盡管神經(jīng)外科和藥物方面最近取得了進(jìn)展，但當代治療對于恢復中樞神經(jīng)系統（CNS）損傷和疾病患者失去的神經(jīng)功能無(wú)效。因此，迫切需要新穎且有效的治療方法。

最近的研究表明，在臨床前和臨床試驗中，干細胞，包括胚胎干細胞（ESC）、誘導多能干細胞（iPSC）和間充質(zhì)干細胞（MSC）可以修復/替換受損或退化的神經(jīng)元，并改善功能恢復。然而，干細胞治療在效力、穩定性、致癌性、免疫反應、細胞來(lái)源和倫理方面還有許多懸而未決的問(wèn)題和未解決的問(wèn)題。

目前，源自羊膜的人羊膜上皮細胞（hAEC）與其他干細胞相比表現出相當大的優(yōu)勢，引起了研究人員的廣泛關(guān)注。 hAEC很容易獲得，不存在倫理問(wèn)題，并且幾乎沒(méi)有致瘤性和免疫原性的風(fēng)險。越來(lái)越多的證據表明，hAEC可以促進(jìn)神經(jīng)細胞存活和再生，修復受影響的神經(jīng)元，并重建受損的神經(jīng)連接。人羊膜上皮細胞可能是神經(jīng)系統疾病細胞治療最有希望的候選者。

人羊膜上皮細胞對中樞神經(jīng)系統損傷和疾病的治療潛力

在這篇綜述中，我們主要關(guān)注人羊膜上皮細胞在治療各種中樞神經(jīng)系統損傷和神經(jīng)退行性疾病方面的最新進(jìn)展和潛在應用。我們還討論了人羊膜上皮細胞療法當前的障礙和挑戰。

一、簡(jiǎn)介

中樞神經(jīng)系統（CNS）損傷和紊亂嚴重影響人類(lèi)健康和生活質(zhì)量。迄今為止，神經(jīng)外科和藥物制劑可以緩解癥狀，但沒(méi)有有效的療法可以修復/替換受損或退化的神經(jīng)元并恢復神經(jīng)功能。確定新穎有效的治療方式至關(guān)重要。

目前，干細胞療法作為治療各種神經(jīng)系統疾病的一種有前景的治療選擇而備受關(guān)注。各種干細胞，包括胚胎干細胞（ESC）、誘導多能干細胞（iPSC）、神經(jīng)干細胞（NSC）和間充質(zhì)干細胞（MSC），已在臨床前研究其在治療神經(jīng)系統疾病中的治療潛力。和臨床試驗。此外，研究表明干細胞可以促進(jìn)神經(jīng)功能恢復，使受損的神經(jīng)回路重新連接。

先前的研究表明，不同類(lèi)型的干細胞決定并繼承獨特的譜系特異性特征，導致不同程度的細胞功能（增殖、分化、免疫原性和致瘤性），但它們也可能激發(fā)臨床和研究的興趣。如果在從實(shí)驗室轉移到臨床之前沒(méi)有解決并妥善解決問(wèn)題，就會(huì )產(chǎn)生道德上的不安。

在這些干細胞中，源自臍帶血、骨髓和脂肪組織的間充質(zhì)干細胞已在神經(jīng)系統疾病的臨床試驗中進(jìn)行了研究，并被證明具有神經(jīng)保護作用。然而，細胞資源、侵入性提取程序和細胞數量使得這種類(lèi)型的干細胞不太適合作為細胞治療的實(shí)際來(lái)源。人臍帶間充質(zhì)干細胞（UCMSCs）自2011年起開(kāi)始用于臨床試驗，用于治療一些神經(jīng)系統疾病。

目前，http://ClincalTrials.gov上已列出了24項UCMSCs的注冊研究，部分試驗已經(jīng)完成。然而，只有一項臨床試驗報告UCMSCs是安全的，并且可能延遲遺傳性脊髓小腦性共濟失調的進(jìn)展。因此，臍帶間充質(zhì)干細胞治療神經(jīng)系統疾病的安全性和有效性需要臨床試驗的進(jìn)一步評估。

