介紹

腦卒中是一種死亡率和致殘率都很高的重大疾病。鑒于目前人口老齡化和潛在的危險(xiǎn)因素，中風(fēng)的患病率和與中風(fēng)相關(guān)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)預(yù)計(jì)會(huì)增加。

在過(guò)去十年中，腦卒中的預(yù)防和治療策略都取得了重大進(jìn)展。然而，目前的療法仍不能充分改善疾病的結(jié)果，可能并不適用于所有患者。例如，缺血性中風(fēng)約占所有中風(fēng)事件的80%。在4.5小時(shí)內(nèi)添加重組組織纖溶酶原激活劑 (rtPA) 的靜脈溶栓是FDA批準(zhǔn)的唯一治療急性缺血性中風(fēng)的藥物。

然而，由于時(shí)間窗狹窄，這種治療只能適用于5%或更少的缺血性腦卒中患者。即使采用有效的溶栓治療，1000例中也只有55例能夠存活且預(yù)后良好。此外，6%的接受tPA治療的缺血患者會(huì)出現(xiàn)有癥狀的腦內(nèi)出血。因此，迫切需要具有更寬時(shí)間窗和更低出血風(fēng)險(xiǎn)的新治療策略。

基于干細(xì)胞療法正在成為治療中風(fēng)患者功能恢復(fù)的理想候選藥物。間充質(zhì)干細(xì)胞 (MSC) 是生物醫(yī)學(xué)研究中最常用的干細(xì)胞，因此將成為本綜述的重點(diǎn)。

間充質(zhì)干細(xì)胞特性和來(lái)源

在1960年代后期，F(xiàn)riedenstein等人。首先在骨髓基質(zhì)細(xì)胞 (BMSCs) 中發(fā)現(xiàn)了間充質(zhì)干細(xì)胞 。后來(lái)發(fā)現(xiàn)間充質(zhì)干細(xì)胞能夠分化為脂肪細(xì)胞、產(chǎn)生軟骨的軟骨細(xì)胞以及成骨細(xì)胞。除了骨髓，科學(xué)家們還從許多不同類(lèi)型的組織中分離出間充質(zhì)干細(xì)胞，例如臍帶基質(zhì)細(xì)胞 (UMSC) 中的沃頓氏膠 (WJ)、臍帶血、脂肪來(lái)源的基質(zhì)細(xì)胞 (ADSC) 以及牙齒組織。對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞分化的進(jìn)一步研究表明，這些細(xì)胞可以分化為肝細(xì)胞、心肌細(xì)胞和神經(jīng)元樣細(xì)胞。

間充質(zhì)干細(xì)胞已成為基于干細(xì)胞療法的一種有前途的細(xì)胞類(lèi)型，因?yàn)樗鼈兇嬖谟诟鞣N現(xiàn)成的供體組織中，例如牙髓和脂肪組織。間充質(zhì)干細(xì)胞展示了一些吸引大量研究興趣的特性。例如，它們具有分化成神經(jīng)元的能力，易于從骨髓中分離和擴(kuò)增，并且在同種異體移植中具有較低的免疫排斥風(fēng)險(xiǎn)。許多動(dòng)物研究證據(jù)表明，間充質(zhì)干細(xì)胞移植可以減少梗塞體積、改善神經(jīng)功能并促進(jìn)內(nèi)源性神經(jīng)發(fā)生。

在這篇綜述中，我們將主要關(guān)注間充質(zhì)干細(xì)胞在臨床前動(dòng)物模型中發(fā)揮缺血性卒中后神經(jīng)保護(hù)作用的潛在機(jī)制，并總結(jié)目前使用間充質(zhì)干細(xì)胞治療缺血性卒中的臨床試驗(yàn)。

間充質(zhì)干細(xì)胞治療缺血性中風(fēng)中的作用機(jī)制

間充質(zhì)干細(xì)胞的作用機(jī)制分為兩個(gè)水平：涉及減少炎癥和免疫調(diào)節(jié)的外周水平，以及受血管生成、星形膠質(zhì)細(xì)胞、神經(jīng)發(fā)生、軸突和少突膠質(zhì)細(xì)胞影響的中樞水平。

