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因素，中風的患病率和與中風相關的社會經濟負擔預計會增加。

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

然而，由于時間窗狹窄，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例能夠存活且預后良好。此外，6%的接受tPA治療的缺血患者會出現有癥狀的腦內出血。因此，迫切需要具有更寬時間窗和更低出血風險的新治療策略。

基于干細胞療法正在成為治療中風患者功能恢復的理想候選藥物。間充質干細胞 (MSC) 是生物醫學研究中最常用的干細胞，因此將成為本綜述的重點。

間充質干細胞移植成為治療缺血性中風的理想出路！

間充質干細胞特性和來源

在1960年代后期，Friedenstein等人。首先在骨髓基質細胞 (BMSCs) 中發現了間充質干細胞 。后來發現間充質干細胞能夠分化為脂肪細胞、產生軟骨的軟骨細胞以及成骨細胞。除了骨髓，科學家們還從許多不同類型的組織中分離出間充質干細胞，例如臍帶基質細胞 (UMSC) 中的沃頓氏膠 (WJ)、臍帶血、脂肪來源的基質細胞 (ADSC) 以及牙齒組織。對間充質干細胞分化的進一步研究表明，這些細胞可以分化為肝細胞、心肌細胞和神經元樣細胞。

間充質干細胞已成為基于干細胞療法的一種有前途的細胞類型，因為它們存在于各種現成的供體組織中，例如牙髓和脂肪組織。間充質干細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元的能力，易于從骨髓中分離和擴增，并且在同種異體移植中具有較低的免疫排斥風險。許多動物研究證據表明，間充質干細胞移植可以減少梗塞體積、改善神經功能并促進內源性神經發生。

在這篇綜述中，我們將主要關注間充質干細胞在臨床前動物模型中發揮缺血性卒中后神經保護作用的潛在機制，并總結目前使用間充質干細胞治療缺血性卒中的臨床試驗。

間充質干細胞治療缺血性中風中的作用機制

間充質干細胞的作用機制分為兩個水平：涉及減少炎癥和免疫調節的外周水平，以及受血管生成、星形膠質細胞、神經發生、軸突和少突膠質細胞影響的中樞水平。

免疫調節和中風后炎癥

體內外檢測表明，研究人員在對缺氧性腦卒中神經元細胞和缺血性腦卒中動物模型進行研究后發現，MSCs還通過血管內皮生長因子（VEGF）信號通路降低了腫瘤壞死因子-α和NF-kB的表達。作為白細胞介素 6 (IL-6) 信號。NF-kB的抑制與MSC的抗炎和抗細胞凋亡作用相關。

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

對星形膠質細胞、小膠質細胞、少突膠質細胞和軸突的影響

在腦缺血的情況下，星形膠質細胞在模擬MSCs給藥時釋放神經營養因子和生長因子。這些因子包括胰島素樣生長因子1 (IGF-1)、VEGF、表皮生長因子 (EGF) 和堿性成纖維細胞生長因子 (bFGF) 。星形膠質細胞凋亡減弱，缺血誘導的水通道蛋白4上調被MSC正常化，這有助于維持腦梗塞后BBB的完整性。

MSCs減少TGFβ1在缺血區邊界的小膠質細胞/巨噬細胞中的表達，并促進星形膠質細胞中纖溶酶原激活物抑制劑1(PAI-1) 水平的下調。中風后，向內生長的tPA和抑制劑PAI-1與神經突重建有關。少突膠質細胞在缺血后的恢復中發揮重要作用。

增加神經發生

一項研究表明，將hBMSCs移植到MCAO大鼠同側腦實質中，可以增加缺血腦組織中BDNF、神經營養因子3（neurotrophin-3，NT-3）和VEGF的表達，減少梗死體積，改善神經功能。這些有益作用的機制可能是 SVZ和顆粒下區 (SGZ) 中神經元祖細胞的增殖增加、新生成神經細胞向缺血邊界區 (IBZ) 的遷移加速、細胞凋亡減少以及這些細胞向成熟細胞的分化增加神經元。

血管生成

BM-MSCs靜脈給藥導致血管生成生長因子以及神經營養因子按時間順序釋放，包括血管生成素、肝細胞生長因子（HGF）、BDNF、成纖維細胞生長因子-2（FGF-2）、IGF-1、中性粒細胞激活蛋白2 (NAP-2) 和 VEGF，以刺激中風后神經元生長和血管形成。這些生長因子和神經營養素都以旁分泌或自分泌的方式發揮作用，可以調節細胞的分化、增殖和存活。

