前言：中風(fēng)對人體造成衰弱，并對社會(huì )產(chǎn)生嚴重的負面影響，全球發(fā)病率為六分之一。據世界衛生組織統計，全球每年有1500萬(wàn)人患有中風(fēng)。其中，“據北京日報消息：我國目前中風(fēng)患者高達1300萬(wàn)人,每年新增中風(fēng)病例180萬(wàn)，到2030年或超3000萬(wàn)!”

偏癱、癱瘓、慢性疼痛、精神運動(dòng)和行為癥狀等運動(dòng)和認知缺陷可能長(cháng)期持續，并阻止患者完全重新融入社會(huì )，因此繼續增加中風(fēng)的昂貴醫療負擔。使用干細胞的再生醫學(xué)似乎是治療中風(fēng)后遺癥的靈丹妙藥?；诟杉毎闹委熡兄谏窠?jīng)再生和神經(jīng)保護，從而促進(jìn)患者的神經(jīng)恢復。

然而，使用干細胞治療中風(fēng)患者仍然需要在基礎和轉化水平上進(jìn)行大量研究。除了干細胞逆轉癥狀的作用方式尚不清楚外，在建立中風(fēng)干細胞療法之前還需要解決幾個(gè)臨床參數，例如要施用的干細胞類(lèi)型、干細胞的數量等。干細胞、給藥時(shí)間、是否需要加強劑量、給藥途徑等。使用干細胞衍生的外泌體進(jìn)行無(wú)細胞治療也具有前景。有幾項正在進(jìn)行的臨床前研究旨在回答這些問(wèn)題。盡管仍處于開(kāi)發(fā)階段，干細胞療法對于中風(fēng)患者的神經(jīng)康復具有巨大的潛力。

中風(fēng)康復模式

中風(fēng)后的恢復被解釋為一系列豐富的事件，包括細胞、分子、遺傳、人口統計和行為成分。這些因素已被證明是具有良好神經(jīng)生物學(xué)基礎的恢復劑治療試驗中的協(xié)變量。功能神經(jīng)成像和大腦繪圖方法的進(jìn)步為人類(lèi)中風(fēng)康復提供了有價(jià)值的并行數據收集系統。中風(fēng)患者的康復情況在很大程度上取決于病變的大小、腦損傷的內部環(huán)境以及患者的年齡和合并癥狀況。

一般來(lái)說(shuō)，第一個(gè)時(shí)期包括中風(fēng)后的最初幾個(gè)小時(shí)，此時(shí)血流、水腫、促炎機制發(fā)生快速變化。

第二個(gè)時(shí)期與自發(fā)行為恢復有關(guān)，它在中風(fēng)發(fā)作后幾天開(kāi)始并持續數周。在此時(shí)期，隨著(zhù)內源性修復相關(guān)事件達到峰值水平，大腦被激發(fā)以啟動(dòng)修復，這表明啟動(dòng)外源性恢復療法的黃金時(shí)期。

第三個(gè)時(shí)期開(kāi)始于中風(fēng)后數周至數月，此時(shí)自發(fā)行為增益通常已達到平臺期，并且這種穩定狀態(tài)對許多恢復性干預措施有反應。

干細胞在神經(jīng)修復中的作用機制

干細胞具有分化成所有類(lèi)型細胞的能力。外源施用的細胞似乎會(huì )刺激內源性修復過(guò)程，并且不會(huì )替代受損的腦組織。人們曾經(jīng)認為靜脈注射的細胞會(huì )定位在受傷部位并取代死亡的神經(jīng)元，但目前使用這些細胞的理念認為這些細胞會(huì )釋放許多營(yíng)養因子，如VEGF、IGF、BDNF和組織生長(cháng)因子刺激大腦可塑性和恢復機制。生長(cháng)因子的上調、防止持續的細胞死亡以及增強宿主和移植物之間的突觸連接是靜脈干細胞作為“伴侶”發(fā)揮作用的一些常見(jiàn)途徑。關(guān)于移植的時(shí)機，但很少有研究比較不同的時(shí)間窗口，根據所研究的模型系統和細胞類(lèi)型，結果會(huì )有所不同。干細胞所有可能的作用模式已在圖1中描述。

