干细胞疗法治疗中风：有希望的解决方案还是死胡同？

概述：中风是世界范围内的一个主要健康问题。据估计，90%的人群中风风险归因于衰老、高血压、高血糖、糖尿病和肥胖等危险因素。然而，大多数中风动物模型主要使用健康和年轻的动物。这些模型忽略了与脑血管疾病相关的主要合并症，这可能是由于没有考虑患者的情况而导致保护性和再生策略从实验室到临床转化不成功的一种解释。由于缺乏成功，因此将合并症纳入中风动物模型中以研究所测试的各种治疗策略的效果非常重要。

关于干细胞疗法，在中风实验动物模型中，急性期和慢性期干细胞的施用已被证明是安全有效的。本综述旨在展示间充质干细胞等有前景的新治疗策略的研究结果，这些策略正在与合并症相关的中风临床前模型和老年动物中进行测试。

---

介绍

中风仍然是成人永久性残疾的最常见原因，也是世界上第二大死亡原因。人们对中风的病理学知之甚少。然而，研究表明，大多数中风患者至少有一种合并症。各种危险因素对全球卒中负担的影响尚不清楚。INTERSTROKE研究表明，五种危险因素占全球所有中风（缺血性中风或脑出血[ICH]）风险的80%以上：高血压、当前吸烟、腹部肥胖、饮食和体力活动。此外，中风发病率随着年龄的增加而增加。中风患者合并症的高患病率表明需要在临床前研究中考虑这些合并症的治疗方法（图1）。

2018年12月在PubMed中进行了高级搜索，查找每年出版的所有使用文本单词“笔划”且给定术语作为文本单词的文章：“年龄”或“老化”；高血压或高血压或高血压；糖尿病或糖尿病；高血糖或高血糖或高血糖或高血糖水平；或肥胖或超重。考虑了英语（而不是其他语言）文章的最终出版年份（而不是提前的在线日期）。

在针对急性局灶性缺血性中风的502种实验疗法中，只有10%在高血压动物身上进行了测试。高血压动物的梗塞面积较大，并且治疗干预的疗效降低。评估糖尿病或急性高血糖对治疗干预反应影响的临床前研究甚至更少。大多数新疗法的临床前研究都使用年轻的健康动物模型，这可能是因为在动物模型上测试的1,026 种治疗方法中，只有一种在临床试验中有效。

特别是，干细胞疗法已被证明主要对健康动物有效。各种类型的干细胞已用于临床前中风模型：胚胎干细胞、神经干细胞、诱导多能干细胞、间充质干细胞（MSC）和造血干细胞。干细胞疗法已被证明可以促进功能恢复，参与免疫调节、神经发生、突触发生、少突胶质细胞发生、轴突连接和髓磷脂形成等过程，改善血脑屏障（BBB）完整性、新生血管形成和缩小病变大小，不仅显示出疗效灰质损伤，还有白质损伤。但其作用机制尚未明确。

最近的证据表明，这可能与通过细胞外环境中的分泌因子进行旁分泌功能的长距离细胞间通讯有关。人们认为干细胞和受损器官之间的细胞间通讯是通过释放游离分子来调节的，这些游离分子通过与受体结合来传递信号。这些分子可能部分是营养因子、炎症调节剂甚至外泌体。为了避免干细胞疗法先前的翻译失败，STAIR指南建议应在患有高血压和糖尿病等共病的动物上进行进一步的研究，以提高所谓的中风疗法的临床前研究的质量。

干细胞疗法治疗中风：有希望的解决方案还是死胡同？

本综述重点关注在具有最常见合并症（高血压、高血糖、糖尿病、肥胖）的中风临床前模型以及老年动物中测试的间充质干细胞疗法。

间充质干细胞治疗中风的临床前研究试验

衰老导致的中风

年龄是发生中风的最重要的危险因素。年龄已被证明是中风后康复的预测因素，与中风的严重程度、特征和并发症无关。除了患者的总体健康状况之外，中风的发生率也与年龄的增加密切相关，但并非唯一相关。如前所述，患者数据显示年龄与中风发生率之间存在直接相关性。由于这些原因，在临床前研究中应仔细考虑年龄的影响，因为中风的机制和对药物的反应在发育中的青少年、成人和老年大脑中可能有很大不同。然而，尽管这是最重要的危险因素，但目前很少有研究（只有7项）针对老年动物评估缺血性中风后施MSC的效果。表格1）。