最近，臨床前研究表明，源自人羊膜的人羊膜上皮細胞（hAEC）可能是治療中樞神經(jīng)系統損傷和疾病的更好的替代細胞來(lái)源，因為它們容易獲得，無(wú)致瘤性和低免疫原性潛力，倫理爭議較少，并且可以有效治療中樞神經(jīng)系統損傷和疾病。

在這篇綜述中，我們主要關(guān)注hAEC，并總結了基于hAEC的治療在神經(jīng)損傷和神經(jīng)退行性疾病臨床前研究中的進(jìn)展，包括hAEC治療后的可能機制（如表1所示）。

疾病	作者	模型動(dòng)物	移植方式	建議機制	臨床改善
中風(fēng)	[ 9 ]	急性缺血大鼠	I.C.	減少細胞凋亡 神經(jīng)分化	減少梗塞體積 改善功能行為
中風(fēng)	[ 32 ] [ 34 ]	急性缺血小鼠和狨猴	I.C.	減少腦細胞凋亡和炎癥 減少全身免疫抑制	減少梗塞體積 改善功能行為
中風(fēng)	[ 14 ]	ICH大鼠	腦內	小膠質(zhì)細胞激活減少 神經(jīng)細胞存活和再生增加	減少腦水腫 改善神經(jīng)功能缺損
中風(fēng)	[ 25 ]	非物質(zhì)文化遺產(chǎn)兔子	腦內	神經(jīng)分化	改進(jìn)的功能行為
中風(fēng)	[ 36 ]	ICH大鼠	腦內	小膠質(zhì)細胞活化和炎癥因子減少	減少炎癥反應
脊髓損傷	[ 42 ]	SCI猴子	注入橫切腔	促進(jìn)軸突生長(cháng) 預防膠質(zhì)疤痕形成	防止神經(jīng)膠質(zhì)疤痕的形成 防止軸突細胞死亡
脊髓損傷	[ 10 ]	脊髓損傷大鼠	注射到脊柱橫斷處	促進(jìn)軸突再生 抑制軸突紅核萎縮	改進(jìn)的功能行為
脊髓損傷	[ 43 ]	脊髓損傷大鼠	注射到脊柱橫斷處	小膠質(zhì)細胞活化減少	減輕 SCI 引起的機械異常性疼痛
脊髓損傷	[ 44 ]	脊髓損傷大鼠	移植到脊柱橫斷處	增強宿主神經(jīng)元的存活 促進(jìn)共同起草的 NSC 的存活和神經(jīng)分化	改進(jìn)的功能行為
脊髓損傷	[ 46 ]	脊髓損傷大鼠	移植到帶有肌肉支架的脊柱半切片中	促進(jìn)軸突生長(cháng) 促進(jìn)神經(jīng)纖維髓鞘再生	改善功能恢復
脊髓損傷	[ 47 ]	脊髓損傷大鼠	移植到帶有絲素蛋白支架的脊柱半切片中	減少神經(jīng)膠質(zhì)疤痕的形成 減少病變部位的免疫反應	改進(jìn)的功能行為
帕金森病	[ 15 ]	帕金森病大鼠	腦內	促進(jìn)表達酪氨酸羥化酶的神經(jīng)元的分化	改進(jìn)的功能行為
帕金森病	[ 58 ]	帕金森病大鼠	腦內	促進(jìn)多巴胺神經(jīng)元的存活	提高多巴胺神經(jīng)元的存活率
帕金森病	[ 11 ]	帕金森病大鼠	腦室內	防止多巴胺神經(jīng)元及其代謝物的損失	改善行為恢復
帕金森病	[ 59 ]	帕金森病大鼠	腦內	增加多巴胺神經(jīng)元及其代謝物的含量	改善行為缺陷
老年癡呆癥	[ 12 ] [ 65 ]	APP/PS1 小鼠	腦內	增加膽堿能神經(jīng)元的存活率 促進(jìn)乙酰膽堿的產(chǎn)生	改善空間記憶
多發(fā)性硬化癥	[ 13 ]	EAE小鼠	靜脈	抑制脾細胞和 T 細胞的增殖 增加 Th2 產(chǎn)生的比例	減少脫髓鞘 改善復發(fā)和緩解
多發(fā)性硬化癥	[ 71 ]	EAE小鼠	靜脈	抑制脾細胞增殖 增加IL-2和IL-5的產(chǎn)生	緩解率降低 脫髓鞘
多發(fā)性硬化癥	[ 72 ]	EAE小鼠	靜脈	增加 Treg 和幼稚 CD4 + T 細胞的數量 降低 T 細胞反應和炎癥因子	改善復發(fā)
CP	[ 52 ]	早產(chǎn)胎羊腦損傷	胎兒頸靜脈	減少小膠質(zhì)細胞活化、細胞凋亡和星形膠質(zhì)細胞增生，以及維持血腦屏障完整性	保護發(fā)育中的大腦
CP	[ 51 ]	早產(chǎn)胎羊腦損傷	胎兒肱動(dòng)脈	小膠質(zhì)細胞活化、細胞固縮和細胞死亡減少 少突膠質(zhì)細胞和 MBP 陽(yáng)性細胞增加	恢復髓磷脂形態(tài) 減少白質(zhì)損傷
CP	[ 53 ]	早產(chǎn)胎羊腦白質(zhì)損傷	靜脈內和氣管內	減少小膠質(zhì)細胞活化和血管滲漏	調制白質(zhì)病理學(xué)
CP	[ 56 ]	圍產(chǎn)期小鼠腦損傷	靜脈	減少細胞凋亡和星形膠質(zhì)細胞增生， 增加小膠質(zhì)細胞活性	挽救減輕的體重

