概述：中風是世界范圍內的一個主要健康問題。據估計，90%的人群中風風險歸因于衰老、高血壓、高血糖、糖尿病和肥胖等危險因素。然而，大多數中風動物模型主要使用健康和年輕的動物。這些模型忽略了與腦血管疾病相關的主要合并癥，這可能是由于沒有考慮患者的情況而導致保護性和再生策略從實驗室到臨床轉化不成功的一種解釋。由于缺乏成功，因此將合并癥納入中風動物模型中以研究所測試的各種治療策略的效果非常重要。

關于干細胞療法，在中風實驗動物模型中，急性期和慢性期干細胞的施用已被證明是安全有效的。本綜述旨在展示間充質干細胞等有前景的新治療策略的研究結果，這些策略正在與合并癥相關的中風臨床前模型和老年動物中進行測試。

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干細胞療法治療中風：有希望的解決方案還是死胡同？

介紹

中風仍然是成人永久性殘疾的最常見原因，也是世界上第二大死亡原因。人們對中風的病理學知之甚少。然而，研究表明，大多數中風患者至少有一種合并癥。各種危險因素對全球卒中負擔的影響尚不清楚。INTERSTROKE研究表明，五種危險因素占全球所有中風（缺血性中風或腦出血[ICH]）風險的80%以上：高血壓、當前吸煙、腹部肥胖、飲食和體力活動。此外，中風發病率隨著年齡的增加而增加。中風患者合并癥的高患病率表明需要在臨床前研究中考慮這些合并癥的治療方法（圖1）。

2018年12月在PubMed中進行了高級搜索，查找每年出版的所有使用文本單詞“筆劃”且給定術語作為文本單詞的文章：“年齡”或“老化”；高血壓或高血壓或高血壓；糖尿病或糖尿??；高血糖或高血糖或高血糖或高血糖水平；或肥胖或超重?？紤]了英語（而不是其他語言）文章的最終出版年份（而不是提前的在線日期）。

在針對急性局灶性缺血性中風的502種實驗療法中，只有10%在高血壓動物身上進行了測試。高血壓動物的梗塞面積較大，并且治療干預的療效降低。評估糖尿病或急性高血糖對治療干預反應影響的臨床前研究甚至更少。大多數新療法的臨床前研究都使用年輕的健康動物模型，這可能是因為在動物模型上測試的1,026 種治療方法中，只有一種在臨床試驗中有效。

特別是，干細胞療法已被證明主要對健康動物有效。各種類型的干細胞已用于臨床前中風模型：胚胎干細胞、神經干細胞、誘導多能干細胞、間充質干細胞（MSC）和造血干細胞。干細胞療法已被證明可以促進功能恢復，參與免疫調節、神經發生、突觸發生、少突膠質細胞發生、軸突連接和髓磷脂形成等過程，改善血腦屏障（BBB）完整性、新生血管形成和縮小病變大小，不僅顯示出療效灰質損傷，還有白質損傷。但其作用機制尚未明確。

最近的證據表明，這可能與通過細胞外環境中的分泌因子進行旁分泌功能的長距離細胞間通訊有關。人們認為干細胞和受損器官之間的細胞間通訊是通過釋放游離分子來調節的，這些游離分子通過與受體結合來傳遞信號。這些分子可能部分是營養因子、炎癥調節劑甚至外泌體。為了避免干細胞療法先前的翻譯失敗，STAIR指南建議應在患有高血壓和糖尿病等共病的動物上進行進一步的研究，以提高所謂的中風療法的臨床前研究的質量。

干細胞療法治療中風：有希望的解決方案還是死胡同？

本綜述重點關注在具有最常見合并癥（高血壓、高血糖、糖尿病、肥胖）的中風臨床前模型以及老年動物中測試的間充質干細胞療法。

間充質干細胞治療中風的臨床前研究試驗

衰老導致的中風

年齡是發生中風的最重要的危險因素。年齡已被證明是中風后康復的預測因素，與中風的嚴重程度、特征和并發癥無關。除了患者的總體健康狀況之外，中風的發生率也與年齡的增加密切相關，但并非唯一相關。如前所述，患者數據顯示年齡與中風發生率之間存在直接相關性。由于這些原因，在臨床前研究中應仔細考慮年齡的影響，因為中風的機制和對藥物的反應在發育中的青少年、成人和老年大腦中可能有很大不同。然而，盡管這是最重要的危險因素，但目前很少有研究（只有7項）針對老年動物評估缺血性中風后施MSC的效果。表格1）。

在這方面，在中風后的急性期全身施用骨髓單核細胞（BMMNC）可減少神經功能缺損并減少梗塞體積，調節老年大鼠腦內缺血后炎癥細胞因子。同樣在急性期，靜脈注射人臍帶組織來源的細胞可改善中風后老年大鼠神經功能的恢復，并與修復過程的激活相關。干細胞療法的這種有益效果不僅可以在短期內觀察到，而且可以在長期內觀察到。

