福建醫科大學：干細胞和外泌體在治療腦出血中的臨床研究進展

近日，福建醫科大學第二附屬醫院神經外科在《Stem Cell Res Ther》雜志上發表了一篇關于干細胞和外泌體在腦出血治療中的應用：最新進展的文章，文章綜述了干細胞和外泌體治療腦出血的臨床研究進展，總結了干細胞治療的可能機制。本綜述旨在為今后的研究和臨床治療的新策略提供參考。

非外傷性腦出血（ICH）是一種具有高死亡率和發病率的高度破壞性顱內疾病。腦出血的主要危險因素包括高血壓、淀粉樣變性、血管炎、藥物濫用、凝血功能障礙和遺傳因素。臨床上，幸存的腦出血患者出院后表現出不同程度的神經功能缺損。

近年來，隨著再生醫學的發展，越來越多的研究人員開始關注干細胞和外泌體治療作為治療腦出血的新方法，因為它們具有神經保護和神經修復的內在潛力。

干細胞以其繁殖能力強、分化程度低、多向分化潛能、抗炎特性、低免疫原性、免疫調節能力和分泌能力等特點被廣泛應用于腦出血的研究。源自干細胞的外泌體也受到追捧，因為它們具有原代細胞的一些特征和運輸能力。

此外，干細胞和外泌體的來源范圍很廣，包括胚胎、骨髓、臍帶、脂肪組織、神經組織和誘導的體細胞。大量動物研究表明，干細胞可以通過再生、分化或分泌直接或間接參與腦出血治療。但考慮到其安全性和有效性的不確定性，目前尚缺乏臨床研究。本文回顧了使用干細胞和外泌體治療腦出血的臨床研究，并總結了干細胞治療的可能機制。同時，為今后的研究和“點對點治療”提供參考。

治療非創傷性腦出血的干細胞來源

干細胞具有無限的繁殖能力，可以分化成具有特定功能的細胞。根據分化潛能，可分為全能干細胞、多能干細胞和專能干細胞。從廣義上講，全能干細胞可以產生所有的胚外組織，可以分化成體內任何類型的細胞，如卵裂球。多能干細胞，如胚胎干細胞（ESCs）和誘導多能干細胞（iPSCs），只能分化為三個胚層中的某些細胞。多能干細胞，包括間充質干細胞 (MSC) 和神經干細胞 (NSC)，可以產生特定譜系內的所有細胞類型。

為了模擬人類非外傷性腦出血，在建立良好的ICH動物模型后，研究人員可以通過多種途徑注入干細胞或外泌體進行治療，如圖1所示。

干細胞治療非創傷性腦出血的機制

盡管干細胞治療ICH的機制尚不清楚，但研究人員發現它可能涉及抗炎機制、神經保護、減少腦水腫和逆轉BBB損傷（圖2)。

與炎癥和低免疫原性的關系：盡管hUC-MSCs不能直接分化為靶細胞參與損傷修復，Liao等人觀察到hUC-MSCs可以通過增加促血管生成活性和抑制免疫反應來治療ICH。

神經保護和改善神經癥狀：陳等使用IV膠原蛋白建立ICH小鼠模型并將BM-MSCs注入病灶。他們發現BM-MSCs可以通過 MST1/YAP/Hippo信號通路加速細胞增殖，確保間充質表型轉換，緩解神經系統癥狀。

減少腦水腫：ICH后的繼發性腦水腫是腦損傷的另一個原因。張等。證實rAD-MSCs可以減少腦水腫，改善運動癥狀。

促進血管生成：作為中樞神經系統和周圍神經系統之間的選擇性界面，血腦屏障 (BBB) 位于通過細胞間連接蛋白相互連接的腦微血管內皮細胞 (BMVEC) 水平。

保護BBB的完整性：BM-MSCs對BBB的保護作用可以通過增加腫瘤壞死因子刺激基因6 (TSG-6) 的水平來實現。具體而言，TNF-α刺激BM-MSC分泌TSG-6。增加的TSG-6表達可以通過抑制NF-κB信號通路來調節星形膠質細胞。