在这方面，在中风后的急性期全身施用骨髓单核细胞（BMMNC）可减少神经功能缺损并减少梗塞体积，调节老年大鼠脑内缺血后炎症细胞因子。同样在急性期，静脉注射人脐带组织来源的细胞可改善中风后老年大鼠神经功能的恢复，并与修复过程的激活相关。干细胞疗法的这种有益效果不仅可以在短期内观察到，而且可以在长期内观察到。

在一项研究中，缺血性中风后1天动脉内注射骨髓基质细胞 (BMSC) 对神经功能的恢复具有持久的有益作用。减少大脑缺血性损伤的一个有趣策略是基于在缺血级联的不同步骤中发挥作用的疗法组合。从这个意义上说，粒细胞集落刺激因子（G-CSF）与骨髓间充质干细胞（BMMSC）的组合可增加神经发生并改善老年大脑中的微血管恢复和密度。然而，另一项研究表明，G-CSF和骨髓单核细胞 (BMMNC) 的组合并没有进一步改善中风后的恢复。

参考	物种	行程类型	细胞类型	细胞数	行政途径	恢复	合并症
布伦尼曼等人。( 21 )	朗伊文斯	大脑中动脉闭塞	骨髓基质细胞核细胞	4×10 6	动脉内	改进	老化
科埃略等人。( 22 )	维斯塔	局灶性皮质缺血	骨髓基质细胞核细胞	3×10 7	静脉	改进	老化
张等人。( 23 )	维斯塔	大脑中动脉闭塞	人类脐带组织来源的细胞	1×10 7 /公斤	静脉	改进	老化
沉等人。( 24 )	维斯塔	大脑中动脉闭塞	骨髓间充质干细胞	2×10 6	动脉内	改进	老化
巴尔谢努等人。( 25 )	斯普拉格-道利	大脑中动脉闭塞	G-CSF + 骨髓间充质干细胞	50微克/千克+1×10 6 /千克	静脉	改进	老化
布加等人。( 26 )	斯普拉格-道利	大脑中动脉闭塞	G-CSF + BMMNC	50μg/kg+1×10 6 /kg	静脉	改进	老化
伊藤等人。( 27 )	自发性高血压大鼠	容易中风	骨髓间充质干细胞	5×10 5	颅内	未评价	高血压
卡利奥等人。( 28 )	自发性高血压大鼠	容易中风	骨髓间充质干细胞	1×10 6	颅内	未评价	高血压
克兰兹等人。( 29 )	自发性高血压大鼠	大脑中动脉闭塞	来自母体或胎儿胎盘的 MSC	1×10 6	静脉	改进	高血压
明纳鲁普等人。( 30 )	自发性高血压大鼠	大脑中动脉闭塞	骨髓基质细胞核细胞	1/5/20×10 6	静脉	没有改善	高血压
韦斯等人。( 31 )	自发性高血压大鼠	大脑中动脉闭塞	胡氏骨髓核细胞瘤	8×10 6 /公斤	静脉	没有改善	高血压
波塞尔等人。( 32 )	自发性高血压大鼠	大脑中动脉闭塞	G-CSF + BMMNC	50微克/千克+1.5×10 7 /千克	静脉	没有改善	高血压
田口等人。( 33 )	自发性高血压大鼠	局灶性皮质缺血	骨髓基质细胞核细胞	5×10 5	静脉内和骨内	改进	高血压
瓦格纳等人。( 34 )	自发性高血压大鼠	大脑中动脉闭塞	骨髓基质细胞核细胞	8×10 6 /公斤	静脉	没有改善	高血压
王等人。( 35 )	自发性高血压大鼠	脑出血	骨髓间充质干细胞	1×10 6	静脉	改进	高血压
丁等人。( 36 )	自发性高血压大鼠	脑出血	骨髓间充质干细胞	1×10 6	颅内	改进	高血压
严等人。( 37 )	维斯塔	大脑中动脉闭塞	HUCBC	5×10 6	静脉	改进	I 型糖尿病
崔等人。( 38 )	维斯塔	大脑中动脉闭塞	骨髓间充质干细胞	5×10 6	静脉	改进	I 型糖尿病
陈等人。( 39 )	维斯塔	大脑中动脉闭塞	骨髓间充质干细胞	3×10 6	静脉	没有改善	I 型糖尿病
严等人，( 40 )	维斯塔	大脑中动脉闭塞	BMSC + 尼亚斯潘	5×10 6 + 40毫克/公斤	静脉	没有改善	I 型糖尿病
叶等人。( 41 )	维斯塔	大脑中动脉闭塞	BMSC + 尼亚斯潘	5×10 6 + 40毫克/公斤	静脉	未评价	I 型糖尿病
严等人。( 42 )	维斯塔	大脑中动脉闭塞	HUCBC	5×10 6	静脉	改进	II 型糖尿病
丁等人。( 43 )	维斯塔	大脑中动脉闭塞	骨髓间充质干细胞	5×10 7	静脉	改进	II 型糖尿病
胡等人。( 44 )	维斯塔	大脑中动脉闭塞	骨髓间充质干细胞	5×10 6	静脉	改进	II 型糖尿病
翔等人。( 45 )	维斯塔	大脑中动脉闭塞	骨髓间充质干细胞	10毫升/公斤	静脉	改进	II 型糖尿病
严等人。( 46 )	维斯塔	大脑中动脉闭塞	骨髓间充质干细胞	5×10 6	静脉	改进	II 型糖尿病