在一項研究中，缺血性中風后1天動脈內注射骨髓基質細胞 (BMSC) 對神經功能的恢復具有持久的有益作用。減少大腦缺血性損傷的一個有趣策略是基于在缺血級聯的不同步驟中發揮作用的療法組合。從這個意義上說，粒細胞集落刺激因子（G-CSF）與骨髓間充質干細胞（BMMSC）的組合可增加神經發生并改善老年大腦中的微血管恢復和密度。然而，另一項研究表明，G-CSF和骨髓單核細胞 (BMMNC) 的組合并沒有進一步改善中風后的恢復。

參考	物種	行程類型	細胞類型	細胞數	行政途徑	恢復	合并癥
布倫尼曼等人。( 21 )	朗伊文斯	大腦中動脈閉塞	骨髓基質細胞核細胞	4×10 6	動脈內	改進	老化
科埃略等人。( 22 )	維斯塔	局灶性皮質缺血	骨髓基質細胞核細胞	3×10 7	靜脈	改進	老化
張等人。( 23 )	維斯塔	大腦中動脈閉塞	人類臍帶組織來源的細胞	1×10 7 /公斤	靜脈	改進	老化
沉等人。( 24 )	維斯塔	大腦中動脈閉塞	骨髓間充質干細胞	2×10 6	動脈內	改進	老化
巴爾謝努等人。( 25 )	斯普拉格-道利	大腦中動脈閉塞	G-CSF + 骨髓間充質干細胞	50微克/千克+1×10 6 /千克	靜脈	改進	老化
布加等人。( 26 )	斯普拉格-道利	大腦中動脈閉塞	G-CSF + BMMNC	50μg/kg+1×10 6 /kg	靜脈	改進	老化
伊藤等人。( 27 )	自發性高血壓大鼠	容易中風	骨髓間充質干細胞	5×10 5	顱內	未評價	高血壓
卡利奧等人。( 28 )	自發性高血壓大鼠	容易中風	骨髓間充質干細胞	1×10 6	顱內	未評價	高血壓
克蘭茲等人。( 29 )	自發性高血壓大鼠	大腦中動脈閉塞	來自母體或胎兒胎盤的 MSC	1×10 6	靜脈	改進	高血壓
明納魯普等人。( 30 )	自發性高血壓大鼠	大腦中動脈閉塞	骨髓基質細胞核細胞	1/5/20×10 6	靜脈	沒有改善	高血壓
韋斯等人。( 31 )	自發性高血壓大鼠	大腦中動脈閉塞	胡氏骨髓核細胞瘤	8×10 6 /公斤	靜脈	沒有改善	高血壓
波塞爾等人。( 32 )	自發性高血壓大鼠	大腦中動脈閉塞	G-CSF + BMMNC	50微克/千克+1.5×10 7 /千克	靜脈	沒有改善	高血壓
田口等人。( 33 )	自發性高血壓大鼠	局灶性皮質缺血	骨髓基質細胞核細胞	5×10 5	靜脈內和骨內	改進	高血壓
瓦格納等人。( 34 )	自發性高血壓大鼠	大腦中動脈閉塞	骨髓基質細胞核細胞	8×10 6 /公斤	靜脈	沒有改善	高血壓
王等人。( 35 )	自發性高血壓大鼠	腦出血	骨髓間充質干細胞	1×10 6	靜脈	改進	高血壓
丁等人。( 36 )	自發性高血壓大鼠	腦出血	骨髓間充質干細胞	1×10 6	顱內	改進	高血壓
嚴等人。( 37 )	維斯塔	大腦中動脈閉塞	HUCBC	5×10 6	靜脈	改進	I 型糖尿病
崔等人。( 38 )	維斯塔	大腦中動脈閉塞	骨髓間充質干細胞	5×10 6	靜脈	改進	I 型糖尿病
陳等人。( 39 )	維斯塔	大腦中動脈閉塞	骨髓間充質干細胞	3×10 6	靜脈	沒有改善	I 型糖尿病
嚴等人，( 40 )	維斯塔	大腦中動脈閉塞	BMSC + 尼亞斯潘	5×10 6 + 40毫克/公斤	靜脈	沒有改善	I 型糖尿病
葉等人。( 41 )	維斯塔	大腦中動脈閉塞	BMSC + 尼亞斯潘	5×10 6 + 40毫克/公斤	靜脈	未評價	I 型糖尿病
嚴等人。( 42 )	維斯塔	大腦中動脈閉塞	HUCBC	5×10 6	靜脈	改進	II 型糖尿病
丁等人。( 43 )	維斯塔	大腦中動脈閉塞	骨髓間充質干細胞	5×10 7	靜脈	改進	II 型糖尿病
胡等人。( 44 )	維斯塔	大腦中動脈閉塞	骨髓間充質干細胞	5×10 6	靜脈	改進	II 型糖尿病
翔等人。( 45 )	維斯塔	大腦中動脈閉塞	骨髓間充質干細胞	10毫升/公斤	靜脈	改進	II 型糖尿病
嚴等人。( 46 )	維斯塔	大腦中動脈閉塞	骨髓間充質干細胞	5×10 6	靜脈	改進	II 型糖尿病

