进行性呼吸窘迫和常规氧疗无效的难治性低氧血症为临床特征的急性呼吸衰竭综合征，是急性肺损伤(ALI)的严重阶段。ARDS是急性呼吸衰竭最常见的类型，是重症医学科(ICU)的常见危重症。虽然在儿童发病率较成人低，在儿科重症监护室(PICU)所占比例较小，但病死率高，是PICU患儿死亡的重要原因[5]。这部分患儿短期存在机械通气时间长、PICU和住院时间长，长期可出现肺功能和运动耐量下降、生活质量下降、神经认知功能下降等问题，由于PICU住院费用高，患儿家属还承受着巨大的经济负担。Wong等[6]的Meta分析指出，国内外报道ARDS在PICU中的发生率为1%～4%，病死率为22%～65%，平均总病死率约为24%，且儿童ARDS病死率并没有随时间而下降，是PICU尚未攻克的难题。
目前对ARDS的治疗方案争议较多，主要是以控制原发病及支持治疗为主。尽管积极治疗原发病、抑制炎性反应、肺保护通气策略的应用可改善其预后，但其病死率仍较高。MSCs主要通过向损伤的肺组织定向迁移和分化，同时调节免疫及分泌多种细胞因子，减轻炎性反应，从而减轻肺内皮和上皮渗透性，增加肺泡内的液体清除，最终缓解肺泡蛋白渗出和肺水肿。Wilson等[7]一项多中心、开放性、剂量递增的Ⅰ期临床试验表明3种剂量(1×106个MSCs/kg、5×106个MSCs/kg、1×107个MSCs/kg)治疗9例中重度ARDS患者是安全的，且高剂量MSCs与低剂量MSCs相比，肺损伤评分(LIS)和序贯脏器衰竭评分(SOFA)更低，与高剂量更有益于临床效益的假设一致。Zheng等[8]的单中心、随机双盲、安慰剂对照试验将12例中重度ARDS患者分为2组，MSCs治疗组无输注相关不良反应，表面活性蛋白D水平较对照组明显降低，但机械通气时间、ICU住院天数、白细胞介素(IL)－6水平2组无明显差异。Wilson等[7] Ⅰ期临床试验由于未设置对照组，因此不能得出LIS和SOFA评分能否真实反映剂量相关的效果差异，而Zheng等[8]的试验仅使用了低剂量的MSCs治疗，不能由此推断高剂量MSCs治疗效果的优势，因此需要更多随机双盲、剂量递增的大样本高质量临床研究，已注册的MSCs治疗ARDS的临床实验有7项。
BPD是早产儿最常见的慢性肺部疾病，以肺泡和肺血管系统发育受损为特点[9]。随着围生医学的发展，早产儿尤其是极早早产儿和超低出生体质量儿存活率明显提高，但BPD的发生率不降反升高。其中，BPD在胎龄25～27周的早产儿中发生率高达45%，是导致新生儿死亡和远期严重呼吸系统疾病和神经系统障碍的重要原因，给家庭和社会均造成了巨大的经济负担[10]。
尽管类固醇激素、肺表面活性物质及保护性机械通气已广泛用于治疗BPD，但总体疗效欠佳。近年来，MSCs疗法的出现给BPD治疗带来了希望。MSCs可在体外分化成许多不同类型的细胞，可代替受损或死亡组织中丢失的细胞，但MSCs在损伤部位存活时间较短，越来越多的证据支持MSCs以旁分泌的形式介导免疫抑制以及促再生发挥其改善肺组织结构，减轻肺动脉高压和PF，改善肺功能的治疗作用，而细胞外囊泡如外泌体则是MSCs旁分泌效应的主要介质。Chang等[11]进行临床研究发现，9例高危BPD早产儿经呼吸道给予UCMSCs后耐受良好，短期无严重不良反应或剂量相关毒性，且BPD的严重程度低于对照组，Ahn等[12]对这9例患儿进行了长达2年的随访，发现除了其中1例因脓毒症继发弥散性血管内凝血死亡，存活的8例患儿均无神经系统并发症，且与对照组相比，平均体质量更高，氧疗时间更短。这2项研究提示UCMSCs临床预防和治疗BPD安全可行，并对病情恢复有一定帮助。MSCs治疗的长期安全性和治疗效果还需更多大样本随机双盲试验来验证，目前有8项MSCs治疗BPD的临床研究正在进行中。
间质性肺疾病(ILD)是以弥散性肺泡、肺实质炎症和肺间质纤维化为病理基础，以渐进性呼吸困难、影像弥漫性浸润阴影、限制性通气障碍和低氧血症为临床表现的不同种类疾病群的总称，病变不仅限于肺间质，还累及实质，弥散分布于腔内，也称为弥散性肺实质性疾病(DPLD)[13]。PF是DPLD中最常见和最严重的疾病之一，由多种原因导致成纤维细胞过度增殖和细胞外基质大量聚集所致，可影响肺换气导致严重的肺功能障碍，从而引起致命性的后果。PF发病隐匿、生存期短、具有不可逆性、病死率高于大部分肿瘤、治疗效果差。此类疾病在我国儿童中每年新增约1 140例，因无根治性疗法，病死率高达15%，存活者生活质量差，严重影响人们的生活。
