腦卒中是全球僅次于缺血性心臟病的第二大死因。缺血性腦卒中(ischemic stroke,IS)占所有腦卒中患者的87%，且其發(fā)病率仍在上升。由于局灶性腦缺血引起的急性神經功能缺損，給大量患者帶來了不同程度的殘疾負擔。

目前，缺血性中風的治療方案很少。靜脈注射組織纖溶酶原激活劑（t-PA）可以使阻塞的血管再通。然而，這種治療受到時間窗短（≤4.5小時）和繼發(fā)性腦出血風險的限制。機械取栓（MT）可將治療時間窗延長至24小時，但這種特殊手術只能在少數有資質的醫(yī)院進行，需要經過嚴格的適應癥和禁忌癥篩選；只有少數患者可以接受MT治療。此外，康復治療只能帶來有限的功能改善；仍有大量永久性殘疾患者。因此，開發(fā)一種新的治療缺血性腦卒中的藥物勢在必行。

間充質干細胞治療缺血性腦卒中之前應該了解哪些問題

近20年來，干細胞療法在不同的中樞神經系統(tǒng)疾?。ㄈ缱陨砻庖咝阅X脊髓炎、脊髓損傷和腦卒中）中得到廣泛研究。干細胞有多種類型，包括胚胎干細胞、神經干細胞、造血干細胞和間充質干細胞。

近年來，大量研究證明應用間充質干細胞可以減少腦梗死缺血后的面積，促進神經功能的恢復。間充質干細胞在IS中的治療機制尚未完全明了，這可能與其神經元替代、神經發(fā)生、血管生成和抗炎作用有關。間充質干細胞產生的細胞外囊泡 (EV) 也可能在這一過程中發(fā)揮重要作用。大量的臨床前研究證明了它的安全性。

本文旨在綜述間充質干細胞治療缺血性腦卒中的進展。間充質干細胞治療缺血性腦卒中的機制涉及免疫調節(jié)、神經保護、血管生成和神經回路重建等。

此外，營養(yǎng)細胞因子、線粒體和細胞外囊泡（EVs）可能是間充質干細胞治療作用的主要介質。與單獨移植 MSCs相比，移植間充質干細胞衍生的EVs (MSCs-EVs) 可提供更好的抗IS神經保護作用。間充質干細胞治療可延長缺血性腦卒中的治療時間窗，腦卒中后7天內早期給藥可能是最佳治療時機。遞送常規(guī)包括腦室內、血管內、鼻內和腹膜內。這些數據支持了間充質干細胞治療可能是一種有前途的IS治療策略的觀點。而新技術的應用將促進IS的間充質干細胞治療。

間充質干細胞治療缺血性腦卒中的機制

免疫調節(jié)：干細胞可通過與先天性和適應性的免疫細胞相互作用，同時調節(jié)系統(tǒng)免疫反應，幫助修復受損腦組織。它還能降低外周免疫抑制，減弱炎癥反應，降低全身感染的發(fā)生率，并可能形成先天免疫類記憶反應，從而對急性炎癥提供長期的持續(xù)保護。 

神經保護：研究發(fā)現(xiàn)間充質干細胞移植后，MSCs直接釋放或增加內源性神經營養(yǎng)因子的釋放，如腦源性神經營養(yǎng)因子（BDNF）、神經生長因子（NGF）、神經膠質細胞源性神經營養(yǎng)因子（GDNF ）和堿性成纖維細胞生長因子 (bFGF) 以達到神經保護作用。

血管生成：干細胞可通過分泌促血管生成因子（包括直接（VEGF、bFGF、HGF、Ang-1）和間接（TGF-β、IL-3、IL-6、IL-8）促血管生成因子），分化為內皮細胞或血管平滑肌細胞，并作為血管周細胞參與側支重構。

神經回路重建：體內外研究均表明，干細胞可分化為內、中、外胚層系細胞，包括神經元、星形膠質細胞、少突膠質細胞、內皮細胞和血管平滑肌細胞等。這些成熟的細胞能夠融合并替代受損細胞、構成神經血管單元，維持中樞神經系統(tǒng)微環(huán)境的穩(wěn)態(tài)，并最終減少腦卒中后的神經功能缺陷。 