腦中風(fēng)再生醫學(xué)發(fā)展的轉化方法

干細胞獨特的自我更新和分化能力已被用來(lái)設計針對各種神經(jīng)退行性疾?。òX中風(fēng)）的細胞療法。已經(jīng)有幾項研究報告了干細胞在治療各種疾病中的應用，這些研究將在接下來(lái)的段落中討論。這些研究使用了各種干細胞，例如成體干細胞（間充質(zhì)干細胞和神經(jīng)干細胞）、胚胎干細胞以及最新類(lèi)型的誘導多能干細胞。除了使用不同類(lèi)型的干細胞外，科學(xué)家還報告了獨特的作用模式來(lái)支持他們的研究結果。除了這些可變點(diǎn)之外，還有其他考慮因素，例如干細胞的劑量、干細胞的給藥方式以及是否需要加強劑量，取決于疾病的嚴重程度。各個(gè)團體都試圖通過(guò)他們的研究來(lái)回答這些重要問(wèn)題。

缺血性中風(fēng)通過(guò)破壞異質(zhì)細胞群和神經(jīng)元連接以及血管系統，對腦細胞造成嚴重損害。幾種類(lèi)型的干細胞（如胚胎干細胞、神經(jīng)干細胞、成體干細胞（間充質(zhì)干細胞）和誘導多能干細胞）的再生潛力已被評估用于治療中風(fēng)。這些研究的結果和觀(guān)察結果并不一致。大多數研究?jì)H評論了干細胞在該部位的歸巢、存活、增殖和分化及其有限的神經(jīng)恢復能力。

應用治療腦中風(fēng)的干細胞有哪些

胚胎干細胞：胚胎干細胞（ESC）是源自囊胚內細胞團的多能細胞。然而，由于ESC的免疫原性和畸胎瘤形成傾向，許多其他團體反對在臨床環(huán)境中使用ESC。

神經(jīng)干細胞：因此，科學(xué)家們現在正在嘗試確定其他干細胞類(lèi)型的神經(jīng)恢復能力。理論上，神經(jīng)干細胞（NSC）是最適合神經(jīng)修復的細胞候選者，因為它們屬于相同的組織來(lái)源，并且具有分化為神經(jīng)元細胞的自然傾向。NSC 是多能細胞，通常存在于海馬齒狀回的顆粒下區。據報道，NSC的植入可導致受損大腦中突觸連接的重建和成熟神經(jīng)元電生理特性的改善。

它們通過(guò)改善細胞外微環(huán)境從而促進(jìn)神經(jīng)元回路可塑性來(lái)實(shí)現這一點(diǎn)。NSC分泌多種神經(jīng)營(yíng)養因子（如 BDNF 和 VEGF）來(lái)恢復神經(jīng)元功能，這些因子有助于維持神經(jīng)元的健康、生成、增殖和存活，以及維持 ECM。VEGF特別有助于因缺血而受損的血管的血管生成和血管修復。CNTF、GDNF、NGF和NSCs分泌的其他此類(lèi)因子也在神經(jīng)細胞的保護、維持和增殖中發(fā)揮著(zhù)重要作用。

間充質(zhì)干細胞：另一種類(lèi)型的細胞具有驚人的神經(jīng)恢復潛力，并且具有其他一些理想的特性，例如免疫學(xué)上的原始性、易于在體外提取、維持和擴增，并且沒(méi)有相關(guān)的倫理問(wèn)題，是間充質(zhì)干細胞（MSC）。間充質(zhì)干細胞是多能干細胞，在骨髓、脂肪組織、臍帶、臍帶血、牙髓等身體組織中占有一席之地。從這些組織中提取間充質(zhì)干細胞是一個(gè)非常成熟且簡(jiǎn)單的過(guò)程，并且已廣泛應用于各種臨床試驗。間充質(zhì)干細胞通過(guò)一種或多種作用方式導致神經(jīng)恢復，例如釋放旁分泌因子、細胞替代、線(xiàn)粒體轉移等。間充質(zhì)干細胞還具有血管生成作用。據報道，它們通過(guò)釋放血管內皮生長(cháng)因子（VEGF）來(lái)誘導血管生成。