目前，所有关于老年动物MSC的研究都是针对缺血性中风进行的，没有针对出血性中风的研究。此外，在上述细胞治疗研究中没有使用标准化方案来观察所用的各种给药途径和剂量。研究数量仍然非常有限，需要进一步的临床前研究来确定MSC在老年动物模型中的功效。然而，从结果来看，衰老的大脑保留了细胞疗法的修复能力。

高血压中风

高血压被认为是中风最常见和最重要的血管危险因素之一，大约52%的中风是由高血压引起的；它还与中风严重程度密切相关。高血压具有多种影响，例如降低血脑屏障完整性、促进白质损伤和中风后水肿 。

在干细胞治疗方面，间充质干细胞已被用于高血压大鼠，以评估动物功能恢复的功效（表格1）。

在脑缺血中，脑内移植BMMSC已被证明可以减少新皮质中的凋亡神经元，并通过减少细胞死亡来改善脑损伤。这已被证明在大脑保护中发挥着主要作用。BMMSC还对SHR大鼠的血管生成起作用。因此，细胞显着增加了新皮质中微血管的数量及其对胶原IV的反应性，这表明对神经血管单元的保护和血管完整性的改善。在这方面，BMMSC还能增加抗凋亡B细胞淋巴瘤2 (Bcl-2) 基因的水平并减少超氧化物，这表明MSC具有抗氧化潜力，并对患有中风的SHR大鼠具有保护作用。

目前有两项关于SHR与ICH的研究。在这两项研究中，静脉内或脑内移植的BMMSC通过防止血液通过内皮外渗来改善神经功能和血脑屏障的完整性，从而产生诸如减少脑水肿和减少细胞凋亡等改善效果。

尽管几种不同的剂量和给药途径已用于高血压动物中风后的治疗，但在高血压动物中使用间充质干细胞的不同研究小组之间发现了相互矛盾的结果。表格1）。

应该进行更多的研究来评估间充质干细胞疗法在治疗高血压动物中风时是否不仅能有效保护大脑，还能有效修复大脑。

糖尿病中风

糖尿病分为两种类型： 1型，胰腺β细胞受损，需要外部注射胰岛素；2型，即外周胰岛素抵抗，存在于 85%的糖尿病患者中。糖尿病引起多种代谢和病理变化，导致中风，包括动脉僵硬、系统性炎症、内皮功能障碍和心力衰竭。此外，糖尿病患者的中风会增加医院死亡率。

关于间充质干细胞治疗，人脐带血细胞 (HUCBC) 和BMSC已被证明有助于增加磷酸化神经丝标记物SMI-31和突触素表达。这些标记物参与轴突和突触可塑性，促进缺血大脑中的白质重塑。缺血大脑中平滑肌肌动蛋白 (α-SMA) 和血管性血友病因子 (vWF) 表达的增加揭示了血管重塑，从而改善了功能结果。

此外，BMSC降低miR-145表达，从而减少内皮细胞增殖，有助于增加1型糖尿病大鼠的功能细胞和恢复作用。然而，其他作者报告了相互矛盾的结果。1型糖尿病大鼠大脑中动脉闭塞后24小时开始通过尾静脉进行 BMSC治疗，导致脑出血增加、血脑屏障渗漏和血管生成素表达升高。这会导致脑动脉硬化加速并阻碍功能结果的改善。

然而，在随后的研究中，当与Niaspan联合治疗时，BMSC给药的有害影响被消除。尽管联合使用，BMSC 和Niaspan治疗中风并没有改善功能结果。然而，它确实减少了BBB渗漏和动脉粥样硬化样变化，并促进了中风后1型糖尿病大鼠的白质重塑（表格1）。

