间充质干细胞 (Mesenchymal stem cells, MSCs) 作为一种多能干细胞, 存在于多种组织器官中。不同组织来源的MSCs虽然具有一定的异质性, 但是都具有定向分化的潜能, 包括成脂、成骨和成软骨分化。迄今为止, 已经有大量的体外实验和临床研究表明, MSCs 还具有良好的免疫调控能力。在炎症因子刺激下, MSCs通过表达大量免疫调控分子重塑炎症微环境, 对于组织损伤修复至关重要。然而, MSCs的免疫调控功能与定向分化潜能之间是否存在平衡调节关系还不清楚。
近日, k8凯发国际与辐射防护国家重点实验室、转化医学研究院邵常顺教授和时玉舫教授团队在Molecular Therapy（中科院1区Top）发表了题为《SOD2 Promotes the Immunosuppressive Function of Mesenchymal Stem Cells at the Expense of Adipocyte Differentiation》的研究论文。苏州大学与罗马第二大学联合培养博士生李亚南与苏州大学博士生王婷婷为该论文的共同第一作者。该研究揭示了MSCs的免疫调控功能与成脂分化潜能之间存在拮抗关系, 线粒体活性氧(mtROS) 在这种平衡调节中发挥了关键作用。
本研究中, 作者发现炎症因子干扰素γ (IFN-γ) 和肿瘤坏死因子α (TNF-α) 刺激MSCs高表达免疫调控分子, 却显著抑制其成脂分化潜能。这提示, MSCs的免疫调控能力与其成脂分化潜能之间存在竞争关系。线粒体超氧化物歧化酶2 (SOD2) 是一种在人体中广泛表达的抗氧化酶, 它负责将线粒体产生的超氧自由基转化为氧气和过氧化氢, 对于维持细胞内的氧化还原平衡至关重要。研究表明, MSCs的成脂分化伴随着ROS水平的升高, 而炎症因子IFN-γ和TNF-α通过显著上调SOD2的表达抑制MSCs的成脂分化潜能。敲降SOD2通过促进mtROS的累积和过氧化物酶体增殖物受体γ共激活因子1α (PGC-1α) 的表达, 促进线粒体生物发生, 进而提高MSCs的成脂分化潜能。然而，敲降SOD2却抑制了免疫调控效应分子IDO和TSG-6的表达, 削弱MSCs治疗急性肠炎的能力。
综上, 此研究表明细胞内mtROS的水平影响MSCs的分化命运。炎症因子IFN-γ和TNF-α赋予MSCs免疫调控能力的同时通过上调SOD2减少mtROS的累积削弱其成脂分化的潜能, 并提出了优化MSCs用于炎症性疾病治疗的潜在策略。
论文链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38310354/