人羊膜上皮細胞的特征

hAEC源自羊膜上皮層，羊膜是包圍胎兒和羊水的膜囊，可保護發(fā)育中的胚胎免受周?chē)h(huán)境的各種刺激。羊膜是一種半透明的生物膜，缺乏神經(jīng)、肌肉和淋巴管，由五個(gè)不同的層組成（圖1）。上皮層下方有致密的基質(zhì)層和成纖維細胞層，羊膜間充質(zhì)干細胞（AMSC）源自該層。 AMSCs在缺血動(dòng)物模型中發(fā)揮神經(jīng)保護功能；然而，AMSCs尚未在其他神經(jīng)疾病模型中得到廣泛研究。在這篇綜述中，我們主要關(guān)注hAECs在神經(jīng)系統疾病治療中的潛在療法。

值得注意的是，hAEC比其他干細胞具有顯著(zhù)的優(yōu)勢。hAEC源自足月胎盤(pán)，出生后即被丟棄。因此，它們很容易獲得，不需要侵入性的收獲程序，并且不存在任何相關(guān)的道德問(wèn)題。此外，hAEC低表達HLA-A、B、C和HLA-DR，這些抗原是受體排斥反應的關(guān)鍵抗原，并且表達非多態(tài)性、非經(jīng)典抗原HLA-G，可以直接抑制免疫反應，這表明hAEC的免疫原性較弱。最近的一項研究還表明，靜脈注射hAEC不會(huì )導致溶血、過(guò)敏反應、毒性或腫瘤形成，表明hAEC具有系統安全性。

在一項由7名受試者組成的小隊列中進(jìn)行的hAEC早期臨床試驗中，在植入后長(cháng)達7周的時(shí)間內沒(méi)有發(fā)現急性排斥反應的跡象。源自人類(lèi)羊膜的細胞和組織的生物活性早已被用于皮膚燒傷或眼部燒傷的患者，這也表明hAEC不會(huì )誘導受體免疫排斥。

人羊膜起源于原腸胚形成前的多能外胚層；hAEC很可能具有多譜系分化潛力，因此可以分化為所有三個(gè)胚層，包括神經(jīng)細胞。這與hAEC能夠在體內分化成神經(jīng)元樣細胞的研究結果一致。此外，還有報道稱(chēng)hAEC能夠合成和釋放神經(jīng)營(yíng)養因子（NTF）、生長(cháng)因子以及兒茶酚胺和多巴胺等神經(jīng)遞質(zhì)，促進(jìn)神經(jīng)存活和再生，表現出多種神經(jīng)元功能。因此，有理由相信hAEC可能是神經(jīng)系統疾病細胞治療的潛在細胞來(lái)源。

