上海大学：间充质干细胞移植为中风患者带来了希望

由于世界人口老龄化，中风越来越普遍，导致社会经济负担增加。

近年来，中风研究和治疗已成为急需解决的关键科学问题，干细胞移植成为焦点，已知干细胞移植可治疗与脑外伤相关的神经退行性疾病，例如中风。

事实上，无论是在动物试验还是临床试验中，干细胞疗法都为许多中风患者带来了希望。

间充质干细胞 (MSC) 因其多能性和普遍性而最常用于再生医学研究。MSC 通常取自脐带、脂肪组织和骨髓等，并通过静脉注射进行给药移植。

上海大学生命科学学院和上海大学医学院的科研团队在国际期刊Int.J. Mol.Sci.（影响因子:4.183）发表了题为Mesenchymal Stem Cells: Therapeutic Mechanisms for Stroke（间充质干细胞：中风的治疗机制）的综述研究报告。

该报告指出，中风是一种突发的脑血液循环障碍，起病急，发病率和死亡率高。

由于世界人口老龄化，预计中风患病率和社会经济负担将会增加。因此，中风的预防和后遗症的治疗已成为急需关注的关键科学问题。

通常，中风可分为缺血性中风和出血性中风。缺血性中风是由血管堵塞引起的，血管堵塞会减少流向大脑特定区域的血液。出血性中风是由脑部血管破裂引起的，导致脑部或蛛网膜下腔出血。

为了治疗中风，可以使用间充质干细胞(MSCs)的移植，因为它们具有发挥治疗作用的内在能力。

MSCs是多能干细胞，具有高度自我更新能力和多向分化潜能，能够在特定条件下分化成脂肪细胞、软骨细胞、成骨细胞、神经元和神经胶质细胞。

MSCs可以来源于多种组织，如脐带血(UCB)、脐带(UC) ，脂肪(ADSCs)和骨髓(BMSCs)等，根据细胞来源的不同，不同的给药时间可能导致不同的康复效果。

MSCs的递送方法有多种，包括脑内注射(IC)、脑池/脑室注射(ICV)、鼻内递送(IN)，以及血管内给药途径，如静脉注射(IV)或动脉内输注(IA)。静脉注射和动脉注射是动物和临床研究中最广泛使用的给药方法。

图：间充质干细胞的来源、分化能力和输送方法。间充质干细胞主要来源于脂肪组织(AT)、骨髓(BM)、脐带血(UCB)和脐带(UC)。MSCs具有分化成脂肪细胞、软骨细胞、成骨细胞、神经元和神经胶质细胞的潜能。MSCs可以通过脑内注射(IC)、脑池/脑室注射(ICV)、鼻内递送(IN)和血管内递送途径(如静脉注射(IV)或动脉内输注(IA))来递送。

间充质干细胞治疗脑卒中的机制

值得注意的是，在中风发作时给予的治疗通常旨在减少损伤，而在中风后几天到几周开始的治疗往往促进修复。

MSCs参与中风治疗的机制主要包括通过免疫调节减轻炎症、释放营养因子以促进治疗效果、诱导血管生成、促进神经发生、减少梗塞体积、替换受损细胞以及分泌细胞外泌体(EVs)，这些都起到治疗作用。

通过免疫调节减轻炎症

基于大量调查中风的动物研究，对MSCs用于治疗神经炎症性疾病的抗炎潜力的兴趣越来越大。已发现间充质干细胞可通过分泌多种免疫因子来调节免疫反应，从而发挥抗炎功能，这些调节机制可作为潜在的治疗方法。

释放营养因子以促进治疗效果

MSCs释放或刺激释放与中风治疗机制相关的营养因子。这些营养因子不仅包括神经营养因子，如脑源性神经营养因子(BDNF)和胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)，还包括生长因子，如神经生长因子(NGF)、血管内皮生长因子(VEGF)和血小板源性生长因子(PDGF)。这些由间充质干细胞分泌的营养因子可以减少梗死体积，防止神经元凋亡，增加神经元增殖，并诱导血管生成。

图：间充质干细胞及其分泌的细胞外囊泡（外泌体）对脑卒中的治疗机制。中风后，血管梗塞，神经元受损。间充质干细胞移植可以发挥治疗作用。MSCs分泌因子和EVs以通过免疫调节减轻炎症，释放营养因子以促进治疗效果，诱导血管生成，促进神经发生，减少梗塞体积，并替换受损细胞。

诱导血管生成

促进神经发生

MSC移植促进神经发生的第一种方式是促进内源性神经细胞的增殖。简而言之，缺血边缘区(IBZ)的神经可塑性和神经增殖的增强是BMSC治疗导致卒中后功能恢复的机制之一。MSC治疗后梗死区周围的BrdU (+)细胞明显增加，这可能表明更多的细胞增殖。此外，静脉注射MSCs改善了血脑屏障(BBB)的神经功能恢复。

减少梗塞体积

由于间充质干细胞的治疗作用，间充质干细胞和重组组织型纤溶酶原激活剂(rtPA)的联合治疗可以提高rtPA治疗的效果。事实上，与两种单独治疗相比，经静脉注射MSCs和rtPA治疗的脑出血大鼠的梗塞体积显著减少。如果静脉rtPA治疗后出现出血并发症，注射的MSCs可以抑制内皮功能障碍，从而抑制出血事件并促进功能结果。

替换受损细胞

MSCs的移植可能有助于脑组织再生，部分是通过它们在适当条件下分化为神经元和神经胶质细胞的潜力。MSC分化为神经元需要两个因素。第一是MSCs表达巢蛋白，巢蛋白是MSCs中相应外源信号的标志。第二种是MSCs和神经元之间的直接细胞间相互作用，这允许整合外源信号。

通过细胞外囊泡（EVs）发挥作用

基于间充质干细胞的旁分泌机制，间充质干细胞可以分泌具有基因调控信息的EVs，成为无细胞治疗的新策略。与神经前体细胞的EVs相比，间充质干细胞的EVs具有更好的治疗效果。间充质干细胞的EVs包括外泌体（exsomes)和微粒(MPs)。外泌体具有低毒性和免疫原性、生物可降解性、包裹内源性生物活性分子的能力以及穿过血脑屏障的能力等优点。

总之，该研究总结了MSCs治疗脑卒中的机制，如通过免疫调节减轻炎症、释放营养因子促进疗效、诱导血管生成、促进神经发生、缩小梗死体积、替代受损细胞等。此外，研究还介绍了与MSCs疗效相关的蛋白质和信号通路，并提出了许多MSCs治疗脑卒中的新思路，希望对今后的研究有所启发和帮助。