关于2型糖尿病，所有实验动物研究都表明MSC具有有益作用。独立于中风后24小时或3天开始通过静脉注射进行HUCBC、BMSC或骨髓基质细胞条件培养基治疗，可改善2型糖尿病大鼠中风后的功能恢复、促进恢复效果并减少BBB破坏（表格1）。

与1型糖尿病一样，间充质干细胞治疗也与2型糖尿病的白质重塑相关，参与轴突再生、出芽和髓鞘再生，从而改善长期功能结果。中风后的MSC治疗也有助于2型糖尿病的血管重塑。具体来说，BMSC-CM治疗增强了血管生成素1 (Ang1)、酪氨酸蛋白激酶受体Tie-2、α-SMA和vWF的表达，这表明大脑动脉和血管密度较高。Ang1似乎还与BBB渗漏的减少有关，并促进缺血大脑中的血管稳定。此外，它在白质重塑中发挥作用，这可能会改善功能结果。

关于免疫系统，一些作者捍卫了MSC治疗还可以调节促炎因子的观点。糖尿病大鼠接受HUCBC和BMSC治疗后，晚期糖基化终末产物受体 (RAGE) 的表达下降表明了这一点。这表明2型糖尿病大鼠缺血后炎症、神经元死亡、血管损伤和脑损伤有所减少。HUCBC和BMSC治疗2型糖尿病中风大鼠也对巨噬细胞极化有影响，促进减轻炎症，降低促炎蛋白Toll样受体4 (TLR4) 的表达，增加脑血小板-衍生生长因子（PDGF）在缺血性大脑中表达，有助于恢复并促进中风后功能改善。

综上所述，对于1型糖尿病，虽然实验研究在给药途径、细胞剂量和卒中部位等方面具有同质性，但结果却相互矛盾，均未观察到良好的功能恢复。这表明需要进一步研究以加深对1型糖尿病与MSC细胞疗法之间相互作用的了解。尽管迄今为止进行的所有研究都表明，在缺血性中风模型中使用间充质干细胞治疗2型糖尿病可以取得成功，但据我们所知，尚未进行任何研究来测试间充质干细胞在出血性中风中的疗效。

最近的一项荟萃​​分析表明，引起人们兴趣的原因可能是，与出血性中风患者相比，缺血性中风患者的糖尿病患病率更高。

中风中的高血糖

高血糖在中风中起着重要作用，并且与缺血性和出血性中风的功能恢复较差以及死亡率增加相关。据观察，中风后超过50%的患者出现高血糖。鉴于发生中风后高血糖的患者比例很高，因此在高血糖动物模型中进行研究非常重要。

根据研究人员的要求，有两种选择用于在临床前中风模型中重现高血糖情况：可以通过静脉输注葡萄糖来模拟麻醉后的急性高血糖；或静脉注射链脲佐菌素并连续注射胰岛素，1周后动物出现高血糖。据我们所知，目前还没有关于基于间充质干细胞的治疗如何影响与高血糖相关的中风的数据。

肥胖导致中风

肥胖，尤其是腹部肥胖，是所有年龄段的重要危险因素。体重指数（BMI）的增加会显着增加中风的风险。与健康体重的人相比，肥胖人群发生缺血性中风的可能性高出64%。BMI和缺血性中风之间的关联是线性的，不存在性别或种族差异。其他研究也将肥胖与出血联系起来，BMI高的人的出血发生率高出37%。

已经建立了多种动物模型来诱导大鼠肥胖。然而，尽管中风中肥胖的患病率很高，但尚未研究间充质干细胞疗法如何影响与肥胖相关的中风病理学。总之，应该进行研究来证明肥胖与中风后MSC治疗之间的相互作用。

结论

中风患者合并症的高患病率表明，临床前研究中需要考虑这些合并症的治疗方法，以避免无法转化为患者。临床前研究开始评估MSC治疗中风相关并发症的疗效，尤其是高血压、缺血性和出血性中风。关于衰老和糖尿病，仅进行了缺血性中风研究。

目前，进行的研究很少，并且报告的结果相互矛盾。这些矛盾的结果可能是由于使用了不同的中风和合并症模型，以及使用了不同的细胞疗法方案所致。这种情况表明进一步需要促进细胞浓度和给药途径的标准化。尽管肥胖和高血糖经常出现在中风患者身上，但它们却被完全忽视了。

因此，合并症的作用应该在临床前卒中研究中占据更重要的地位。这有望改善实验室到临床的转化并确定可行的治疗选择。

参考资料：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.

免责说明：本文仅用于传播科普知识，分享行业观点，不构成任何临床诊断建议！杭吉干细胞所发布的信息不能替代医生或药剂师的专业建议。如有版权等疑问，请随时联系我。