誘導多能干細胞：最近因其翻譯價(jià)值而被探索的另一種干細胞是誘導多能干細胞（iPSC）。在Takahashi和Yamanaka (2006)的突破性發(fā)現之后，iPSC的研究蓬勃發(fā)展。iPSC比其他類(lèi)型的干細胞具有優(yōu)勢，因為它不具有免疫原性、易于獲取、非干預性且不會(huì )引起倫理問(wèn)題。然而，它們的產(chǎn)生仍然是一個(gè)未解決的問(wèn)題，因為重編程效率仍然很低。此外，一些研究報告了小鼠大腦中畸胎瘤的形成，這意味著(zhù)在將iPSC應用于臨床之前，需要解決和解決其致瘤性。iPSC似乎是用于組織再生的強大干細胞。

腦中風(fēng)的生物活性成分：聯(lián)合療法

補充和替代醫學(xué)以及干細胞療法的使用在腦中風(fēng)患者的康復中也發(fā)揮著(zhù)重要作用。在中風(fēng)發(fā)作期間，大多數促炎細胞因子都參與其中，并且從藥用植物不同部位提取的許多多酚化合物已被證明可以在臨床前模型中預防腦缺血。從甘草根中提取的甘草甜素，可預防中風(fēng)引起的大鼠腦損傷。中風(fēng)前后腹腔注射甘草酸有助于通過(guò)改善IFN-γ介導的T細胞活性來(lái)抑制梗塞，而T細胞活性部分受高遷移率族box-1調節。靜脈注射重組纖溶酶原組織激活劑 (rtPA) 的使用在五年前就已被批準，但rtPA治療的局限性包括中風(fēng)后4.5小時(shí)的治療窗口狹窄以及出血轉化的高風(fēng)險。

腦中風(fēng)患者的間充質(zhì)干細胞移植是一種現有的方法，但由于治療過(guò)程中缺氧、缺糖，有時(shí)會(huì )在間充質(zhì)干細胞中觀(guān)察到炎癥。

研究表明藥用植物含有幾種重要的生物活性成分，有助于多種方式。已經(jīng)使用植物衍生產(chǎn)品進(jìn)行了大量臨床前研究，這些產(chǎn)品有助于調節M(mǎn)SC的增殖和分化，并可用于生物材料領(lǐng)域。因此，植物化學(xué)物質(zhì)與干細胞療法的新聯(lián)合療法可能成為基于干細胞的神經(jīng)再生的新視角。

干細胞治療腦中風(fēng)的臨床前研究

干細胞在治療中風(fēng)方面的益處的實(shí)驗證據已經(jīng)在數年的過(guò)程中提供。各種類(lèi)型的干細胞在各種神經(jīng)系統疾病中的用途及其在臨床前和臨床水平上的安全性和有效性已得到證實(shí)。干細胞治療中風(fēng)的臨床前驗證發(fā)揮了重要作用。各個(gè)研究小組已經(jīng)從各種參數方面驗證了干細胞的使用，例如干細胞類(lèi)型、干細胞數量/劑量、給藥方式、干細胞的歸巢和跟蹤以及干細胞的安全性和有效性。

在中風(fēng)治療中最常用和研究最廣泛的干細胞是間充質(zhì)干細胞。在MSC的各種組織來(lái)源中，最常見(jiàn)和廣泛探索的是骨髓和脂肪組織，其中骨髓是最古老的。然而，神經(jīng)干細胞和骨髓來(lái)源的單核干細胞也已被探索。

