南方医科大学：干细胞治疗中风的研究热点和难点

背景：中风是全世界死亡和永久性残疾的主要原因之一。然而，目前的中风治疗效果有限。因此，迫切需要一种新的治疗方法。干细胞疗法是治疗中风患者的尖端疗法。

近日，南方医科大学珠江医院康复医学科在《Front Pharmacol》在线发表近些年干细胞在治疗脑卒中的临床研究成果，本研究获取了2004年至2022年间全球关于中风干细胞的科学研究，以及有关出版物产出、国家/地区、机构、作者/公司的定量信息。被引作者、期刊/共同被引期刊、共同被引和突发参考文献、关键词和突发关键词。本研究旨在通过综合这些调查的研究方向和新兴主题来突出该领域的研究热点。

方法：我们使用Web of Science核心合集检索2004年至2022年间发表的有关中风干细胞的相关文章。使用CiteSpace、VOSviewer和R软件包“bibliometrix”进行分析，以确定出版物产出、国家/地区、机构、作者/共同被引作者、期刊/共同被引期刊、共同被引参考文献和关键词。最终，6,703条记录被纳入分析。具体文献筛选流程见图1。

结果：文献计量分析中总共纳入了6,703篇出版物。2004年至2022年间，引用总数显着且迅速增加，其中2008年至2009年期间的增长最为明显。就国家而言，美国是出版物最多的国家，其次是中国。从机构和作者来看，产出最多的机构是南佛罗里达大学，其次是奥克兰大学和上海交通大学，作者中产出最多的是Chopp, M和Borlongan, Cesario V。期刊方面，《Cell Transplantation》发表量最高，其次是《Brain Research》。至于参考文献，“间充质干细胞作为营养介质”被引用的次数最多（2,082条），而题为“神经元替代来自成人脑中的内源性前体中风后”的文章具有最强的突发性（强度=81.35）。过去十年出现的热门词汇包括“粘附分子”、“间充质基质细胞”、“细胞外囊泡”、“多能干细胞”、“信号通路”、“可塑性”和“外泌体”。

详细结果

出版物产出的时间趋势

可以看出图2，直方图和曲线展示了两个趋势：每年发表的论文总数和引用次数。这两种趋势随着时间的推移而增长，说明了该领域研究的发展方向。2004年至2021年间，引用次数显着且迅速增加，表明干细胞在中风中的研究引起了人们的兴趣。2004年至2007年，文献数量快速增长，2009年更是大幅增长。不过，2010年至2017年的文章数量保持相对稳定。2020年是近年来发表数量最多的一年，峰值为515篇。虽然2022年的数据尚未完成，但预计将呈现出与上年相比，呈温和趋势。

图2：中风干细胞研究的年度出版物趋势。2022年的数据不完整。

国家/地区贡献

从地域分布来看，共发表文献6,703篇，来自94个不同的国家和地区；表格1显示该类别中排名前10的国家/地区。可以看出图3B和补充图S1，我们还使用VOSviewer对国家或地区进行可视化分析。美国发表论文最多（1,555篇，占25.61%），其次是中国（738篇，占12.15%）和日本（714篇，占11.76%），表明这三个国家在该领域发挥着至关重要的作用。然后利用每个国家出版物的数量和之间的联系来创建一个协作网络（图3A）。对这一领域出版物数量最多的30个国家进行了国家合作分析（图3C）。从总链接强度来看，排名前五的国家/地区为美国、中国、日本、德国、韩国。

深蓝色表示合作率越高，联系线越宽，两国之间的合作率越高。(B)脑卒中干细胞领域国家/地区分布。圆圈的大小代表国家或地区发表的文章数量，线条代表国家或地区之间的合作。线条的粗细反映了合作的频率。线越粗，合作越强。

机构贡献

在表2，生产力最高的前10名机构按生产力排名。中国和美国是仅有的两个生产率最高的国家。最多产的机构是南佛罗里达大学（164篇出版物，占2.70%），其次是奥克兰大学（151篇出版物，占2.49%），然后是上海交通大学（129篇出版物，2.12%）。机构聚类分析见图4A。还可以观察到机构之间紧密且持续的互动。其中，合作较多的机构为奥克兰大学、亨利·福特医院、亨利·福特健康科学中心，其次是札幌医科大学和耶鲁大学。在图4B，我们使用VOSviewer分析了过去5年发表的文章数据。例如，哈佛大学较早开始该领域的研究，并且过去发表的文章比最近多得多。相比之下，首都医科大学进入该领域较晚，近期发表的文章数量较多。从聚类分析图中可以看出，红色和浅蓝色圆圈表示主要是中国机构。结合视觉时间线可以看出，中国机构以黄色为主，表明进入该领域较晚或近期发表文章数量较多。

