近年來，間充質(zhì)干細(xì)胞在中風(fēng)治療中的臨床應(yīng)用有序開展。5 款基于中風(fēng)的間充質(zhì)干細(xì)胞新藥 IND 已在中國獲批，部分項目已進(jìn)入 II 期臨床階段。隨著臨床試驗的發(fā)展，中國有望迎來間充質(zhì)干細(xì)胞治療中風(fēng)的時代。

那么，間充質(zhì)干細(xì)胞治療中風(fēng)的原理是什么？是否有使用間充質(zhì)干細(xì)胞治療中風(fēng)的臨床數(shù)據(jù)？

最近，發(fā)表在“Molecular Neurobiology”上的一篇題為“Paracrine Effects of Mesenchymal Stem Cells in Ischemic Stroke: Opportunities and Challenges“的新綜述闡述了干細(xì)胞在治療缺血性中風(fēng)方面的新進(jìn)展。今天，我們將根據(jù)這些文獻(xiàn)來了解它。

01 治療中風(fēng)需要與時間賽跑

眾所周知，盡管醫(yī)學(xué)領(lǐng)域取得了發(fā)展和進(jìn)步，但中風(fēng)仍然是全球死亡和殘疾的主要原因。中國缺血性中風(fēng)的區(qū)域分布如下圖所示。黑龍江、吉林、云南、西藏等地區(qū)發(fā)病率較高。

中風(fēng)，又稱“腦卒中”，缺血性腦卒中導(dǎo)致死亡的主要原因是腦組織缺氧和缺少葡萄糖。腦組織進(jìn)行無氧糖酵解促進(jìn)乳酸積累和酸中毒，導(dǎo)致腦細(xì)胞中的線粒體腫脹，出現(xiàn)功能障礙，細(xì)胞內(nèi) Ca2+ 超載，導(dǎo)致體內(nèi)活性氧過多，從而引起缺血性級聯(lián)反應(yīng)。

通過釋放 TNF-β，IL-6，IL-12 等炎癥細(xì)胞因子破壞血腦屏障，引起血管源性水腫，使外周炎癥細(xì)胞進(jìn)入腦實質(zhì)，導(dǎo)致神經(jīng)元死亡。除了影響缺血區(qū)的神經(jīng)元外，缺血區(qū)的星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞也會受到相應(yīng)的損傷。

目前，在中風(fēng)癥狀出現(xiàn)后 4.5 小時內(nèi)使用組織凝血酶原激活劑（t-PA）進(jìn)行血管再通是唯一被 FDA 批準(zhǔn)用于急性缺血性中風(fēng)治療的藥物。在這個狹窄的治療窗口之外，靜脈注射 t-PA，尤其是延遲溶栓，會增加水腫、顱內(nèi)出血（ICH）和出血性轉(zhuǎn)化（HT）并發(fā)癥的風(fēng)險。因此，缺血性中風(fēng)發(fā)生后，最需要的是開發(fā)新的治療策略，以降低死亡率并恢復(fù)神經(jīng)功能缺陷。一些研究表明，基于干細(xì)胞的治療可能是擴(kuò)大治療窗口的答案（如下圖所示）。

02 間充質(zhì)干細(xì)胞治療中風(fēng)的機(jī)制

在過去的二十年里，干細(xì)胞治療已被確立為一種很有前途的治療策略。間充質(zhì)干細(xì)胞具有顯著的可塑性和獨特的特性，是治療中風(fēng)的理想細(xì)胞。越來越多的證據(jù)表明，MSCs 的治療潛力與 MSC 衍生的分泌體和外泌體等產(chǎn)物密切相關(guān)，以促進(jìn)內(nèi)源性再生潛力并恢復(fù)中風(fēng)后失去的神經(jīng)元功能。接下來，將介紹間充質(zhì)干細(xì)胞治療中風(fēng)的三種機(jī)制。

機(jī)制一：修筑機(jī)體的“軍隊”

MSCs 可以分泌血管生成因子，如血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）、胰島素樣生長因子 1（IGF-1）、血管生成素-1（Ang-1）、Ang-2 和 IL-6，用于促進(jìn)血管再生，存活神經(jīng)元的神經(jīng)活性以及軸突再生長的能力。

其中，VEGF 可以調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移、出芽活性以及未成熟血管的形成。Ang-1 與內(nèi)皮細(xì)胞上的 Tie-2 受體相互作用，磷酸化 Tie-2 本身，并最終通過 Ang1-Tie2 信號軸促進(jìn)新血管的成熟和穩(wěn)定。

其次，MSC 還可以通過介導(dǎo) Trk 受體與神經(jīng)營養(yǎng)因子（如 NGF 和 BDNF）之間的相互作用和激活 PI3K/Akt 信號通路來促進(jìn)神經(jīng)元的存活。

機(jī)制二：MSC 的“法寶”——細(xì)胞外囊泡（EV）

除了通過 MSCs 分泌的可溶性因子進(jìn)行經(jīng)典的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)外，細(xì)胞外囊泡（EV）也發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。EV 通常根據(jù)其大小和來源分為外泌體、微泡（MV）和凋亡小體。