線粒體轉移：將健康的線粒體轉移到受損細胞可能是間充質干細胞治療缺血性中風的機制之一。

細胞外囊泡：間充質干細胞衍生的EVs（MSC-EVs）是由間充質干細胞分泌的球形細胞質成分，其中含有大量可溶性生物活性成分，如脂質、蛋白質、mRNA和微小RNA。它通過與靶細胞結合，將上述細胞成分和遺傳基因轉移到靶細胞中，從而調節(jié)靶細胞的活性和功能。作為 MSC 和受損細胞之間的關鍵信使，MSC-EV在MSC治療IS中發(fā)揮著重要作用。

綜上所述，免疫調節(jié)、神經保護、血管生成和神經回路重建可能是間充質干細胞治療IS的主要機制，而營養(yǎng)細胞因子的分泌、線粒體的轉移和細胞外囊泡的轉移可能是其治療IS的主要途徑。 MSCs作用 (圖1)。

該如何選擇什么類似的間充質干細胞治療缺血性腦卒中？

骨髓是第一個分離出MSC的組織。然而，骨髓中MSCs的產量很低。骨髓間充質干細胞（Bone marrow-derived MSCs，BM-MSCs）的增殖和分化潛能隨年齡增長而下降，需要侵入性骨髓穿刺獲得，這使得骨髓可能不是MSCs的最佳來源。此外，還從其他組織中分離出骨髓、MSCs，包括脂肪組織、胎盤、臍帶和牙髓。

成人脂肪組織中存在大量功能性間充質干細胞。脂肪來源的 MSCs (AD-MSCs) 可以通過脂肪組織的膠原酶消化獲得。與BM-MCS相比，AD-MSCs更容易獲得和培養(yǎng)足夠的自體移植物。人同種異體AD-MSC的免疫原性低于同種異體BM-MCS，而自體AD-MSC的免疫原性較低。由于其相當大的臨床轉化潛力，AD-MSCs 是除BM-MSCs之外IS中研究最多的MSCs。

研究表明，靜脈注射AD-MSCs與注射BM-MSCs具有相同的療效，AD-MSCs在減少梗死面積和改善神經功能方面更具優(yōu)勢。許多其他動物實驗也證明，IS后AD-MSC移植具有免疫調節(jié)作用、神經保護作用、血管生成作用、神經回路重建作用。

牙髓提供了一種可獲得的、無創(chuàng)的、高增殖潛力的間充質干細胞來源。研究表明，牙周膜干細胞 (PDLSCs) 比 DP-MSCs 更能促進腦缺血后神經功能的恢復。值得注意的是，最近的一項研究表明，人類 DP-MSCs 在體外分化為神經元后具有產生動作電位的能力。它們是否可以在 IS 動物模型中轉化為功能性神經元仍有待探索。

從臍帶血管周圍組織和沃頓膠質（臍帶血管周圍的粘液結締物質）中提取臍帶來源的間充質干細胞 (UC-MSC)。與胎盤一樣，臍帶作為產后廢物很容易獲得，不存在倫理問題。多項研究比較了臍帶來源的MSC、牙髓、骨髓和脂肪組織，發(fā)現(xiàn)臍帶來源的MSC具有更強的增殖活性。研究表明，UC-MSCs和胎盤來源的MSCs（PL-MSCs）可以減輕大鼠腦缺血后的神經功能缺損，其潛在機制與上述相似。

除了BM-MSCs，來自脂肪、牙髓、臍帶和胎盤的MSCs因其易于獲得和強大的擴展能力而成為最有希望用于臨床治療的MSCs類型。未來的研究還需要闡明不同來源的MSCs作用機制的一致性和差異性，以及哪種MSCs在IS中獲得最大療效和最小不良反應，從而確定最適合臨床應用的MSCs來源。

