脓毒症：细胞疗法修复肌肉长期损伤

2015年12月17日/生物谷BIOON/——来自巴斯德研究所、巴黎笛卡尔大学、Sainte-Anne医院和CNRS的科学家们最近在《自然-通讯（NatureCommunications）》发布了一篇论文，揭示了脓毒症（sepsis）和败血症（septicemia）导致的严重肌肉损伤中的主要参与者，解释了为什么许多患者在（脓毒症）康复后会遭受长期的衰弱性肌肉损伤。他们提出了一种基于间充质干细胞移植的治疗方法，产生了令人鼓舞的结果，在动物中成功恢复肌肉能力。

脓毒症是一种对严重感染的全身炎症反应。该病虽然不被大众所熟知，但实际上相当普遍，影响约2800万人，据称全球范围内每年会有800万受害者。在法国，脓毒症-相关死亡率高达27%，而更严重的综合征——感染性休克，死亡率可以达到50%。不过，得益于医学尤其是重症监护方面的进步，死亡率在不断下降。但幸存患者可能遭受严重损伤，特别是神经和肌肉可能高度衰弱，导致幸存者长期无法进行正常活跃的生活。据估计，脓毒症的病例数量将在未来50年里翻倍，很大程度上归因于人口老龄化。因此，研究新的治疗可能性，对于公共健康是至关重要的。
为了进一步阐释在患者中观察到的肌肉能力严重丢失，来自巴斯德研究所人类组织病理学和动物模型单元（FabriceChrétien教授担任主管）的科学家们与干细胞和开发单元中MiriaRicchetti领导的研究团队共同努力，研究脓毒症对肌肉干细胞（卫星细胞）的影响。他们观察到，小鼠中这些干细胞的线粒体质量急剧下降。线粒体是一种细胞器，作为细胞的“动力室”，它们会生产富含能量的ATP分子，后者是全部化学反应所需要的。科学家们表明，脓毒症之后，残存的少数线粒体仅能为卫星细胞提供维持其基本生存的能量，不足以在肌肉生长、修护和维护需要时进行分裂和分化为肌肉细胞。这种发生在早期的损害，会有长期影响，阻止生物体完全恢复肌肉功能，因此会在患者中观察到持久的肌肉损伤。
这项研究使科学家们探索了使用间充质干细胞移植作为潜在疗法途径的可能性。间充质干细胞可以很容易在实验室中培养，而且它们的免疫调节属性是已知的，这使得它们成为细胞疗法移植修复退行性或创伤性损伤的极佳选择。使用一种小鼠模型，FabriceChrétien和他的团队表明，感染性休克后进行肌肉内间充质干细胞移植，致使整体炎症和相关症状水平下降：发烧、弛缓（肌张力丧失）、细胞因子循环、炎症分子等等。移植后进行的组织学分析表明，间充质干细胞移植为损坏的卫星细胞提供支持，而没有实际性地替换它们。间充质干细胞随后被生物体消除，移植成功修复线粒体功能障碍并完全恢复卫星细胞的代谢和分裂能力。
在获得这些令人鼓舞的结果之后，科学家们希望能够在人类中继续他们的研究。他们研究的第一阶段，应该是确认是否在人类中观察到相同的组织损伤，将很快开始。(生物谷Bioon.com)
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DOI:10.1038/ncomms10145?
Sepsisinduceslong-termmetabolicandmitochondrialmusclestemcelldysfunctionamenablebymesenchymalstemcelltherapy
Sepsis,orsystemicinflammatoryresponsesyndrome,isthemajorcauseofcriticalillnessresultinginadmissiontointensivecareunits.Sepsisiscausedbysevereinfectionandisassociatedwithmortalityin60%?ofcases.Morbidityduetosepsisiscomplicatedbyneuromyopathy,andpatientsfacelong-termdisabilityduetomuscleweakness,energeticdysfunction,proteolysisandmusclewasting.Theseprocessesaretriggeredbypro-inflammatorycytokinesandmetabolicimbalancesandareaggravatedbymalnutritionanddrugs.Skeletalmuscleregenerationdependsonstem(satellite)cells.Hereinweshowthatmitochondrialandmetabolicalterationsunderliethesepsis-inducedlong-termimpairmentofsatellitecellsandleadtoinefficientmuscleregeneration.Engraftingmesenchymalstemcellsimprovesthesepticstatusbydecreasingcytokinelevels,restoringmitochondrialandmetabolicfunctioninsatellitecells,andimprovingmusclestrength.Thesefindingsindicatethatsepsisaffectsquiescentmusclestemcellsandthatmesenchymalstemcellsmightactasapreventivetherapeuticapproachforsepsis-relatedmorbidity.
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