人羊膜上皮細胞的預期應用

人羊膜上皮細胞治療中風(fēng)

中風(fēng)是全世界死亡和殘疾的主要原因之一。目前尚無(wú)有效的治療方法。在過(guò)去的幾十年里，干細胞療法在中風(fēng)的治療中得到了積極的探索。數據表明，干細胞可以通過(guò)促進(jìn)神經(jīng)元的存活和再生以及修復受損的腦組織來(lái)縮小梗塞范圍并改善功能恢復。在不同的干細胞來(lái)源中，骨髓間充質(zhì)干細胞（BM-MSCs）在臨床試驗中得到廣泛研究。自體骨髓間充質(zhì)干細胞可以離體擴增，但患者很難及時(shí)獲得預定劑量的細胞。另一方面，現成的同種異體hAEC冷凍儲備是另一種干細胞來(lái)源。

關(guān)于使用hAEC治療缺血性中風(fēng)，先前的一項研究報道，通過(guò)腦內 (ic) 注射將hAEC移植到短暫大腦中動(dòng)脈閉塞 (MCAO) 的大鼠體內。移植物減少了梗塞體積和腦細胞凋亡，并改善了中風(fēng)后16天的運動(dòng)和認知功能。此外，移植的hAEC被注意到表達神經(jīng)元標記、神經(jīng)元祖細胞標記和星形膠質(zhì)細胞標記，這表明hAEC 可以轉化為神經(jīng)元樣細胞，并有助于修復受影響的神經(jīng)元。

綜上所述，臨床前研究表明，hAEC療法可能通過(guò)以下潛在機制有效治療缺血性中風(fēng)和腦出血。

• 首先，hAEC可以分化成神經(jīng)組織來(lái)替代受損或死亡的神經(jīng)細胞。
• 其次，hAECs可以通過(guò)抑制小膠質(zhì)細胞的活化并產(chǎn)生抗炎因子和免疫抑制因子來(lái)抑制炎癥反應，從而有助于保護神經(jīng)元免受免疫細胞介導的細胞凋亡的影響。
• 第三，hAEC可以分泌必要的細胞因子、NTF和生長(cháng)因子，為神經(jīng)細胞的生存和再生以及突觸發(fā)生提供有利的微環(huán)境，最終有助于失去連接的重新神經(jīng)支配和恢復細胞功能。

最后，全身施用hAEC可以減輕中風(fēng)后免疫抑制，這歸因于感染程度較低，并且有利于整體恢復和大腦修復過(guò)程。

人羊膜上皮細胞治療脊髓損傷 (SCI)

脊髓損傷是一種嚴重的衰弱性疾病，通常伴有運動(dòng)和感覺(jué)功能障礙?，F代醫療干預措施的重點(diǎn)是穩定脊柱和控制炎癥，以防止進(jìn)一步損傷。目前，尚無(wú)有效的治療方法可用于恢復此類(lèi)神經(jīng)功能。在可能的新策略中，干細胞移植是一種有前途的SCI治療方法。干細胞可以修復受損的神經(jīng)細胞并允許軸突再生，從而重建神經(jīng)回路、功能恢復和大腦修復過(guò)程。

Sankar和Muthusamy報道，移植到半切空腔中的hAEC促進(jìn)了軸突軸突的生長(cháng)，并防止橫切病變部位神經(jīng)膠質(zhì)疤痕的形成。

臨床前研究表明，hAEC可以通過(guò)抑制小膠質(zhì)細胞的激活和膠質(zhì)疤痕的形成，并產(chǎn)生旁分泌因子來(lái)優(yōu)化脊髓微環(huán)境，從而使受損的軸突重新生長(cháng)，從而重建受損的神經(jīng)連接和功能恢復。此外，hAEC嵌入生物材料以及hAEC和NSC聯(lián)合移植的策略可能是促進(jìn)SCI治療的良好選擇。

人羊膜上皮細胞治療腦癱 (CP)