自體還是同種異體干細胞移植治療缺血性腦卒中好？

雖然自體MSCs是最安全的，但同種異體MSCs更有優(yōu)勢。

首先，自體MSCs需要較長的培養(yǎng)和擴增時間，限制了其在IS急性期的應用，而異體MSCs可以更快地從冰箱中獲得和擴增，從而避免了時間窗的延遲。

其次，IS患者通常服用抗血小板或抗凝藥物，應用自體MSCs可能導致繼發(fā)性出血。來自健康捐贈者的同種異體間充質干細胞沒有這樣的擔憂。

第三，年齡是影響MSCs生理特性的因素。研究表明，老年供體的 MSCs 增殖和分化能力下降，分泌 BDNF、VEGF 和胰島素樣生長因子 (IGF) 等營養(yǎng)物質的能力也受到影響。因為IS患者通常年齡較大，因此從年輕健康供體獲得的同種異體 MSCs 可能更有效。

間充質干細胞移植治療缺血性腦卒中的移植途徑有哪些？

實質內遞送

腦內移植可有效治療實驗性缺血性中風。將MSCs直接注入腦實質，可使病灶區(qū)的MSCs數量最多，腦外副作用較少，可能帶來最好的神經功能改善。對46篇文章的薈萃分析表明，不同的給藥途徑會影響MSCs治療IS的療效。腦內給藥效果最好，其次是動脈內給藥，最后是靜脈內給藥。

腦室內/鞘內給藥

腦室內或鞘內注射 MSCs 可通過腦脊液擴散至中樞神經系統(tǒng)的各個部位。林等將MSCs注射到IS大鼠腰椎脊髓鞘內發(fā)現(xiàn)，與靜脈注射相比，鞘內注射 MSCs 能有效遷移至梗死區(qū)，并能分化成神經元和星形膠質細胞，促進腦梗死大鼠運動功能的改善。

靜脈給藥

靜脈注射的優(yōu)點是避免了顱內侵犯，創(chuàng)傷小，操作簡單易行。許多MSCs治療IS的臨床前試驗均采用靜脈注射的方式取得了良好的效果，包括減少梗死體積和改善神經功能等。

動脈內分娩

動脈內注射是血管內給藥的另一種方法；大多數研究采用頸內動脈注射。動脈內注射既保留了微創(chuàng)血管內給藥的優(yōu)點，又可以繞過肺循環(huán)，提高病灶內MSCs的濃度。臨床試驗已經證明動脈內注射MSCs治療IS患者的有效性和安全性，因此動脈內注射可能是另一種合適的血管內途徑。

腹腔分娩

腹腔注射是一種較少使用的MSC管理方式。這種給藥方式會導致大量的MSCs聚集在腹腔內，而遷移到其他器官的MSCs數量很少。

鼻內給藥

鼻內途徑是一種新的干細胞移植途徑。經鼻移植的MSCs可以繞過鼻粘膜處的血腦屏障，然后通過嗅覺感覺神經進入大腦或通過腦脊液進一步轉移到顱內其他區(qū)域。洲等人報道經鼻給藥的MSCs在分娩后6小時到達梗死周圍區(qū)域，經鼻移植的MSCs可以縮小梗死體積，促進神經功能的恢復。

綜上所述，目前MSCs治療IS的研究中，腦實質內給藥、靜脈內給藥和動脈內給藥是應用最為廣泛的三種方式，不同的給藥方式各有優(yōu)缺點。表格1)。血管內注射可能是MSC給藥的合適途徑。鼻腔給藥作為一種新的干細胞移植方式，具有巨大的臨床應用潛力。未來的研究需要評估和比較不同給藥方式的安全性和有效性，以選擇最合適的給藥方式。

表格1：不同MSC移植方法的優(yōu)缺點。

航線	優(yōu)點	缺點	參考
實質內	最高歸巢率；低腦外副作用	侵襲性強；額外的腦組織損傷	[27 , 124]
腦室內/鞘內	允許遷移到 CNS 的不同部分；高歸巢率	侵入性	[126]
靜脈	低侵入性；操作簡單	外周組織停滯；肺栓塞	[128 , 129]
動脈內	低侵入性；相當大的歸巢率	微血管閉塞	[130 , 132]
腹膜內	低侵入性；高存活率	歸巢率低	[116 , 134]
鼻內	無創(chuàng)性；操作簡單；重復給藥	缺乏臨床試驗證據	[136–138]