研究热点的关键主题

使用聚类分析对所包含的关键词进行聚类并总结研究主题可能有助于相关研究人员识别热门话题并帮助学者更好地理解当前的科学问题。我们使用 VOSviewer 将关键字聚类为八个，如图5A：干细胞的起源和行为（红色）、中风的病理生理过程（绿色）、中风的治疗和干细胞的应用（紫色）、中风后干细胞治疗的效果（浅蓝色）、构成中枢神经的细胞系统和病理生理变化（橙色），与干细胞治疗相关的其他疾病（棕色），外泌体和作用机制（黄色），其他（海蓝色）。

图5：(A)关键词共现的聚类。图中的圆圈和标签构成一个单元，不同颜色的单元构成不同的簇(B)中风干细胞相关引用爆发最强的前25个关键词的CiteSpace可视化图。

同时，我们进行了一系列关键词突发检测。为了评估干细胞在中风研究中的发育，研究人员使用了一种名为“关键词爆发检测”的方法，即识别在特定时间段内经常出现的短语。表6表明本研究中出现频率较高的术语，除了“中风”（1538）之外，还包括“缺血”（801）、“神经发生”（660）、“脑缺血”（553）、“间充质干细胞”（549） ）和“神经干”（541）。进一步分析突出的关键词。列出前25个关键词图8B按时间顺序排列，突发强度最大。从图中可以看出，近5年爆发的关键词主要集中在“细胞外囊泡”、“炎症调节”和“细胞外基质的调节”。

该领域受到广泛关注的关键词出现较早，如脑缺血、再生、NSC、内皮祖细胞、细胞凋亡、细胞治疗等。近十年来新兴的热词包括粘附分子、间充质基质细胞、细胞外囊泡、多能干细胞、信号通路、可塑性、外泌体等。

全球干细胞治疗脑卒中的研究趋势

本研究旨在对过去18年中风干细胞的研究进行文献计量分析。引用次数每年都在稳步增长，其中2008-2009年期间呈现出最明显的增长模式。2008年之前，该领域平均每年发表150篇论文。2009年至2022年，发表论文数量逐渐增加，平均每年发表论文350篇。2020年发表的文章数量达到峰值515篇。这些发现表明，干细胞治疗中风的研究近年来越来越受到世界各地研究人员的关注，该研究领域目前正处于稳步发展阶段。

在中风干细胞研究方面排名前三的国家是美国、中国和日本。排名前十的国家有四个欧洲国家、四个亚太国家和两个美洲国家。此外，前10名的研究机构中，有5家是美国的，其余5家是中国的。我们观察到德国、日本、中国和美国这四个国家之间的密切配合。中国还积极与日本、加拿大和英国合作。上海交通大学、首都医科大学、哈佛大学等学术机构之间合作良好。尽管奥克兰大学在论文发表方面排名第二，但人们发现它与其他大学的合作有限。这种合作对于这些大学的长期学术进步是有害的。因此，确实有必要多国研究机构密切合作、交流，共同推动中风干细胞治疗。

干细胞治疗脑卒中的作用机制

干细胞与再生机制：可以看出表6“神经发生”、“血管发生”、“神经干细胞”是目前干细胞再生研究的热点。神经和脑血管再生对于中风恢复至关重要。

神经干细胞的发现为中风神经和血管再生提供了一种新的有前景的疗法。神经元和神经胶质细胞起源于常见的未成熟NSC，被定义为自我更新和多能细胞，可以分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞。研究发现，神经干细胞不仅存在于发育中的大脑中，而且还存在于成熟的哺乳动物大脑中。许多研究表明，NSC可以替代丢失的神经元并恢复神经元回路的连接，有助于改善大鼠中风和脑损伤的恢复。移植的NSC可以防止神经元凋亡，在大脑内外发挥免疫调节作用，并增加内源性神经元再生和血管生成。许多研究评估了移植外源性神经干细胞对患有脑缺血性中风的临床前动物的治疗效果和安全性。

抗氧化、抗炎机制：近年来，关于“氧化应激”和“炎症”的研究逐渐流行，表明学者们对干细胞的研究进入了更深层次。“氧化应激”和“炎症”是2020年至2022年引用次数最多的前25个关键词之一。

近年来，已证明干细胞疗法是抑制中风后炎症和氧化应激的潜在成功治疗方法。研究人员发现，在脑缺血应激下，间充质干细胞可降低细胞氧化应激水平，并提高神经元细胞的细胞内钙和活性氧。此外，新出现的证据表明，干细胞可以提高线粒体转移的有效性，以改善氧化磷酸化，减轻细胞氧化应激水平，进而减轻缺血性损伤引起的脑损伤级联反应。基于上述讨论，通过降低氧化应激程度并将健康线粒体转移至受损细胞，干细胞在缺血性中风中发挥其抗氧化能力。在抑制炎症方面，最近的研究表明，干细胞可以调节缺血脑中的免疫细胞浸润和极化，从而减轻神经炎症。