再生醫學(xué)治療腦中風(fēng)的臨床試驗

腦血管中風(fēng)可導致發(fā)病率和死亡率，并導致長(cháng)期殘疾，影響生活質(zhì)量。中風(fēng)與神經(jīng)炎癥有關(guān)，神經(jīng)炎癥在不同類(lèi)型腦血管意外的病理生理學(xué)中起著(zhù)關(guān)鍵作用。我們對中風(fēng)臨床研究數據庫進(jìn)行了嚴格檢索，發(fā)現了超過(guò)56項關(guān)于使用再生醫學(xué)（自體或同種異體）治療腦血管中風(fēng)的臨床試驗。其中大多數使用間充質(zhì)干細胞、脂肪組織、骨髓源性細胞以及脊髓和臍帶細胞。

表格1介紹了一些涉及干細胞治療（自體和同種異體）的臨床試驗，給出了他們的研究設計、劑量、給藥途徑和結果。我們在中風(fēng)再生醫學(xué)方面的經(jīng)驗強調細胞的安全性和耐受性，但功效仍需解決。與僅接受物理治療的患者相比，接受自體骨髓來(lái)源細胞治療的患者的臨床和功能模式恢復得更好。我們主要針對間充質(zhì)干細胞、脂肪組織干細胞和骨髓單核干細胞等不同干細胞進(jìn)行了各種臨床試驗。正在進(jìn)行中（表1）調查了潛在的功效和安全性，沒(méi)有發(fā)生任何不良或嚴重不良事件。

進(jìn)行了一項開(kāi)放標記觀(guān)察者盲法臨床試驗，以評估自體 MSC 的長(cháng)期安全性和有效性。MSCs移植后，在接受MSC治療的患者組中觀(guān)察到患者的臨床改善，這與血清基質(zhì)細胞衍生因子1的水平和側腦室室下區的受累程度有關(guān)。在對患者的長(cháng)期隨訪(fǎng)中未觀(guān)察到嚴重的不良反應。與對照組相比，合并癥的發(fā)生率相似（Lee JS et al., 2010）。

在另一項單盲對照I/II期試驗中，大腦中動(dòng)脈卒中患者被納入該研究。中風(fēng)后5-9天注射自體骨髓單核細胞 (BM-MNC)。注射后觀(guān)察到血漿β-神經(jīng)生長(cháng)因子水平較高，除了兩名患者在隨訪(fǎng)3個(gè)月時(shí)觀(guān)察到部分性癲癇發(fā)作外，6個(gè)月內沒(méi)有觀(guān)察到任何不良事件。研究結果表明，BM-MNCs的動(dòng)脈內給藥是安全可行的(?Moniche et al., 2012?)。

在亞急性缺血性中風(fēng)患者的隨機、II期、多中心試驗組中，靜脈注射自體BM-MSC也顯示出更好的安全性（Prasad 等，2014））。根據外周血干細胞（PBSC）臨床前研究的結果，對大腦中動(dòng)脈梗塞患者進(jìn)行了隨機單盲對照研究?；颊甙凑昭芯考{入標準入組，并在立體定向植入免疫分選的PBSC之前連續5天接受皮下注射G-CSF。在研究過(guò)程或研究后續過(guò)程中未觀(guān)察到不良事件。通過(guò)NIHSS、ESS、EMS和mRS從基線(xiàn)到 12 個(gè)月的變化來(lái)觀(guān)察PBSC治療組和對照組的臨床結果。此外，這項研究還提供了重要證據，證明PBSC在改善中風(fēng)相關(guān)的運動(dòng)缺陷、重建受損的功能（陳等人，2014）。

另一項研究報道了慢性缺血性中風(fēng)患者骨髓來(lái)源的單核細胞的旁分泌機制。對每位患者的BM-MNC中的 CD34+進(jìn)行計數。靜脈注射BM-MNC會(huì )分泌膠質(zhì)細胞源性神經(jīng)營(yíng)養因子以及BDNF、IGF-1和VGEF，這可能可以防止運動(dòng)神經(jīng)元功能障礙。試驗結果表明，BM-MNCs的給藥對于中風(fēng)患者是安全可行的。

