謝 帆 綜述，湯永紅 審校

在過去的50 年里，關于缺血性腦卒中的治療進行了大量臨床前和臨床試驗，很少有藥物是有效的保護或修復受損的中樞神經(jīng)系統(tǒng)。然而，近10 年的研究都強烈推薦，細胞移植治療各種中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾?。òX卒中）可能促進功能恢復。多種細胞類型研究表明，作為細胞源植入中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的動物模型后，包括胚胎干細胞，神經(jīng)干細胞，臍帶血單核細胞，誘導式多能干細胞（iPS細胞）和BMSC，可以在缺血后組織中生存，減輕神經(jīng)元損傷，修復神經(jīng)功能［1-3］。其中，BMSC 可能最具潛力，因為其可以從患者體內獲得并不造成倫理或免疫困難。BMSC 是一種多潛能的非造血干細胞，具有自我增值、多系分化、免疫調節(jié)、歸巢擴散能力，能分化成脂肪、骨、軟骨，也可以分化為于胚胎無關的組織，包括神經(jīng)細胞［4］。植入人工支架于受損部位能支持BMSC遷移，促進缺血性腦的修復和再生［5］。神經(jīng)營養(yǎng)因子可大大提高BMSC 的遷移或到支架的侵襲，在缺血性腦損傷慢性期提供以后的再生潛力［6］。特別是粒細胞集落刺激因子（GCSF），可通過促進BMC遷移至缺血性腦加強神經(jīng)和血管生成［7］。BMSC移植與其他先進技術科學、合理的融合以治療缺血性腦卒中，為治療提供新方向，為卒中患者帶來新希望。

1 骨髓間充質干細胞治療缺血性腦卒中的基礎科學研究

1.1 BMSC 的神經(jīng)再生、修復作用越來越多的證據(jù)表明，移植的BMSC 向受損的中樞神經(jīng)系統(tǒng)組織遷移，促進腦梗死后運動功能的恢復。最近的研究表明，BMSC還能改善由于慢性腦缺血導致的認知功能障礙［8］?，F(xiàn)在，BMSC被認為是通過分化成神經(jīng)細胞和產(chǎn)生各種細胞因子或生長因子，搶救和修復受損的中樞神經(jīng)系統(tǒng)；也可能通過釋放一些神經(jīng)保護或神經(jīng)營養(yǎng)因子和抑制炎癥反應來支持宿主神經(jīng)細胞的生存［9-10］。在一定實驗條件下，他們可以修改自己的基因表達譜，分化成神經(jīng)元細胞［11］。因此，BMSC 本身能表達相關基因的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質細胞。當BMSC與公開的神經(jīng)元興奮性氨基酸（谷氨酸）共同培養(yǎng)時，能顯著地增加可溶性神經(jīng)保護因子的釋放，如神經(jīng)生長因子和腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子，修復神經(jīng)細胞損傷［12］。BMSC能顯著促進背根神經(jīng)節(jié)的軸突生長,明顯促進神經(jīng)元突觸在大腦和脊髓的延伸，增強梗塞周圍區(qū)域的幸存皮層神經(jīng)元的軸突發(fā)芽［13］。Chiba等［14］提出，BMSC 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)表現(xiàn)出旁觀者機制，通過釋放營養(yǎng)分子，拯救神經(jīng)元，并促進當?shù)氐纳窠?jīng)前體細胞增殖和成熟，它們對小膠質細胞和星形膠質細胞可以有抗炎和抗增殖作用，保護神經(jīng)微環(huán)境。根據(jù)這些觀察，BMSC可以通過多種機制由異質細胞群保護和修復中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷。

1.2 BMSC 的趨化、增殖能力BMSC 在腦內移植后到達梗死腦依然有強大的增殖能力［15］。移植的BMSC 通過趨化因子系統(tǒng)向梗死組織遷移，如單核細胞趨化蛋白-1、基質細胞衍生因子-α、肝細胞生長因子［16］。大量研究證明，在梗塞周圍區(qū)移植的BMSC 為神經(jīng)元、星形膠質細胞和血管內皮細胞表達特定的蛋白質［17-18］。最近的一項研究表明，移植的BMSC能表達γ-氨基丁酸（GABA）受體和增強與梗死周圍區(qū)的結合潛力［19］。

