健康骨骼肌组织中除了包含有肌源性细胞外,还存有大量的免疫细胞。这些免疫细胞可作为肌肉干细胞(Muscle stem cells,MuSCs)龛中的重要细胞组分直接影响骨骼肌损伤修复和再生的结局。太多的研究证据都已经证实了免疫细胞在决定MuSCs命运中的关键性作用。然而,这种单向的作用关系(免疫细胞→MuSCs)是否也存在有双向互作的可能?MuSCs是否可以反向调控免疫细胞的功能表型?骨骼肌除了是机体重要的内分泌组织,也是机体主要的免疫调节性器官。肌因子的分泌赋予了骨骼肌多样化的免疫调节性功能,既可参与固有免疫反应,又可影响适应性免疫的发展。肌肉创伤伴随着大片肌细胞的坏死,活化的MuSCs作为组织微环境中的主体肌源性细胞,是否是发挥免疫调控性功能指导炎症转归的关键性细胞组分?免疫细胞代谢模式的紊乱是炎症性疾病的重要病因之一。通过修改免疫细胞的代谢模式进而调整细胞的功能表型已经成为炎症性疾病治疗的新途径。MuSCs的免疫调控性功能是否可以通过修改代谢模式而改变免疫细胞功能表型,进而影响炎症性疾病的转归?基于以上的诸多科学问题和假说,我们以葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎为模型验证MuSCs的免疫调节性功能。单次静脉输注MuSCs就可显著改善小鼠的疾病指征,缓解结肠炎所引发的体重减轻、腹泻、便血、抑郁等症状,降低疾病活动指数。此外,小鼠结肠缩短情况也得到了改善。组织病理学检测结果也指示了MuSCs输注治疗后的小鼠肠壁增厚情况、隐窝损伤情况和炎症细胞浸润等也都相应得到了改善,结肠炎组织学评分出现下降。肠组织浸润的炎症巨噬细胞减少伴随着血清IL-6水平降低也都证实了MuSCs的抑炎性治疗效应。使用MuSCs上清液作为治疗制剂处理结肠炎小鼠也得到了相似的有益效果。然而,使用氯膦酸脂质体清除疾病小鼠体内巨噬细胞后却废除了干细胞的治疗性效应,表明了MuSCs的治疗性效应需要通过调控巨噬细胞来实现。进一步地研究发现MuSCs能够在巨噬细胞的分化成熟阶段给予其抑炎性的免疫记忆,提升抑炎因子的表达水平,削减LPS和IFN-γ刺激下的巨噬细胞炎性因子IL-1β和IL-6的产出。此外,MuSCs重编程的巨噬细胞还具有更高水平的PD-L1。通过细胞代谢比较,MuSCs重编程的巨噬细胞乳酸积累水平出现下降,且表现出更少的线粒体ROS和更高的膜电位水平。通过使用线粒体氧化磷酸化抑制剂寡霉素A废除了MuSCs对于炎症巨噬细胞IL-6表达的抑制与PD-L1表达的增高效应,进一步表明了MuSCs能够通过代谢重编程巨噬细胞,赋予其氧化磷酸化的代谢偏好,抑制巨噬细胞的炎症反应,诱导免疫细胞抑炎表型的生成。而IGF-2是MuSCs发挥免疫调节性功能的关键分子,敲低或中和IGF-2都废除了MuSCs所赋予成熟过程中的巨噬细胞氧化磷酸化的代谢偏好,使巨噬细胞丧失抑炎表型,恢复巨噬细胞对炎症因子的响应性。阻断IGF-2在MuSCs中的功能能够消除MuSCs对于以炎症巨噬细胞为主要致病性细胞群体的结肠炎治疗效应。MuSCs除了具有对固有免疫的调节功能外,还具备对适应性免疫的调控作用。将MuSCs与活化的脾细胞进行共培养能够抑制T细胞的增殖。使用i NOS抑制剂或i NOS敲除的MuSCs能够废除野生型MuSCs对于脾细胞增殖的抑制效应,证实了i NOS是MuSCs参与适应性免疫调控的关键分子,其可以通过产生高浓度的NO抑制活化T细胞的增殖。MuSCs的适应性免疫调控功能或许可以帮助缓解以T细胞为主要致病性细胞群体的自身免疫性疾病,通过抑制活化T细胞的增殖反应,减轻疾病的炎症损伤,恢复机体的免疫稳态。通过本课题的研究证实了MuSCs具有重要的免疫调控性功能,其可以分泌调节性因子影响免疫细胞的功能状态,通过分泌IGF-2调控巨噬细胞的表型、表达i NOS抑制T细胞的增殖,降低组织炎症反应,发挥有效的疾病治疗作用。干细胞的免疫调节性功能赋予了MuSCs除参与骨骼肌再生修复过程外的炎症性疾病治疗效应,进一步拓宽了MuSCs干细胞治疗的应用领域。