間充質干細胞移植治療缺血性腦卒中的移植時機

由于不同研究的給藥方式、劑量、神經功能評價等不同，無法客觀得出最佳給藥時間。一項涉及141篇文章的薈萃分析將這些研究的給藥時間分為四組：0-6小時、12-24小時、2-7天和>7天。結果發(fā)現(xiàn)，與12-24小時組和>7天組相比，2-7天組的綜合神經功能評分明顯改善。

此外，0-6小時和2-7天之間沒有顯著差異，這表明IS后0-6小時和2-7天可能是給藥的最佳時間。一方面，IS后早期，局部腦組織缺氧缺能，炎癥反應強烈，導致MSCs存活率低。因此，IS后2-7天給藥可能會增加MSCs的存活率，使MSCs發(fā)揮更大的作用。

另一方面，0-6小時給予MSCs誘導的神經功能顯著改善可能與及時搶救缺血半暗帶神經元、早期干預炎癥細胞、激活炎癥級聯(lián)反應有關。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)，與其他組相比，0-6 小時給藥導致感覺運動結果的最顯著改善。因此，腦卒中后7天內及早給藥可能是治療的最佳時機。

間充質干細胞移植治療缺血性腦卒中的細胞劑量越多越好越好嗎？

MSC的劑量越大，獲益越大嗎？

林等在小鼠MCAO后24小時靜脈內注射1×10⁶和4×10⁶人UC-MSCs，發(fā)現(xiàn)高劑量的人UC-MSCs不會導致更顯著的梗塞面積減少。作者認為，這可能是由于靜脈注射大劑量的MSCs 后，大部分MSCs殘留在外周組織中，使得最終到達中樞神經系統(tǒng)的MSCs數量沒有預期的多。

間充質干細胞移植治療缺血性腦卒中的臨床試驗

大量臨床前數據證明了MSCs治療IS的可行性，干細胞治療的臨床應用也值得期待。多項臨床試驗證明了MSCs治療IS的有效性和安全性。最早的臨床試驗僅包括30名受試者，其中5名受試者在急性中風后5-7周接受了1×10⁸個MSCs^。在1年的觀察期內，這5名患者均未報告不良事件。且這5例患者的巴塞爾指數 (BI) 均有明顯改善，提示神經功能有一定改善。

李等招募了85名嚴重缺血性腦卒中患者。在5年隨訪期間，MSC治療組累積生存率更高，改良Rankin量表（mRS）評分較低（0-3）的患者更多，且無不良反應。

此外，Jaillard等人進行的一項隨機對照試驗。研究表明，盡管靜脈注射自體間充質干細胞并未改善BI、mRS和2年后美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表 (NIHSS)，但促進了運動功能評分的改善。

近年來，越來越多不同的臨床試驗顯示出多元化臨床轉化的可能性。Levy等人進行的I/II期臨床試驗。首次證明單次靜脈注射同種異體BM-MSC是安全有效的。隨訪期間出現(xiàn)的15種嚴重不良反應均與干細胞治療無關。此外，在第2階段靜脈注射150萬個細胞/千克同種異體MSC顯示BI評分和NIHSS評分有顯著改善。

鄧等進行了II期臨床試驗，首次評估鞘內輸注同種異體BM-MSCs治療IS的安全性和有效性。59名受試者每周接受四次同種異體BM-MSC鞘內輸注（1×10⁶細胞/公斤體重），主要是評估治療90天后的mRS評分和不良事件的發(fā)生情況。該項目仍在進行中。一些文獻也報道了修飾的MSCs治療IS的臨床試驗。

斯坦伯格等人將轉染Notch-1基因的BM-MSCsSB623細胞移植到18例慢性中風患者腦內；結果顯示，經過24個月的治療后，歐洲卒中量表 (ESS) 評分、NIHSS評分、Fugl-Meyer (FM) 總分和FM運動量表評分顯著改善。有一張間充質干細胞治療缺血性腦卒中患者的臨床試驗表（表3)。