干细胞和细胞外囊泡：间充质干细胞”是当前干细胞类型选择的研究热点之一。MSC治疗已被证明可以减轻炎症、促进神经发生、抑制血管生成和细胞凋亡，从而改善神经元缺陷、神经网络重建和神经功能。崔杰等人发现间充质干细胞可以减少中风大鼠的神经损伤并增强轴突再生。此外，间充质干细胞通过显着增强活力、运动性和网络形成，基于分泌的血管生成因子发挥血管生成作用。研究表明，干细胞可以通过增强抗炎细胞因子的保护作用或执行免疫调节功能（例如中性粒细胞和小胶质细胞调节）来促进神经修复。

近年来，研究人员还发现，使用干细胞产生的外泌体可能是干细胞的替代策略。外泌体的纳米级特性使其能够有效地分散到全身并穿过血脑屏障。此外，它可以模仿干细胞和其他支持细胞的再生能力。当干细胞检测到微环境的变化（例如“炎症”或“氧化应激”）时，它们会释放外泌体与其他细胞进行交流。外泌体已被证明可用于调节中风后炎症、神经血管重塑、血管生成、神经发生、突触可塑性以及细胞凋亡和自噬控制。一些作者认为，外泌体可以作为天然生物标志物来衡量神经系统疾病临床表现的严重性。

干细胞治疗脑卒中的临床应用前景

基础科学和动物模型为临床中推进中风干细胞疗法奠定了基础。NSC移植主要用于治疗中风后慢性期。在一项临床试验中，对中风后6个月至5年内的患者进行NSC移植表明NSC系CTX0E03的嵌入式输送是安全的，并表明神经功能得到改善。然而，这项研究仅针对11名男性进行；因此，需要进一步研究，包括女性患者和更大的患者群体。

另一项PISCES两项研究纳入了40岁以上在缺血性中风后2-13个月出现明显上肢运动缺陷的成年人，其中23名患者接受了CTX细胞移植，他们的上肢功能在3、6和12个月时得到改善。随后，PISCES-3研究招募了约130名中风后6至24个月内出现中度至重度功能障碍的患者。主要结果是术后6个月改良Rankin量表 (mRS) 评分的改善。然而，由于与采集胎儿神经干细胞相关的伦理问题，以及捐赠者数量有限，限制了其应用。

大量临床前数据已经证明间充质干细胞治疗中风的可行性，干细胞治疗的临床应用令人期待。大多数临床试验都评估了间充质干细胞治疗中风的有效性和安全性。间充质干细胞，尤其是骨髓来源的间充质干细胞，在临床试验中应用最为广泛。

此外，大多数相关临床试验仅纳入少数患者（n<100），缺乏大型多中心随机对照试验；因此，需要进一步研究以确定间充质干细胞治疗中风的有效性和安全性，并确定最佳细胞浓度、时间、患者选择标准（年龄、中风亚型和损伤面积）以及常规临床用途的联合治疗。

大多数关于外泌体的研究都集中在动物和体外实验上。

根据现有信息，一些临床研究已使用外泌体来治疗中风。截至2022年8月，公共临床试验数据库中仅提供三项涉及中风患者的临床试验（https://clinicaltrials.gov/）。一项研究评估了接受同种异体MSC 衍生的外泌体治疗的急性缺血性中风患者的改善情况。在另一项研究中，研究了血液细胞外囊泡对接受康复治疗的中风患者的诊断价值。最终研究旨在确定针灸诱导的外泌体如何帮助治疗中风后痴呆症。

此外，一项随机临床试验表明，在恶性大脑中动脉梗塞后，局部注射同种异体胎盘MSC产生的外泌体是安全的。这些数据表明，外泌体疗法是临床转化应用中一种新的有前景的中风策略。总之，尽管外泌体的治疗效果、生物安全性、动力学和生物分布仍需深入研究，但其再生和修复能力为中风的治疗提供了新的可能性。

结论

这项分析有助于研究人员确定2004-2022年中风干细胞研究的新趋势和研究热点。发表论文数量的稳步增长表明，全球学术界对中风干细胞的研究越来越重视。发表论文数量最多的前三个国家是中国、美国和日本。影响最大的期刊、机构和作者分别是《细胞移植》、佛罗里达州立大学和Chopp, M.。

干细胞在脑卒中研究中的热点关键词包括 “神经发生”、”血管生成”、”间充质干细胞”、”氧化应激”、”炎症”、”外泌体 “和 “细胞外囊泡”，这些关键词在未来很可能成为研究热点。值得注意的是，干细胞有许多积极作用，如神经保护、增强血管生成和神经再生、减轻炎症和免疫反应等；然而，减轻中风造成的损害的主要机制仍不清楚。临床挑战可能包括复杂因素，如年龄、中风亚型和中风严重程度的影响，所有这些因素都会影响干细胞疗法的疗效。未来，要成功制定治疗方案，必须仔细考虑所有复杂因素。

参考资料：Zhang Q, Zeng Y, Zheng S, et al. Research hotspots and frotiers of stem cells in stroke: A bibliometric analysis from 2004 to 2022. Frontiers in Pharmacology. 2023 ;14:1111815. DOI: 10.3389/fphar.2023.1111815. PMID: 36937837; PMCID: PMC10020355.

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