封志純教授：臍帶血在新生兒支氣管肺發育不良的科研應用

【編者按】早產兒有增加患上支氣管肺發育不良(bronchopulmonarydysplasia, BPD)的風險， BPD是一種嚴重的肺部疾病，是新生兒死亡和長期併發症產生的一種主要原因。傳統的治療方法存在局限性，並且只起到緩解症狀的作用，不能促進肺泡的重新生長和誘導更加正常的、複雜的肺泡結構發育。細胞治療作為治療新生兒慢性肺部疾病的替代或者補充治療方法成為目前的熱點話題。臍帶血中含有豐富的造血幹細胞（HSC），可重建人體造血和免疫系統，已成為造血幹細胞的重要來源，並廣泛應用於臨床。為了更好地開展臍帶血在臨床中的科研工作，並規範其應用，中國人民解放軍總醫院第七醫學中心八一兒童醫院封志純院長與大家分享《臍帶血在新生兒支氣管肺發育不良的科研應用》，供大家學習參考。

一BPD發展背景

胎齡小於28周的早產兒肺發育接近囊泡期，產前產後事件導致支氣管肺發育不良（BPD）風險指數高，或有發展為新生兒慢性肺病（CLD）的風險，易合併長期併發症，包括哮喘、肺氣腫和神經認知障礙。

BPD定義和含義的演變

1964年，Shepard等描述了經歷機械通氣的早產兒肺纖維化；

1967年，Northway等首創術語（胎齡≥32W）支氣管肺發育不良（BPD）：需機械通氣、輔助供氧超過1個月、胸片符合BPD變化；

1979年，NHBI制定了BPD定義：特徵性X胸片改變+輔助供氧超過28天；

1988年，Shennan報告出體重

1998年，Hussain等：接受PS治療的早產兒，BPD病變更彌散，肺泡及其毛細血管數量減少，氣道損傷、炎症、實質纖維化較少見，而未用PS的則呈現少數區域肺大泡和肺不張交替；

1999年，Jobe，新BPD：體重、胎齡更小的用過PS的BPD嬰兒區別於」舊BPD「。

發病原因

BPD是一種病因複雜的疾病，遺傳易感性及由於環境因素（例如產前和/或出生後感染，有創機械通氣和高氧）引起的炎症反應作用於未成熟肺，破壞正常發育的肺泡和微血管重塑。

二BPD發病機理

BPD主要的病理標誌是肺泡停止發育，表現為大的、簡化的遠端空域或變形微脈管系統，空域擴大或減少的分隔與成人的肺氣腫變化具有形態學相似性；間質纖維化，類似成人的矽肺，肺泡上皮損傷及氣道高反應性（如哮喘），這些可通過新生齧齒動物的高氧暴露實驗性的複製。

BPD的治療手段

BPD的治療手段主要以緩解症狀為主：1）小劑量激素。改善肺部功能，促進撤離呼吸機；降低alveolar crest的形成，惡化肺泡的簡單化，影響遠期神經發育；2）咖啡因。間接對BPD有效；3）其他如維生素A、小劑量利尿劑、高熱卡餵養等。傳統的治療方法存在局限性，並且只起到緩解症狀的作用，不能促進肺泡的重新生長，誘導更加正常的、複雜的肺泡結構發育。而細胞治療作為治療新生兒慢性肺部疾病的替代或者補充治療方法的研究已成為目前的熱點話題。

三臍帶血治療BPD的臨床研究現狀

臍帶血成分

臍帶血含有TNC（成熟粒細胞、MNC、原始粒細胞、單核細胞、幹祖細胞）、MSCs、紅細胞及白細胞等，還包含營養物質和代謝物，可洞察胎兒生長過程中發生的事件，並有助於預測出生後疾病的發展。

中國臍帶血應用現狀

在中國，臍帶血的應用在逐年增加，目前已超過15,000份。據7月份《北京市臍血庫臨床應用數據》統計：在應用臍帶血治療疾病中，血液病種較多，佔90.9%，其他的疾病領域不斷擴大應用，其中包括支氣管肺發育不良等。