2 骨髓間充質干細胞治療缺血性腦卒中的臨床試驗

2.1 BMSC 的臨床試驗現(xiàn)狀 如上所述，基礎實驗的觀測是令人鼓舞的。針對缺血性腦卒中患者的BMSC 移植的一些臨床試驗也已經(jīng)啟動。Bussolino F 等［20］為50例缺血性腦卒中后5～9 周的嚴重神經(jīng)功能缺損病癥，靜脈注射自體BMSC，得出結論，自體BMSC輸注是一個可行和安全的治療方法，可促進功能恢復；Cai J等［21］為12例缺血性腦卒中后36～133天的患者靜脈移植BMSC；Lee JS等［22］完成了一項開放式觀察52例缺血性腦卒中患者的雙盲臨床試驗，并隨訪他們長達5 年。他們的結論是，靜脈移植自體BMSC 治療缺血性腦卒中可能是一個安全和有效的策略。但是，我們應該清楚地提醒，沒有任何臨床試驗證明細胞治療的臨床意義，包括BMSC的移植。

2.2 BMSC 的臨床試驗進展及問題 有許多變數(shù)可能會影響B(tài)MSC 移植在臨床中的療效。其中包括供體細胞（安全性、自體或同種異體、前體內細胞的擴展），患者因素（年齡和卒中類型），治療因素（發(fā)病間隔時間，臨床治療路徑和細胞劑量），驗證因素（神經(jīng)系統(tǒng)的評估和成像）［23］?，F(xiàn)在是時候為發(fā)展神經(jīng)保護藥物從臨床前研究中的問題吸取經(jīng)驗教訓了。

首先，同種異體細胞被允許在發(fā)病后24 小時內使用，但需強制長期免疫抑制劑藥物治療［24］?；颊咦泽wBMSC作為供體細胞是理想的，但他們需要幾個星期在前體內擴增。因此，建立一個可行的協(xié)議，安全、迅速擴增BMSC 是關鍵。BMSC 在大多數(shù)動物實驗和臨床試驗中被包括胎牛血清的培養(yǎng)基培養(yǎng)。然而，胎牛血清攜帶朊病毒，存在病毒、或人畜共患病污染的潛在風險。雖然，自體血清可用于擴增BMSC，但可能需要大量的血清。最近，人類血小板裂解液已被證實可作為BMSC 擴增培養(yǎng)基的替代品。血小板裂解液中含介質，能擴增人類BMSC 并保留他們的遷移、存活和分化能力，立體定向移植到梗死腦時顯著促進功能恢復［25］。因此，血小板裂解液可能是一個有臨床價值的和安全的替代胎牛血清擴增BMSC 的方法。

第二，在大多數(shù)動物研究中BMSC于腦卒中造模后24 小時或7 天之內移植，而在之前的臨床試驗中他們通常是在發(fā)病后數(shù)周（甚至是幾個月）后移植。因此，動物實驗和臨床試驗的治療協(xié)議之間存在著相當大的差距，這可能與臨床前試驗不足相關。粒細胞集落刺激因子（G-CSFs）可能是有用的，一定濃度的G-CSFs 可顯著提高BMSC 的增殖能力，通過調節(jié)細胞周期，上調其產(chǎn)生的神經(jīng)生長因子、肝細胞生長因子和基質細胞衍生因子-α［26］。因此，G-CSFs 可以加快治療缺血性腦卒中細胞的擴增和縮短發(fā)病至移植治療之間的時間間隔。眾所周知，各種成體干細胞，包括BMSC 的老化會明顯降低自我更新和分化能力。這一事實將對BMSC 移植治療缺血性腦卒中的療效產(chǎn)生顯著影響。因為大多數(shù)缺血性腦卒中患者年事已高。近期有研究表明，G-CSF在老年動物中也能促進BMSC的增殖能力和神經(jīng)營養(yǎng)因子的釋放［27］。