免疫調(diào)節(jié)和中風(fēng)后炎癥

體內(nèi)外檢測(cè)表明，研究人員在對(duì)缺氧性腦卒中神經(jīng)元細(xì)胞和缺血性腦卒中動(dòng)物模型進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，MSCs還通過(guò)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）信號(hào)通路降低了腫瘤壞死因子-α和NF-kB的表達(dá)。作為白細(xì)胞介素 6 (IL-6) 信號(hào)。NF-kB的抑制與MSC的抗炎和抗細(xì)胞凋亡作用相關(guān)。

人臍帶血間充質(zhì)干細(xì)胞顯著減弱梗塞和血清中IL-23和IL-17的表達(dá), 減少了梗塞面積，減輕了大腦中動(dòng)脈閉塞 (MCAO) 模型的神經(jīng)功能缺損。

對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞和軸突的影響

在腦缺血的情況下，星形膠質(zhì)細(xì)胞在模擬MSCs給藥時(shí)釋放神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子和生長(zhǎng)因子。這些因子包括胰島素樣生長(zhǎng)因子1 (IGF-1)、VEGF、表皮生長(zhǎng)因子 (EGF) 和堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子 (bFGF) 。星形膠質(zhì)細(xì)胞凋亡減弱，缺血誘導(dǎo)的水通道蛋白4上調(diào)被MSC正常化，這有助于維持腦梗塞后BBB的完整性。

MSCs減少TGFβ1在缺血區(qū)邊界的小膠質(zhì)細(xì)胞/巨噬細(xì)胞中的表達(dá)，并促進(jìn)星形膠質(zhì)細(xì)胞中纖溶酶原激活物抑制劑1(PAI-1) 水平的下調(diào)。中風(fēng)后，向內(nèi)生長(zhǎng)的tPA和抑制劑PAI-1與神經(jīng)突重建有關(guān)。少突膠質(zhì)細(xì)胞在缺血后的恢復(fù)中發(fā)揮重要作用。

增加神經(jīng)發(fā)生

一項(xiàng)研究表明，將hBMSCs移植到MCAO大鼠同側(cè)腦實(shí)質(zhì)中，可以增加缺血腦組織中BDNF、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子3（neurotrophin-3，NT-3）和VEGF的表達(dá)，減少梗死體積，改善神經(jīng)功能。這些有益作用的機(jī)制可能是 SVZ和顆粒下區(qū) (SGZ) 中神經(jīng)元祖細(xì)胞的增殖增加、新生成神經(jīng)細(xì)胞向缺血邊界區(qū) (IBZ) 的遷移加速、細(xì)胞凋亡減少以及這些細(xì)胞向成熟細(xì)胞的分化增加神經(jīng)元。

血管生成

BM-MSCs靜脈給藥導(dǎo)致血管生成生長(zhǎng)因子以及神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子按時(shí)間順序釋放，包括血管生成素、肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子（HGF）、BDNF、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子-2（FGF-2）、IGF-1、中性粒細(xì)胞激活蛋白2 (NAP-2) 和 VEGF，以刺激中風(fēng)后神經(jīng)元生長(zhǎng)和血管形成。這些生長(zhǎng)因子和神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)素都以旁分泌或自分泌的方式發(fā)揮作用，可以調(diào)節(jié)細(xì)胞的分化、增殖和存活。

間充質(zhì)干細(xì)胞移植治療缺血性中風(fēng)的臨床試驗(yàn)

來(lái)自骨髓的細(xì)胞在安全性和初始療效方面顯示出巨大的前景。I期和II期的一些臨床試驗(yàn)已經(jīng)開(kāi)始，使用源自間充質(zhì)干細(xì)胞的細(xì)胞群（表1）。