外泌體是最小的 EV，直徑為 30-150 納米。它由質(zhì)膜通過內(nèi)體途徑產(chǎn)生，然后形成細(xì)胞內(nèi)囊泡，通過胞吐作用釋放到細(xì)胞外空間；MV，也稱為胞外體或脫落囊泡，是由質(zhì)膜直接向外出芽產(chǎn)生的膜囊泡，大小從 100 nm 到 1 μm 不等，取決于不同的來源；凋亡小體是由凋亡細(xì)胞產(chǎn)生的一種 EV，大小從 1-5 μm 不等，包裹著死亡細(xì)胞的碎片。EV 的生物合成和釋放可能受到各種細(xì)胞外刺激的影響，包括缺氧。

一項體外研究表明，與正常氧氣條件下的 EV 相比，缺氧條件下的 MSC-EV 表現(xiàn)出血管形成管增加，并且這種血管生成特性主要由 EV 介導(dǎo)，而不是其他可溶性因子介導(dǎo)。靜脈注射這些 EV 可以緩解缺血性中風(fēng)小鼠的神經(jīng)功能缺損，減少梗塞體積，并增加缺血紋狀體和皮質(zhì)的微血管長度。

機(jī)制三：減少外來“入侵者”的傷害

有研究表明，間充質(zhì)干細(xì)胞可抑制細(xì)胞毒性 T 細(xì)胞的活化和增殖，增強(qiáng)調(diào)節(jié)性 T 細(xì)胞的增殖和功能，抑制 B 細(xì)胞的增殖及功能，抑制自然殺傷細(xì)胞的增殖與功能，抑制樹突狀細(xì)胞的成熟表型和活化。

這樣一來，MSC 可以減少炎癥反應(yīng)的產(chǎn)生，從而在一定程度上保護(hù)血腦屏障免受侵襲。

此外，間充質(zhì)干細(xì)胞還可以通過分泌多種分子抑制細(xì)胞凋亡和保護(hù)正常腦細(xì)胞，包括 BCL-2、VEGF、HGF、IGF-1、STC1，以及 TGF-β、FGF 和粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子（GM-CSF）。

此外，間充質(zhì)干細(xì)胞除了直接抑制細(xì)胞凋亡外，還可以通過下調(diào) Bax、Fas 和 caspase3 蛋白的表達(dá)和上調(diào) Bcl-2 的表達(dá)來改善缺血/再灌注損傷。間充質(zhì)干細(xì)胞對氧化應(yīng)激損傷也有很強(qiáng)的抵抗力。MSCs 除了可以促進(jìn)內(nèi)源性抗氧化防御和清除自由基外，還可以通過改變線粒體生物能學(xué)、為受損細(xì)胞提供功能性線粒體以及通過分泌抗氧化因子（包括去乙酰化酶）抑制 ROS 進(jìn)行免疫調(diào)節(jié)來發(fā)揮其抗氧化作用。

03 間充質(zhì)干細(xì)胞治療腦卒中的成功案例分享

2017 年，研究團(tuán)隊對 12 名缺血性中風(fēng)患者進(jìn)行了一項實驗。將患者分為兩組：接受靜脈自體體外培養(yǎng)間充質(zhì)干細(xì)胞的患者（MSC 組）和未接受靜脈自體體外培養(yǎng)間充質(zhì)干細(xì)胞的患者（對照組）。自細(xì)胞移植之日起隨訪 4 年。

這項研究的結(jié)果表明，在四年的隨訪基礎(chǔ)上，靜脈注射間充質(zhì)干細(xì)胞可以改善缺血性中風(fēng)患者的神經(jīng)功能，且體外培養(yǎng)和擴(kuò)增的間充質(zhì)干細(xì)胞靜脈移植是安全的，在此期間沒有死亡或并發(fā)癥。

2022 年 7 月，Oh Young-Bang 團(tuán)隊發(fā)表了一項臨床試驗，題為“Circulating Extracellular Vesicles in Stroke Patients Treated With Mesenchymal Stem Cells: A Biomarker Analysis of a Randomized Trial”。

在這項前瞻性隨機(jī)對照試驗中，缺血性中風(fēng)患者以 2:1 的比例接受自體 MSC 靜脈注射（MSC組，n=39）或標(biāo)準(zhǔn)治療（對照組，n=15），并隨訪 3 個月。在間充質(zhì)干細(xì)胞治療前后采集連續(xù)樣本，詳細(xì)評估患者的擴(kuò)散張量圖像、靜息狀態(tài)功能性磁共振成像和神經(jīng)可塑性。

這項臨床試驗首次表明，間充質(zhì)干細(xì)胞可以顯著增加缺血性中風(fēng)患者的循環(huán) EVs，這與運動功能改善和磁共振成像可塑性指數(shù)顯著相關(guān)。

盡管最近 MSC 及其衍生物在缺血性中風(fēng)模型中的治療潛力和潛在機(jī)制方面取得了重大進(jìn)展，但臨床應(yīng)用的許多問題仍有待回答。目前，MSC及 其衍生物在中風(fēng)治療中的臨床應(yīng)用仍面臨許多挑戰(zhàn)。

MSCs 的分離純化技術(shù)，MSCs 的擴(kuò)增，條件培養(yǎng)基（CM）的濃度、儲存，如何進(jìn)一步優(yōu)化給藥的體積、劑量、時間和給藥途徑等都是目前面臨的問題。這些問題需要更多的研究來提供優(yōu)化的治療方案。

但不可否認(rèn)的是，干細(xì)胞治療給中風(fēng)患者帶來了新的希望。相信隨著干細(xì)胞的不斷發(fā)展，干細(xì)胞領(lǐng)域一定會在醫(yī)學(xué)上開辟一條新的道路，緩解更多人的痛苦，帶來新的明天！

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