第三，BMSC可以直接移植，或者靜脈、動脈內或鞘內注射。直接（顱內）注射使供體細胞最快捷地在受損組織中定植。靜脈內或鞘內注射移植是有吸引力的，因為它是一種非侵入性的、安全的技術，但有報道稱相比直接移植它將導致更少的細胞遷移和功能恢復［28］。另外，動脈內注射BMSC非侵入性地交付給受損的中樞神經(jīng)系統(tǒng)可能是有價值的［29］。因此，需要制定最佳的移植技術，最大限度的安全和高效的服務患者。值得關注的是，組織工程技術可以提供另一個途徑來傳遞細胞。在其他器官如骨骼、軟骨、心臟和皮膚，可降解的生物材料已經(jīng)被接受作為一種有價值的“腳手架”來修復和穩(wěn)定移植的細胞。然而，只有少數(shù)研究表示支架對細胞移植治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病有效。最近一項研究表明，纖維基質可提高BMSC的生存和遷移能力，對于缺血性腦卒中的治療是一個有用的材料［30］。熱可逆凝膠聚合物水凝膠為BMSC 提供一個合適的環(huán)境，也可能是一個候選支架［31］。然而，還沒有臨床試驗進行這種技術在細胞治療缺血性腦卒中療效的檢驗。

最后，移植細胞在宿主中樞神經(jīng)系統(tǒng)連續(xù)和非侵入性的示蹤方法，這將是發(fā)展必不可缺的技術。磁共振成像、核醫(yī)學成像和光學成像為主要候選方式。供體細胞可以在磁共振成像識別超順磁性氧化鐵劑標記［32］。磁共振成像可以直觀完整、不透明的有機體，在三維空間具有良好的空間分辨率，但因為靈敏度低需要成像時間長，因此減緩數(shù)據(jù)采集。核成像通過放射性示蹤劑標記發(fā)現(xiàn)移植的細胞。Tian F 等［33］通過99m TC-hexamethylpropylene（HMPAO）標記BMSC，并通過導管將其注射到缺血性腦卒中患者，移植的細胞通過單光子發(fā)射計算機斷層掃描展現(xiàn)。核成像可以檢測目標，具有高靈敏度，但由于臨床上可用的示蹤劑的半衰期相對較短，長期監(jiān)視供體細胞有困難。另外，光學成像技術也可作為移植的BMSC在受損的中樞神經(jīng)系統(tǒng)可視化的未來技術。量子點發(fā)射近紅外熒光，具有較長的波長（800 納米），可以很容易地穿透生物活體組織。近期的研究表明，當量子點標記的BMSC 移植到大鼠梗死腦組織，至少8 周后，仍可以通過體內熒光成像在頭骨和頭皮下清晰可見［34］。成像技術在BMSC 移植對宿主大腦功能影響的評估將是有臨床價值的。

3 展 望

上文總結了BMSC 目前的基礎科學進展和早期先進的臨床應用。最近的研究已經(jīng)強烈建議BMSC移植治療缺血性腦卒中。但BMSC 的作用機制及臨床應用設置等方面仍有待進一步研究。最新研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)細胞和血管成分之間一個重要的互動組件如神經(jīng)血管單元，成為缺血性腦卒中潛在的治療目標［35］。近期指出兩個除了壞死和凋亡之外的神經(jīng)細胞死亡機制：誘導細胞自噬和轉錄抑制非典型死亡，為卒中的治療提供新的方向［36］。神經(jīng)血管單元和額外的細胞死亡機制，對干細胞療法的潛在療效及研究方向的影響是未來研究的主題。而且，進一步的研究將為臨床設置建立一個科學的行之有效的策略。此外，干細胞治療與其他技術如血管再通操作相結合，將為患者提供額外的福利。

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