在另一項單中心I期研究中，觀(guān)察了源自單個(gè)人胎兒脊髓的NSI-566原代貼壁神經(jīng)細胞的可行性和安全性。對患者進(jìn)行的隊列研究對三種不同劑量進(jìn)行了研究，結果表明，將人脊髓源性神經(jīng)干細胞移植到穩定型中風(fēng)患者的梗塞周?chē)鷧^域是有益的。其背后的潛在機制是干細胞衍生組織主要由中間神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞組成，它們促進(jìn)再生并充當再生神經(jīng)元纖維之間的橋梁（Zhang et al., 2019）。

同種異體間充質(zhì)干細胞在慢性中風(fēng)患者中的I/II期初步安全性和有效性研究顯示，I期和II期研究的劑量耐受性為150萬(wàn)/kg體重。對患者靜脈注射同種異體間充質(zhì)干細胞的主要結果進(jìn)行了為期1年的測量，次要結果則根據行為變化進(jìn)行了測量。在13名患者中觀(guān)察到可能與干預無(wú)關(guān)的AE/SAE，并觀(guān)察到??2種與研究干預相關(guān)的輕度AE，即尿路感染和靜脈部位刺激。然而，其他機制也已被證明，涉及細胞替代、免疫調節作用和中風(fēng)后腦損傷的內源性修復。腦血管意外的干細胞治療總體上取決于它們的分化、炎癥、以及修復內源性過(guò)程的能力。這種再生醫學(xué)已成為現代神經(jīng)病學(xué)的重要工具，對神經(jīng)退行性疾病具有潛在功效。

經(jīng)過(guò)廣泛的臨床前研究發(fā)現，針對中風(fēng)的不同干細胞進(jìn)行了臨床試驗，其中移植期間或移植后觀(guān)察到的AE/SAE可能與干預直接或間接相關(guān)。研究表明，必須進(jìn)一步繼續對中風(fēng)患者進(jìn)行再生醫學(xué)的臨床前和臨床研究，以進(jìn)一步闡明移植前后的安全性、有效性和毒性，以及它們?yōu)橹酗L(fēng)患者提供有效的再生醫學(xué)的能力。再生醫學(xué)治療腦血管中風(fēng)的進(jìn)一步臨床試驗已經(jīng)完成，更多結果正在等待。

前景

隨著(zhù)我們從過(guò)去和當前的中風(fēng)臨床試驗中獲取更多證據，再生醫學(xué)看起來(lái)越來(lái)越有吸引力。描述干細胞及其串聯(lián)機制的神經(jīng)生理學(xué)表明，恢復大腦功能可能是一個(gè)現實(shí)的目標。為了使這項研究成為中風(fēng)治療的福音，某些問(wèn)題仍然需要答案，例如最佳的細胞遞送途徑、注射細胞的初始植入和分布模式，以及注射細胞如何有效地遷移到受影響的部位。

盡管干細胞已被證明是治療中風(fēng)的重要資源，但在不久的將來(lái)仍有一些障礙需要克服。具有多種參數的多種干細胞已被試驗用于治療中風(fēng)。從使用的干細胞種類(lèi)來(lái)看，有多能干細胞（ESC和iPSC）、神經(jīng)干細胞和成體干細胞（來(lái)自各種組織的MSC）。多能干細胞存在倫理問(wèn)題。

此外，NSCs的體外實(shí)驗也存在局限性。擴張（就需要移植的NSC數量而言）。MSC有能力解決這一問(wèn)題。另一個(gè)問(wèn)題是宿主體和移植干細胞之間的免疫耐受性。這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)使用患者自身的細胞衍生MSC的iPSC來(lái)解決。除了這些問(wèn)題之外，還有其他一些問(wèn)題，例如細胞提取、擴增和分化的效率是否足以進(jìn)行移植，以及最佳注射方式和最佳注射次數。盡管將干細胞療法納入各種疾病的主流治療中存在一些挑戰，但干細胞療法已經(jīng)用于治療幾種退行性疾病和其他類(lèi)型的疾病。

參考資料：Singh M, Pandey PK, Bhasin A, Padma MV and Mohanty S (2020) Application of Stem Cells in Stroke: A Multifactorial Approach. Front. Neurosci. 14:473. doi: 10.3389/fnins.2020.00473

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