NCT	Country	Phase	Cell Source/ Autologous or allogenicr	Doses/Single(S) or multiple(M)	Route	Time from stroke onset	Sample cases	Current status
00875654	France	II	MSCs/Autologous	ND/ND	IV	<6 weeks	30	Completed
01091701	Malaysia	I/II	MSCs/Allogenicr	2 × 106/S	IV	<10 days	ND	Withdrawn
01297413	USA	I/II	BMSCs/Allogenicr	0.5–1.5 × 106/S	IV	>24 weeks	38	Not yet recruiting
01389453	China	II	UMSCs/Allogenicr	ND/M	IV/LP	1–2 weeks	100	Withdrawn
01461720	Malaysia	II	BMSCs/Autologous	ND/ND	IV	2–8 weeks	50	Unknown
01468064	China	I/II	BMSCs/Autologous	2.5 × 106/M	IV	<1 week	20	Recruiting
01678534	Spain	II	ADSCs/Allogenicr	1 × 106/S	IV	<2 weeks	20	Recruiting
01714167	China	I	BMSCs/Autologous	2–4 × 106/ND	IC	3–60 months	30	Unknown
01716481	Korea	III	MSCs/Autologous	ND/ND	IV	<90 days	60	Recruiting
01849887	USA	I	BMSCs/Allogenicr	ND/ND	IV	ND	ND	Withdrawn
01922908	USA	I/II	BMSCs/Allogenicr	ND/S	IV	3–10 days	48	Not yet recruiting
02378974	Korea	I/II	UMSCs/Allogenicr	2 × 108/M	IV	<1 week	18	Not yet recruiting
02425670	India	II	BMSCs/Autologous	3–50 × 107/ND	IV	7–30 days	120	completed
02564328	China	I	BMSCs/Autologous	ND/ND	IV	6–60 months	40	Recruiting
02580019	China	II	UMSCs/Allogenicr	2 × 107/S	IV	<12 weeks	2	Not yet recruiting
02849613	Europe	II/III	ADSCs/Allogenicr	ND/ND	IV	1–4 days	400	Recruiting
03176498	China	I/II	UMSCs/Allogenicr	ND/M	IV	ND	40	Not yet recruiting
03186456	China	I	UMSCs/Allogenicr	0.5–1 × 106/M	IV	<2 weeks	40	Not yet recruiting
03356821	Netherlands	I/II	BMSCs/Allogenicr	5 × 107/S	Nasal	<7 days	10	Not yet recruiting

早期結(jié)果顯示，靜脈注射MSCs不會(huì)引起明顯的不良反應(yīng)，但可以改善功能測(cè)量，例如Barthel指數(shù) (BI) 、美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院中風(fēng)評(píng)分 (NIHSS) 和改良的Rankin量表 (MRS) 。對(duì)缺血性腦卒中患者進(jìn)行靜脈自體間充質(zhì)干細(xì)胞移植的長(zhǎng)期隨訪研究表明，未觀察到明顯的副作用，隨訪的MRS評(píng)分較對(duì)照組有所降低。

來(lái)自Lalu等人的薈萃分析表明間充質(zhì)干細(xì)胞治療是安全的，但根據(jù)目前的臨床試驗(yàn)，間充質(zhì)干細(xì)胞與短暫發(fā)熱之間存在顯著關(guān)聯(lián)，因此需要進(jìn)一步進(jìn)行更大規(guī)模的對(duì)照臨床試驗(yàn)并嚴(yán)格報(bào)告不良事件，以進(jìn)一步確定MSC的安全性。自相矛盾的數(shù)據(jù)表明間充質(zhì)干細(xì)胞注入可能無(wú)法改善功能的結(jié)果。與對(duì)照組相比，第180天的BI評(píng)分、MRS偏移分析、NIHSS評(píng)分或梗死體積變化均無(wú)顯著差異。這些研究使用自體MSCs，這些MSCs在MSCs移植前在培養(yǎng)中擴(kuò)增。雖然沒(méi)有報(bào)告產(chǎn)品的副作用，但細(xì)胞在自體血清中被擴(kuò)增，導(dǎo)致更快的細(xì)胞擴(kuò)增并減少異質(zhì)污染的擔(dān)憂。

目前，國(guó)外已有多家公司開(kāi)展了基于干細(xì)胞技術(shù)的腦卒中治療產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。在前期的臨床實(shí)驗(yàn)中，研究人員已經(jīng)證實(shí)，CTX-DP和Multistem等分別來(lái)自不同的干細(xì)胞類(lèi)型，例如人源永生化神經(jīng)干細(xì)胞CTX0E03和異體骨髓來(lái)源成體干細(xì)胞，這兩種細(xì)胞治療產(chǎn)品在植入人體后均不存在相關(guān)不良反應(yīng)，提示干細(xì)胞治療腦卒中療法具有較高的安全性。