腦癱是早產(chǎn)兒和足月兒常見(jiàn)的神經(jīng)發(fā)育障礙。腦白質(zhì)（WM）損傷，稱(chēng)為腦室周?chē)踪|(zhì)軟化（PVL），是與 CP相關(guān)的主要神經(jīng)病理學(xué)。導致新生兒WM損傷的兩個(gè)關(guān)鍵途徑是新生兒腦血流動(dòng)力學(xué)異常和局??部腦炎癥。潛在的機制，包括激活的小膠質(zhì)細胞、星形膠質(zhì)細胞增殖、血腦屏障通透性增加和少突膠質(zhì)細胞死亡，可能導致WM損傷并隨后影響大腦發(fā)育。目前，這種損傷尚無(wú)治療方法。

hAEC已被證明通過(guò)減少小膠質(zhì)細胞活化并產(chǎn)生抗炎和免疫抑制因子而具有強大的免疫調節能力，這表明 hAEC可能是WM損傷的潛在療法。

人羊膜上皮細胞治療帕金森病 (PD)

帕金森病是一種神經(jīng)退行性疾病，其特征是黑質(zhì)中的多巴胺能神經(jīng)元、細胞質(zhì)聚集的路易體和神經(jīng)炎癥進(jìn)行性喪失。其典型癥狀主要包括靜止性震顫、肌肉強直、行動(dòng)遲緩、步態(tài)異常等。盡管藥劑學(xué)和神經(jīng)外科的出現，PD癥狀也只能得到緩解。PD尚無(wú)治愈方法。

關(guān)于基于hAEC的PD療法，Kakishita等人報道稱(chēng)，將hAEC移植到PD大鼠的紋狀體中可以緩解其行為缺陷。移植的hAEC不僅能表達酪氨酸羥化酶，還能防止黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元變性。與這些研究一致，Yang 等人。還證明了hAEC通過(guò)神經(jīng)分化和神經(jīng)保護對PD大鼠產(chǎn)生影響。此外，我們發(fā)現移植的hAEC可以降低PD小鼠的小膠質(zhì)細胞活化和炎癥因子水平（未發(fā)表的數據）?？傊?，基于hAEC的PD治療主要依賴(lài)于其神經(jīng)源性潛力、抗炎作用以及合成和釋放NTF和神經(jīng)遞質(zhì)的能力。

人羊膜上皮細胞治療阿爾茨海默病 (AD)

阿爾茨海默病是一種不可逆轉的進(jìn)行性神經(jīng)退行性疾病。其神經(jīng)病理學(xué)特征是細胞外β-淀粉樣蛋白聚集成斑塊、細胞內神經(jīng)原纖維纏結與異常磷酸化tau蛋白和炎癥，以及與乙酰膽堿活性降低相關(guān)的膽堿能系統缺陷。AD也被認為是癡呆癥的主要原因。常規治療基于抑制乙酰膽堿酯酶，只能延緩精神惡化的進(jìn)展，減輕神經(jīng)精神癥狀，但無(wú)法治愈AD。通過(guò)干細胞移植重新填充和重建丟失的神經(jīng)元連接或回路可能是一種潛在的治療方式。

薛等人。證明hAECs移植到APP/PS1AD小鼠的側腦室可以增加實(shí)驗小鼠海馬膽堿能神經(jīng)元的數量和海馬乙酰膽堿的濃度。此外，植入hAEC的小鼠空間記憶能力顯著(zhù)改善。臨床前數據表明，hAECs治療AD的療效可能主要依賴(lài)于促進(jìn)膽堿能神經(jīng)元存活和再生的旁分泌因子，最終導致空間記憶的改善。

人羊膜上皮細胞治療多發(fā)性硬化癥 (MS)

多發(fā)性硬化癥是中樞神經(jīng)系統的一種慢性炎癥性脫髓鞘疾病，其特征是神經(jīng)元髓鞘的炎癥和破壞，導致神經(jīng)系統不同部分之間的通訊中斷。有許多新型藥物化合物對多發(fā)性硬化癥有益，具有抗炎、髓鞘再生和神經(jīng)保護作用；然而，嚴重的副作用是突出的。