備註：其它疾病類型主要包括肝硬化、脊髓損傷、進行性肌營養不良症、帕金森、神經損傷、腎病症候群、卡氏肺孢子菌肺炎、呼吸窘迫症候群、糖尿病足、支氣管肺發育不良，此類疾病為臍帶血科研範疇的應用。

臍帶血優點

容易獲取，具有低免疫原型；凍存後的臍帶血粒細胞；去紅去白的臍帶血中主要包括有核細胞TNC（其中包括單核細胞MNC），以及極少量的間充質幹細胞（MSCs）。

臍帶血-間充質幹細胞（CB-MSCs）

臍帶血-間充質幹細胞（CB-MSCs）關注度高，細胞歸巢到肺部，通過旁分泌作用抑制炎症和纖維化、促進血管生成；對抗高氧誘導的肺部損傷，時間長達100天，並且無毒副作用；韓國已有氣管內滴入MSCs的新生兒相關臨床研究，但存在一定問題，可能存在致瘤性；細胞分離，離體擴增和表徵需要長達四周，新生兒肺損傷/BPD的預防和治療可能需要在出生後1周開始；MSCs的延長培養可能導致遺傳不穩定性，自發轉化或分化以及不受控制的增殖活性。

臍帶血-單核細胞（CB-MNC）

臍帶血-單核細胞（CB-MNC）的關注度小，潛力大。優點在於：易於通過低成本及直接的物理手段分離；自體臍帶血MNCs可以在出生後數小時或數天內容易且安全的施用，其量可能足以立即產生效果而不需要擴增；低溫保存的臍帶血儲備可用於同種異體應用，全球有超過700,000個臍帶血單位可供公眾使用。

圖片中細胞染成深紫色，幾乎都為單個核細胞，因為經過了Ficoll離心分離，幾乎沒有雜細胞存在。

臍帶血-單核細胞（CB-MNC）的臨床應用

臍帶血-單核細胞（CB-MNC）應用於成人非肺部疾病的治療，包括心肌梗塞和外周缺血性血管疾病、中風、癲癇、創傷性腦損傷、脊髓損傷和腦癱、肝硬化自閉症譜系障礙，以及糖尿病等。目前已經證明，全身或氣管內給藥在多種成人肺部疾病中具有生物活性和再生功效，包括過敏性哮喘，肺纖維化/矽肺病，急性呼吸窘迫症候群（ARDS），急性肺損傷，肺氣腫和肺動脈高壓。新生兒肺部疾病，具有成人肺部疾病的幾個特徵，包括肺泡增大（形態學上類似於肺氣腫），間質纖維化（如矽肺病），肺泡上皮損傷（如ARDS），以及支氣管高反應性（如哮喘）。推測也可減輕新生兒肺損傷。

動物實驗研究現狀

40項研究涉及細胞療法在BPD動物模型中的作用，人臍帶血來源總共11項：MSC（7項）、MNC（3項），ECFC（1項）；動物模型主要為高氧誘導BPD小鼠、大鼠，劑量為1×105～5×106；注射方法為氣管內注入、靜脈、腹腔，觀察時間PN11-100d。

細胞治療後肺實質的情況

A、常氧暴露的假對照動物顯示複雜的肺泡網絡；B、從出生到出生後7天，90%的高氧暴露，空域大而簡單化，複製了新型支氣管肺發育不良的假性氣腫特徵；C、MNCs靜脈內治療的高氧模型，顯示出區域性增加的肺泡複雜性；D、TNCs靜脈注射顯示與暴露於高氧的動物肺泡相似的形態；E、顆粒細胞靜脈注射，肺泡增大和空域，缺乏肺泡隔膜。