BM-MSCs在改善內皮功能、避免BBB滲漏、預防ICH以及通過選擇性阻斷IL-1和TNF-α減少腦內血腫體積方面非常有效。

干細胞外泌體

近十年來，無細胞療法引起了廣泛關注。作為一種安全的無細胞療法，源自SCs的外泌體已在許多疾病中進行了測試，例如脊髓損傷、神經損傷、阿爾茨海默病、胰腺導管腺癌、炎癥性腸病和眼部疾病。

外泌體的來源和結構

來源于細胞的異質囊泡稱為細胞外囊泡，主要根據大小來區分，如外泌體（50-150nm）、微泡（100-1000 nm）、癌小體（1000-10,000 nm）和凋亡小體（100 –5000 納米) 。

外泌體直接參與非創傷性腦出血的治療

MSCs外泌體具有高增殖率并表現出免疫抑制活性。隨著成熟度的增加，MSC分泌外泌體的能力會降低。外泌體不僅可以作為藥物遞送的載體，還可以發揮治療作用。

韓等。將骨髓來源的外泌體注射到ICH小鼠體內，發現血腫周圍的新生血管和成熟神經元數量增加，ICH小鼠的神經功能得到改善。

目前，關于干細胞衍生的外泌體的研究僅在小動物研究水平上進行實驗，缺乏大動物和臨床研究（表3)。

干細胞移植治療非創傷性腦出血的臨床案例

隨著腦卒中和干細胞研究的進展，臨床上取得了很多突破。一些臨床和臨床前研究表明，BM-MSCs可能最終為ICH提供一種新穎、安全、可靠、有效的治療方法，可以增強神經功能，促進神經恢復。

根據2016年發表的病例報告，研究人員將自體BMSCs注射到兩名腦出血后處于最低意識狀態的患者的腦室中。12個月后，兩名患者的美國國立衛生研究院卒中量表評分均有所改善。

在一項雙盲、I/II期隨機對照試驗中，將自體BM-MSC靜脈注射到ICH患者體內。患者被隨機分配接受兩次自體間充質干細胞靜脈注射或安慰劑，間隔4周。與安慰劑組相比，干細胞治療腦出血被認為是安全的，神經功能得到改善。除了出血性中風，骨髓間充質干細胞在缺血性中風的臨床研究中發揮著關鍵作用。

最近，神經干細胞治療非創傷性腦出血的臨床試驗也取得了令人振奮的結果，包括通過腰穿將神經干細胞移植到腦出血患者的蛛網膜下腔，證明外源性細胞修復了功能缺陷并減少了腦出血體積。一項臨床隨訪研究也證實，腦出血患者的EPC水平與預后相關。ICH后7天，循環EPC水平與預后呈正相關，與血腫殘留量呈負相關。從臨床角度來看，這一發現也可能揭示了EPC給藥的合適時間窗，即腦出血后1周內。

干細胞移植治療腦出血的臨床研究進展

截至2022年12月5日，在美國國立衛生研究院的最大臨床試驗注冊庫clinicaltrials.gov網站上注冊的有關干細胞治療腦出血的臨床研究項目有6項。

在中國進行干細胞治療腦出血的醫院有：中國廣東省廣州市第五附屬醫院免疫治療中心、中國武警總醫院、中國浙江省溫州市溫州醫學院第一附屬醫院。

結論和未來展望

干細胞療法已成為ICH的一個有吸引力的潛在治療選擇。干細胞可以改善神經缺陷，增強運動能力，并保護神經細胞免受損傷。

總之，在腦出血后，干細胞療法可明顯提高其功能的康復。細胞替代、內源性神經再生、抗凋亡及免疫調節等是干細胞療法的重要作用。

總的來說，利用干細胞治療腦卒中是非常好的治療辦法，其應用于提高患者生存質量和促進患者康復方面具有很大的應用價值。

參考資料：Zhou JF, Xiong Y, Kang X, Pan Z, Zhu Q, Goldbrunner R, Stavrinou L, Lin S, Hu W, Zheng F, Stavrinou P. Application of stem cells and exosomes in the treatment of intracerebral hemorrhage: an update. Stem Cell Res Ther. 2022 Jun 28;13(1):281. doi: 10.1186/s13287-022-02965-2. PMID: 35765072; PMCID: PMC9241288.

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