值得注意的是，hAECs可以分泌許多NTFs，這些NTFs可以刺激髓鞘再生并保護少突膠質(zhì)細胞免于凋亡，從而恢復和維持MS的神經(jīng)功能。hAEC被證明可以產(chǎn)生抗炎因子和免疫抑制因子，它們是強免疫調節劑。因此，hAECs可能成為治療多發(fā)性硬化癥的有前景的細胞來(lái)源。

臨床前研究表明，hAEC具有免疫調節、神經(jīng)保護和髓鞘再生等有益作用，因此有望在治療多發(fā)性硬化癥的臨床試驗中發(fā)揮作用。

臨床試驗

人類(lèi)羊膜長(cháng)期以來(lái)被用于治療各種損傷和疾病，包括急性角膜損傷、皮膚燒傷和糖尿病足潰瘍。

近年來(lái)，源自人羊膜的hAEC也引起了廣泛關(guān)注。目前， http://ClincalTrials.gov上列出了10項hAEC注冊研究，其中一項試驗調查CNS疾病。

此外，在澳大利亞新西蘭臨床試驗注冊處（http://www.anzctr.org.au）注冊了四項hAEC的I期試驗：

針對缺血性中風(fēng)的ACTRN12618000076279 、針對支氣管肺發(fā)育不良的ACTRN12614000174684和ACTRN12618000920291 ，以及針對肝硬化的ACTRN12616000437460。

針對缺血性中風(fēng)的I期臨床hAEC療法旨在確定最大耐受劑量 (MTD) 并評估細胞安全性。招募15名中風(fēng)患者并通過(guò)靜脈輸注注射hAEC。hAEC組15名患者的最終隨訪(fǎng)至今尚未完成。安全性和有效性將通過(guò)SAE的頻率、影像學(xué)和免疫學(xué)檢測進(jìn)行評估。因此，需要更多的試驗來(lái)評估和確定基于hAEC的治療的安全性和臨床益處。

結論

文獻中越來(lái)越多的證據表明，干細胞療法適用于與中樞神經(jīng)系統細胞丟失和變性相關(guān)的疾病和病癥。迄今為止，在各種干細胞來(lái)源中，hAEC似乎是細胞治療的理想候選者，因為hAEC易于獲得，不具有致瘤性和低免疫原性潛力，并且與其他干細胞來(lái)源相比在倫理上爭議較小。 hAECs在治療神經(jīng)損傷和疾病方面存在多種潛在的治療機制，如圖2所示。

首先，hAEC具有分化成神經(jīng)細胞類(lèi)型的神經(jīng)發(fā)生潛力。

其次，通過(guò)旁分泌機制，人羊膜上皮細胞可以分泌許多必需的細胞因子、NTF、生長(cháng)因子、激素和/或神經(jīng)遞質(zhì)，以促進(jìn)神經(jīng)存活和再生、軸突生長(cháng)和突觸重建，從而導致失去的神經(jīng)元連接的重新支配和進(jìn)一步恢復的神經(jīng)功能。特別是外泌體，即30-150nm的細胞外囊泡，包括蛋白質(zhì)、DNA片段、磷脂和RNA，介導各種生物功能，例如免疫反應、抗原呈遞、細胞間通訊、蛋白質(zhì)和RNA轉移。外泌體還在神經(jīng)系統中發(fā)揮重要作用，包括神經(jīng)元發(fā)育、再生、突觸功能和神經(jīng)系統疾病的功能恢復。

目前，越來(lái)越多的文獻表明，干細胞發(fā)揮的神經(jīng)保護作用更可能歸因于它們的旁分泌作用和抗炎反應。因此，人羊膜上皮細胞可能通過(guò)類(lèi)似的機制發(fā)揮神經(jīng)保護作用。需要更多的研究來(lái)明確人羊膜上皮細胞治療神經(jīng)系統疾病的機制。

參考資料：Huiming Xu, Jiaofei Zhang, Kam Sze Tsang, Hao Yang, Wei-Qiang Gao, “Therapeutic Potential of Human Amniotic Epithelial Cells on Injuries and Disorders in the Central Nervous System”, Stem Cells International, vol. 2019, Article ID 5432301, 11 pages, 2019. https://doi.org/10.1155/2019/5432301

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