目前，所有關于老年動物MSC的研究都是針對缺血性中風進行的，沒有針對出血性中風的研究。此外，在上述細胞治療研究中沒有使用標準化方案來觀察所用的各種給藥途徑和劑量。研究數量仍然非常有限，需要進一步的臨床前研究來確定MSC在老年動物模型中的功效。然而，從結果來看，衰老的大腦保留了細胞療法的修復能力。

高血壓中風

高血壓被認為是中風最常見和最重要的血管危險因素之一，大約52%的中風是由高血壓引起的；它還與中風嚴重程度密切相關。高血壓具有多種影響，例如降低血腦屏障完整性、促進白質損傷和中風后水腫 。

在干細胞治療方面，間充質干細胞已被用于高血壓大鼠，以評估動物功能恢復的功效（表格1）。

在腦缺血中，腦內移植BMMSC已被證明可以減少新皮質中的凋亡神經元，并通過減少細胞死亡來改善腦損傷。這已被證明在大腦保護中發揮著主要作用。BMMSC還對SHR大鼠的血管生成起作用。因此，細胞顯著增加了新皮質中微血管的數量及其對膠原IV的反應性，這表明對神經血管單元的保護和血管完整性的改善。在這方面，BMMSC還能增加抗凋亡B細胞淋巴瘤2 (Bcl-2) 基因的水平并減少超氧化物，這表明MSC具有抗氧化潛力，并對患有中風的SHR大鼠具有保護作用。

目前有兩項關于SHR與ICH的研究。在這兩項研究中，靜脈內或腦內移植的BMMSC通過防止血液通過內皮外滲來改善神經功能和血腦屏障的完整性，從而產生諸如減少腦水腫和減少細胞凋亡等改善效果。

盡管幾種不同的劑量和給藥途徑已用于高血壓動物中風后的治療，但在高血壓動物中使用間充質干細胞的不同研究小組之間發現了相互矛盾的結果。表格1）。

應該進行更多的研究來評估間充質干細胞療法在治療高血壓動物中風時是否不僅能有效保護大腦，還能有效修復大腦。

糖尿病中風

糖尿病分為兩種類型： 1型，胰腺β細胞受損，需要外部注射胰島素；2型，即外周胰島素抵抗，存在于 85%的糖尿病患者中。糖尿病引起多種代謝和病理變化，導致中風，包括動脈僵硬、系統性炎癥、內皮功能障礙和心力衰竭。此外，糖尿病患者的中風會增加醫院死亡率。

關于間充質干細胞治療，人臍帶血細胞 (HUCBC) 和BMSC已被證明有助于增加磷酸化神經絲標記物SMI-31和突觸素表達。這些標記物參與軸突和突觸可塑性，促進缺血大腦中的白質重塑。缺血大腦中平滑肌肌動蛋白 (α-SMA) 和血管性血友病因子 (vWF) 表達的增加揭示了血管重塑，從而改善了功能結果。

此外，BMSC降低miR-145表達，從而減少內皮細胞增殖，有助于增加1型糖尿病大鼠的功能細胞和恢復作用。然而，其他作者報告了相互矛盾的結果。1型糖尿病大鼠大腦中動脈閉塞后24小時開始通過尾靜脈進行 BMSC治療，導致腦出血增加、血腦屏障滲漏和血管生成素表達升高。這會導致腦動脈硬化加速并阻礙功能結果的改善。

然而，在隨后的研究中，當與Niaspan聯合治療時，BMSC給藥的有害影響被消除。盡管聯合使用，BMSC 和Niaspan治療中風并沒有改善功能結果。然而，它確實減少了BBB滲漏和動脈粥樣硬化樣變化，并促進了中風后1型糖尿病大鼠的白質重塑（表格1）。

關于2型糖尿病，所有實驗動物研究都表明MSC具有有益作用。獨立于中風后24小時或3天開始通過靜脈注射進行HUCBC、BMSC或骨髓基質細胞條件培養基治療，可改善2型糖尿病大鼠中風后的功能恢復、促進恢復效果并減少BBB破壞（表格1）。