間充質干細胞移植治療缺血性中風的臨床試驗

來自骨髓的細胞在安全性和初始療效方面顯示出巨大的前景。I期和II期的一些臨床試驗已經開始，使用源自間充質干細胞的細胞群（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10 days	ND	Withdrawn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01389453	China	II	UMSCs/Allogenicr	ND/M	IV/LP	1–2 weeks	100	Withdrawn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

早期結果顯示，靜脈注射MSCs不會引起明顯的不良反應，但可以改善功能測量，例如Barthel指數 (BI) 、美國國立衛生研究院中風評分 (NIHSS) 和改良的Rankin量表 (MRS) 。對缺血性腦卒中患者進行靜脈自體間充質干細胞移植的長期隨訪研究表明，未觀察到明顯的副作用，隨訪的MRS評分較對照組有所降低。

來自Lalu等人的薈萃分析表明間充質干細胞治療是安全的，但根據目前的臨床試驗，間充質干細胞與短暫發熱之間存在顯著關聯，因此需要進一步進行更大規模的對照臨床試驗并嚴格報告不良事件，以進一步確定MSC的安全性。自相矛盾的數據表明間充質干細胞注入可能無法改善功能的結果。與對照組相比，第180天的BI評分、MRS偏移分析、NIHSS評分或梗死體積變化均無顯著差異。這些研究使用自體MSCs，這些MSCs在MSCs移植前在培養中擴增。雖然沒有報告產品的副作用，但細胞在自體血清中被擴增，導致更快的細胞擴增并減少異質污染的擔憂。

目前，國外已有多家公司開展了基于干細胞技術的腦卒中治療產品開發。在前期的臨床實驗中，研究人員已經證實，CTX-DP和Multistem等分別來自不同的干細胞類型，例如人源永生化神經干細胞CTX0E03和異體骨髓來源成體干細胞，這兩種細胞治療產品在植入人體后均不存在相關不良反應，提示干細胞治療腦卒中療法具有較高的安全性。

2014年，Sanbio公司開發了經過遺傳修飾的間充質干細胞SB623細胞產品，它的I期和II期臨床試驗(NCT02448641，NCT01287936 和 NCT02416492)顯示，18例缺血性腦卒中患者在接受該產品治療后，顯著改善其運動功能，且耐受性良好，無安全相關問題出現。

2015年，Athersys公司開發的Multistem細胞產品-異體骨髓來源的干細胞，在126例缺血性腦卒中患者的靜脈移植實驗中顯示了良好的治療效果。該產品已于2016年獲得美國食品藥物管理局的批準，現已進入腦卒中治療的III期臨床試驗(NCT03545607，NCT01436487 和 NCT02961504)。

多項研究表明，無論是自體還是異體來源的間充質干細胞，相關臨床實驗均未發現受試者出現中樞神經系統異常細胞的過度生長或惡化;沒有證據表明，在相關干細胞輸注后，患者會出現腫瘤、感染等不良反應。這說明，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，也具有較高的安全性。研究發現，BMSCs對于患者缺血性腦卒中后功能修復機制是多因素作用的結果。

在早期階段，BMSCs通過釋放神經遞質、神經營養因子等物質保護病灶周圍的神經元、減輕炎癥反應、消除腦細胞水腫；隨后，BMSCs通過促進血管生成與重建、血腦屏障的重建來減輕腦水腫，并通過促進局部神經軸突的發芽來形成新的突觸聯系; 在后期階段，BMSCs通過激活腦組織內的原始干細胞來促進神經再生和軸突髓鞘再生。因此，基于BMSCs治療腦卒中的應用與開發方面，尚需要深入探討其治療機制。

我國在干細胞治療缺血性腦卒中的研究中，已有多篇文獻發表，亦證實了這種治療方法的安全性和有效性。但由于缺乏前期動物實驗基礎，納入臨床研究的實驗項目并不多見。

近日來，上海市東方醫院功能神經科開展了一項采用《自體骨髓間充質干細胞(ABMSCs)移植治療缺血性腦卒中后期功能障礙的臨床研究》，該項研究經過了前期缺血性腦卒中實驗動物的臨床實驗研究，已證實該種治療方法安全、有效。課題組利用其獨特的骨髓干細胞培養專利技術，能從腦卒中患者自體骨髓液中，分離培養BMSCs并用于臨床研究。

現在，該項研究方法已經通過醫院有關的學術和倫理批復，正在計劃籌備研究中。一旦該項目進入臨床研究階段，它將是我國第一項采用自體骨髓干細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福音。

結論和未來展望

總之，隨著世界干細胞治療腦卒中研究的不斷深入，我們有理由相信，將有干細胞產品獲批用于臨床治療腦卒中，到那時，患者因腦缺血而導致的肢體功能障礙將得到緩解和改善，人類壽命也會進一步延長。

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