目前PF的治疗尚无统一方案，主要治疗方法为抗炎和抗纤维化，临床常用药物包括糖皮质激素、免疫抑制剂或细胞毒性药物和抗纤维化制剂，可单独应用或联合应用，但疗效欠佳，且不良反应明显，所以急需寻求新的治疗方法。除了新兴的靶向性治疗和肺移植，干细胞移植也为PF治疗开创了新视野。MSCs移植作为新型的生物治疗方法已成为医学领域中最热门的研究课题之一，大量临床前研究证明其可通过抑制炎性反应、促进上皮组织修复、减少胶原沉积、抑制基质金属蛋白酶的表达来减轻PF。Chambers等[14]的一项9例中等特发性肺纤维化(IPF)患者的临床研究表明，静脉注射异体BMSCs细胞短期是安全可行的，但输注6个月后患者的肺功能、6 min步行距离(6MWD)和胸部CT纤维化评分与输注前相比并无明显变化，且该研究缺乏安慰剂对照组数据，所以目前并无充分的临床证据表明MSCs对PF有治疗效果。希望正在进行的6项MSCs治疗PF的临床研究结果能给临床提供新的治疗线索。
BO是一种罕见的慢性阻塞性肺疾病，是小呼吸道病变引起的反复或持续性呼吸困难及气流受限，以细支气管纤维化狭窄或阻塞为病理特点，大部分患儿预后不良，临床表现为某种原因导致的呼吸道损伤后持续咳嗽、喘息、呼吸困难，常规支气管舒张剂治疗无效，严重影响儿童的身体健康和生活质量。尽管糖皮质激素、支气管舒张剂、阿奇霉素、免疫抑制剂等已应用于BO的治疗，但效果不一，目前BO的治疗缺乏特异性方法和统一标准。MSCs可向肺内迁移，旁分泌多种抗炎因子，调控多种免疫活性细胞来减轻炎症，有助于修复肺损伤，因此研究者推测MSCs有治疗BO的潜力。Guo等[15]的动物研究发现，BMSCs可通过MSCs衍生的前列腺素E2与受体EP2/EP4结合，促进IL－10释放并抑制巨噬细胞释放IL－6和肿瘤坏死因子－α，从而降低炎性反应来缓解BO。Keller等[16]给9例肺移植后并发BO的患者输注MSCs，显示其安全可行、耐受性良好，但输注后1、7、30 d与输注前相比，气体交换能力、肺功能、生化指标并无显著改变，需要更大规模的Ⅱ期临床试验来验证其有效性。
支气管哮喘(哮喘)是一种异质性疾病，其主要特征是慢性呼吸道炎症，是一种常见的慢性呼吸道疾病。近20年来，哮喘的患病率仍在上升，尤其是在发展中国家，已成为全球性的健康难题。随着对哮喘的认识及吸入型糖皮质激素(ICS)联合长效β2受体激动剂(LABA)治疗的应用，大部分哮喘患者的症状能得到控制，但仍有约5%的患者在保证用药依从性和除外诱发加重因素和其他疾病的情况下，使用2种及2种以上的药物仍未获得缓解，最终发展为DA。MSCs能迁移、定向分化为组织细胞，激活内源性祖细胞，促进呼吸道上皮修复，同时还能调节失衡的免疫系统，如通过调节CD4＋CD25＋调节性T淋巴细胞的比例来改善呼吸道炎症，具有治疗哮喘的临床前景[17]。目前暂无MSCs治疗DA的临床研究报道，但使用MSCs治疗的安全性和有效性在其他免疫相关性疾病的临床试验中已得到证实，推测MSCs在DA的治疗中也有广阔应用前景。
MSCs移植是一种前景广阔、潜力巨大的细胞疗法，有望成为继手术、药物之后新的疾病治疗的重大技术。迄今为止，已完成的200多项临床试验初步评估了MSCs在多种疾病治疗中的安全性和有效性，结果显示MSCs具有良好的临床应用潜力，但由于影响MSCs的因素较多，且最佳选择标准仍不清楚，导致其治疗的稳定性、可预测性欠佳。其中包括治疗的疾病种类、MSCs捐赠者的情况、MSCs的来源、培养条件、前期处理、输注时机、输注方式、输注剂量及输注频率等。
MSCs治疗的目标是将其运用于临床治疗，为解决临床难治性疾病提供安全有效的新措施。我国政府也意识到干细胞治疗技术对人类健康和疾病治疗的重要意义，将干细胞技术发展列为新兴产业和重大科技发展方向，极大地促进干细胞技术的研究进程，但将细胞治疗应用于临床之前仍有一些问题要解决。首先是供体和组织来源的差异性，因为不同供者年龄、性别、健康状态及不同组织来源的MSCs增殖分化能力和免疫调节能力都有差异，因此希望可以根据不同肺部疾病炎性反应的类型，确定不同来源的MSCs的最佳适应证，也能够针对特定的肺部疾病选择最适合的MSCs来源。其次是MSCs的培养和预处理，争取做到尽可能地减少由于细胞培养造成治疗效果的差异以及利用预处理的MSCs达到更好的治疗效果。最后是输注策略和受试者的选择，因为除了MSCs自身的性质外，不同的输注时机、方式、剂量和频率也可能引起MSCs临床应用结果的差异，所以确定特定疾病的干细胞输注方案至关重要；此外，由于炎症微环境在影响MSCs的免疫调节特性时起重要作用，因此受体患者的炎症状态也会影响MSCs的治疗效果，评估参与者的炎症状态也可帮助优化治疗策略。
随着越来越多临床试验的开展和作用机制的不断探索，针对各种难治性肺部疾病的个体化干细胞治疗方案逐步建立，MSCs有望为难治性肺疾病的治疗增添更多有效的手段。
所有作者均声明不存在利益冲突