與1型糖尿病一樣，間充質干細胞治療也與2型糖尿病的白質重塑相關，參與軸突再生、出芽和髓鞘再生，從而改善長期功能結果。中風后的MSC治療也有助于2型糖尿病的血管重塑。具體來說，BMSC-CM治療增強了血管生成素1 (Ang1)、酪氨酸蛋白激酶受體Tie-2、α-SMA和vWF的表達，這表明大腦動脈和血管密度較高。Ang1似乎還與BBB滲漏的減少有關，并促進缺血大腦中的血管穩定。此外，它在白質重塑中發揮作用，這可能會改善功能結果。

關于免疫系統，一些作者捍衛了MSC治療還可以調節促炎因子的觀點。糖尿病大鼠接受HUCBC和BMSC治療后，晚期糖基化終末產物受體 (RAGE) 的表達下降表明了這一點。這表明2型糖尿病大鼠缺血后炎癥、神經元死亡、血管損傷和腦損傷有所減少。HUCBC和BMSC治療2型糖尿病中風大鼠也對巨噬細胞極化有影響，促進減輕炎癥，降低促炎蛋白Toll樣受體4 (TLR4) 的表達，增加腦血小板-衍生生長因子（PDGF）在缺血性大腦中表達，有助于恢復并促進中風后功能改善。

綜上所述，對于1型糖尿病，雖然實驗研究在給藥途徑、細胞劑量和卒中部位等方面具有同質性，但結果卻相互矛盾，均未觀察到良好的功能恢復。這表明需要進一步研究以加深對1型糖尿病與MSC細胞療法之間相互作用的了解。盡管迄今為止進行的所有研究都表明，在缺血性中風模型中使用間充質干細胞治療2型糖尿病可以取得成功，但據我們所知，尚未進行任何研究來測試間充質干細胞在出血性中風中的療效。

最近的一項薈萃??分析表明，引起人們興趣的原因可能是，與出血性中風患者相比，缺血性中風患者的糖尿病患病率更高。

中風中的高血糖

高血糖在中風中起著重要作用，并且與缺血性和出血性中風的功能恢復較差以及死亡率增加相關。據觀察，中風后超過50%的患者出現高血糖。鑒于發生中風后高血糖的患者比例很高，因此在高血糖動物模型中進行研究非常重要。

根據研究人員的要求，有兩種選擇用于在臨床前中風模型中重現高血糖情況：可以通過靜脈輸注葡萄糖來模擬麻醉后的急性高血糖；或靜脈注射鏈脲佐菌素并連續注射胰島素，1周后動物出現高血糖。據我們所知，目前還沒有關于基于間充質干細胞的治療如何影響與高血糖相關的中風的數據。

肥胖導致中風

肥胖，尤其是腹部肥胖，是所有年齡段的重要危險因素。體重指數（BMI）的增加會顯著增加中風的風險。與健康體重的人相比，肥胖人群發生缺血性中風的可能性高出64%。BMI和缺血性中風之間的關聯是線性的，不存在性別或種族差異。其他研究也將肥胖與出血聯系起來，BMI高的人的出血發生率高出37%。

已經建立了多種動物模型來誘導大鼠肥胖。然而，盡管中風中肥胖的患病率很高，但尚未研究間充質干細胞療法如何影響與肥胖相關的中風病理學?？傊瑧撨M行研究來證明肥胖與中風后MSC治療之間的相互作用。

結論

中風患者合并癥的高患病率表明，臨床前研究中需要考慮這些合并癥的治療方法，以避免無法轉化為患者。臨床前研究開始評估MSC治療中風相關并發癥的療效，尤其是高血壓、缺血性和出血性中風。關于衰老和糖尿病，僅進行了缺血性中風研究。

目前，進行的研究很少，并且報告的結果相互矛盾。這些矛盾的結果可能是由于使用了不同的中風和合并癥模型，以及使用了不同的細胞療法方案所致。這種情況表明進一步需要促進細胞濃度和給藥途徑的標準化。盡管肥胖和高血糖經常出現在中風患者身上，但它們卻被完全忽視了。

因此，合并癥的作用應該在臨床前卒中研究中占據更重要的地位。這有望改善實驗室到臨床的轉化并確定可行的治療選擇。

參考資料：Laso-García F, Diekhorst L, Gómez-de Frutos MC, Otero-Ortega L, Fuentes B, Ruiz-Ares G, Díez-Tejedor E, Gutiérrez-Fernández M. Cell-Based Therapies for Stroke: Promising Solution or Dead End? Mesenchymal Stem Cells and Comorbidities in Preclinical Stroke Research. Front Neurol. 2019 Apr 9;10:332. doi: 10.3389/fneur.2019.00332. PMID: 31024426; PMCID: PMC6467162.

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