細胞治療後肺功能的情況

用乙醯膽鹼激發下的牛頓阻力（RN）和呼吸系統阻力（RRS）來評估。

當MCH濃度5 ~10mg/mL時：高氧組RN、RRS明顯高於常氧假對照組，經MNC處理的動物RN明顯低於高氧動物。

雙實線：常氧對照；雙虛線：高氧對照；單虛線：MNC處理高氧；單虛線：TNC處理的高氧；單虛線：顆粒細胞處理的高氧。

細胞治療後氣道肌肉化情況

MNC誘導的高氧暴露動物MCH反應性降低的機制，通過抗平滑肌LPha和b，肌動蛋白（sma）免疫染色研究了氣道肌化。

A.常氧暴露的對照組；B. 高氧暴露；C. MNCs靜脈內治療的高氧暴露動物組

高氧動物氣道周圍的平滑肌與正常對照組動物的平滑肌無區別；MNC處理的高氧動物和TNC+顆粒細胞處理的高氧動物的SMA染色也有PBS處理的對照組相似；與更專用的哮喘模型（卵白蛋白模型）不同。高氧和細胞治療的效果主要是功能性的，而不是形態學的。且細胞治療的長期(6個月)安全性和有效性也得到了證實。

AB、6個月時進行增強CT掃描顯示血管周圍細胞（PC）組和間充質幹細胞（MSC）組的可疑圖像各1張。相應的組織學樣本排除腫瘤，顯示血管充血；C、高氧動物在6個月大時的運動能力與RA動物相比有所下降。經MSC和PC處理的氧暴露動物的運動能力有所提高；D、6個月大，相對常氧暴露的動物，肺切片顯示高氧暴露動物在持續的肺泡簡化。經MSC和PCs處理的氧暴露動物的肺組織學有所改善；E、平均線性截距和間隔計數證實氧暴露動物的肺泡生長停滯，通過MSC和PC治療保留肺泡結構。

臨床實驗研究現狀

目前已經開展了多項臍帶血治療BPD相關的臨床研究。

八一兒童醫院臍帶血治療BPD臨床試驗1.胎齡25+w雙胞胎，A為輸注臍帶血後結紮PDA，B為結紮PDA後輸注臍帶血，均在糾正胎齡36周之前，現已1歲10個月，生長發育及肺部情況好，未發現其他併發症。

2.胎齡25+w，外院診斷重度BPD，生後120d仍未能撤離呼吸機入院。輸注臍帶血後氣道高反應性緩解。

四總結

動物實驗證實，幹細胞及其條件培養基在不同的BPD動物模型中均具有良好的作用，但因測量不規範，療效難以比較；許多研究僅使用組織學作為結果參數，很少有功能性和長期結果研究，但對大規模臨床試驗的啟動具有重要意義。 臨床實驗證實，臍帶血幹細胞治療有望成為BPD的治療手段，為了評估長期安全性，還需針對臍帶血幹細胞治療早產兒的長期隨訪研究。 大會主持人楊慧霞教授點評：臍帶血大家都很熟悉，它含有豐富的造血幹細胞、間充質幹細胞、NK細胞以及T-reg淋巴細胞等。在本次學術報告中，封教授從早產兒常見的支氣管發育不良入手，並基於許多動物實驗及本院總結的初步研究結果，向大家展示了臍帶血在新生兒支氣管肺發育不良的科研應用。就如同封教授所介紹的，希望北京地區及其他中心的醫生，有興趣的專家可以一起聯手攻關，同時也希望臍帶血在新生兒支氣管肺發育不良疾病治療中，不管是從動物實驗還是體外細胞這類調控研究，都能有好的結果產出。

封志純，教授，主任醫師，博士生導師。中國人民解放軍總醫院第七醫學中心八一兒童醫院院長；全軍兒科研究所所長，軍隊科技創新群體帶頭人；國家臨床重點專科主任，發育生物學全軍重點實驗室主任；出生缺陷防控關鍵技術國家工程實驗室主任；中華醫學會圍產醫學分會副主任委員；中國醫師協會新生兒科醫師分會會長；全軍醫學會計劃生育優生優育分會主任委員；《發育醫學電子雜誌》主編；《中華兒科雜誌》《中華圍產醫學雜誌》《中華新生兒科雜誌》副總編。

【來源：大眾報業·半島網】

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