2014年，Sanbio公司開(kāi)發(fā)了經(jīng)過(guò)遺傳修飾的間充質(zhì)干細(xì)胞SB623細(xì)胞產(chǎn)品，它的I期和II期臨床試驗(yàn)(NCT02448641，NCT01287936 和 NCT02416492)顯示，18例缺血性腦卒中患者在接受該產(chǎn)品治療后，顯著改善其運(yùn)動(dòng)功能，且耐受性良好，無(wú)安全相關(guān)問(wèn)題出現(xiàn)。

2015年，Athersys公司開(kāi)發(fā)的Multistem細(xì)胞產(chǎn)品-異體骨髓來(lái)源的干細(xì)胞，在126例缺血性腦卒中患者的靜脈移植實(shí)驗(yàn)中顯示了良好的治療效果。該產(chǎn)品已于2016年獲得美國(guó)食品藥物管理局的批準(zhǔn)，現(xiàn)已進(jìn)入腦卒中治療的III期臨床試驗(yàn)(NCT03545607，NCT01436487 和 NCT02961504)。

多項(xiàng)研究表明，無(wú)論是自體還是異體來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)胞，相關(guān)臨床實(shí)驗(yàn)均未發(fā)現(xiàn)受試者出現(xiàn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)異常細(xì)胞的過(guò)度生長(zhǎng)或惡化;沒(méi)有證據(jù)表明，在相關(guān)干細(xì)胞輸注后，患者會(huì)出現(xiàn)腫瘤、感染等不良反應(yīng)。這說(shuō)明，注射BMSCs治療缺血性腦卒中，在顯著改善患者功能障礙的同時(shí)，也具有較高的安全性。研究發(fā)現(xiàn)，BMSCs對(duì)于患者缺血性腦卒中后功能修復(fù)機(jī)制是多因素作用的結(jié)果。

在早期階段，BMSCs通過(guò)釋放神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子等物質(zhì)保護(hù)病灶周?chē)纳窠?jīng)元、減輕炎癥反應(yīng)、消除腦細(xì)胞水腫；隨后，BMSCs通過(guò)促進(jìn)血管生成與重建、血腦屏障的重建來(lái)減輕腦水腫，并通過(guò)促進(jìn)局部神經(jīng)軸突的發(fā)芽來(lái)形成新的突觸聯(lián)系; 在后期階段，BMSCs通過(guò)激活腦組織內(nèi)的原始干細(xì)胞來(lái)促進(jìn)神經(jīng)再生和軸突髓鞘再生。因此，基于BMSCs治療腦卒中的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)方面，尚需要深入探討其治療機(jī)制。

我國(guó)在干細(xì)胞治療缺血性腦卒中的研究中，已有多篇文獻(xiàn)發(fā)表，亦證實(shí)了這種治療方法的安全性和有效性。但由于缺乏前期動(dòng)物實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，納入臨床研究的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目并不多見(jiàn)。

近日來(lái)，上海市東方醫(yī)院功能神經(jīng)科開(kāi)展了一項(xiàng)采用《自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(ABMSCs)移植治療缺血性腦卒中后期功能障礙的臨床研究》，該項(xiàng)研究經(jīng)過(guò)了前期缺血性腦卒中實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的臨床實(shí)驗(yàn)研究，已證實(shí)該種治療方法安全、有效。課題組利用其獨(dú)特的骨髓干細(xì)胞培養(yǎng)專(zhuān)利技術(shù)，能從腦卒中患者自體骨髓液中，分離培養(yǎng)BMSCs并用于臨床研究。

現(xiàn)在，該項(xiàng)研究方法已經(jīng)通過(guò)醫(yī)院有關(guān)的學(xué)術(shù)和倫理批復(fù)，正在計(jì)劃籌備研究中。一旦該項(xiàng)目進(jìn)入臨床研究階段，它將是我國(guó)第一項(xiàng)采用自體骨髓干細(xì)胞治療缺血性腦卒中的臨床研究，這必將為腦卒中患者帶來(lái)福音。

結(jié)論和未來(lái)展望

總之，隨著世界干細(xì)胞治療腦卒中研究的不斷深入，我們有理由相信，將有干細(xì)胞產(chǎn)品獲批用于臨床治療腦卒中，到那時(shí)，患者因腦缺血而導(dǎo)致的肢體功能障礙將得到緩解和改善，人類(lèi)壽命也會(huì)進(jìn)一步延長(zhǎng)。

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