Type of trial	Stroke type	Sample sizes	Cell type	Dose/single (S) or multiple (M)	Route	Time of adm. from stroke onset	Follow-up	Result	Reference
RCT	Acute IS	30	BM-MSCs/autologous	5 × 107/M	IV	4-5 weeks 7-9 weeks	1 year	Significant improvement in BI. No significant difference in NIHSS and MRI scan	[200]
RCT	Acute IS	85	BM-MSCs/autologous	5 × 107/M	IV	5 weeks 7 weeks	5 years	No significant side effects. Patients with mRS 0–3 significant increased	[201]
OL-PT	Chronic IS	12	BM-MSCs/autologous	0.6–1.6 × 108/S	IV	36–133 days	1 year	No side effects. Decreasing of infarct volume by>20% at 1 week	[210]
OL-PT	Subacute IS	11	BM-MSCs/autologous	85 × 106/S	IV	7–30 days	6 months	No side effects. Improvement in NIHSS, BI, and mRS	[211]
SB-CT	Acute IS	20	BM-MNCs/autologous	1.59 × 108/S	IA	5–9 days	180 days	No side effects. No significant differences in neurological function	[212]
OL-PT	Chronic IS	36	BM-MSCs/allogeneic	1.5 × 106/S	IV	>60 days	12 months	No side effects. Significant improvement in BI and NIHSS	[213]
OL-PT	Chronic IS	18	SB623 cells/allogeneic	2.5 × 106/S 5.0 × 106/S 10 × 106/S	IC	>60 days	24 months	All experienced at least 1 treatment-emergent adverse event. Significant improvements in NIHSS F-M and ESS	[205]
RCT	Subacute IS	31	BM-MNCs/autologous	1.0 × 106/S 3.0 × 106/S	IV	<2 weeks	2 years	No significant improvements in NIHSS, BI, and mRs. Significant improvements in motor function	[202]
OL-PT	Chronic IS	12	BM-MNCs/autologous	Not provided	IV	3-24 months	4 years	No side effects. Significant improvements in mBI at 156 and 208 weeks	[214]

討論

免疫調節(jié)、神經保護、血管生成和神經回路重建是間充質干細胞治療IS的主要機制。除旁分泌外，線粒體轉移或細胞外囊泡轉移也可能是MSCs發(fā)揮作用的主要途徑，MSC-EVs可能是MSCs治療IS的有效替代策略。

間充質干細胞治療延長了治療缺血性腦卒中的時間窗，腦卒中后7天內早期給藥可能是治療的最佳時機。雖然應用血管內注射MSCs可能是IS的適當治療方法，但可能需要更多的努力來確定潛在的不良反應。通過鼻內途徑遞送MSCs也可能是一種很有前途的MSCs移植方式。

此外，需要研究用MSCs治療的最佳劑量。此外，有許多不同的治療策略可以優(yōu)化MSCs的療效；研究人員應該在這方面開展臨床試驗，以期在未來實現(xiàn)更好的臨床轉化。

未來發(fā)展方向

間充質干細胞干預腦卒中逐漸被國家重視

近幾年來，國內外相繼發(fā)表的研究成果不斷肯定了間充質干細胞在干預腦卒中領域的潛力。間充質干細胞用于缺血性腦卒中也吸引了大量的研究學者。僅僅在中國知網數據庫中粗略的檢索就能檢索到191項關于間充質干細胞用于缺血性腦卒中的研究，而這些研究也只是眾多數據庫中的冰山一角。

在國家層面，也已將干細胞干預腦卒中項目納入了“干細胞及轉化研究”重點專項計劃，并獲得了由國家財政經費撥款的大力支持。同時，由國家藥品監(jiān)督管理局藥品審批中心數據顯示，其中用于缺血性腦卒中的間充質干細胞新藥已經獲得了臨床試驗默示許可（受理號：JXSL1900126）。

結論

綜上所述，間充質干細胞移植為缺血性腦卒中的治療提供了希望。進一步研究其作用機制，優(yōu)化其治療策略，將為間充質干細胞治療的臨床轉化打下堅實的基礎。

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