前言：中風(fēng)對人體造成衰弱，并對社會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響，全球發(fā)病率為六分之一。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，全球每年有1500萬人患有中風(fēng)。其中，“據(jù)北京日報(bào)消息：我國目前中風(fēng)患者高達(dá)1300萬人,每年新增中風(fēng)病例180萬，到2030年或超3000萬!”

偏癱、癱瘓、慢性疼痛、精神運(yùn)動(dòng)和行為癥狀等運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知缺陷可能長期持續(xù)，并阻止患者完全重新融入社會(huì)，因此繼續(xù)增加中風(fēng)的昂貴醫(yī)療負(fù)擔(dān)。使用干細(xì)胞的再生醫(yī)學(xué)似乎是治療中風(fēng)后遺癥的靈丹妙藥?；诟杉?xì)胞的治療有助于神經(jīng)再生和神經(jīng)保護(hù)，從而促進(jìn)患者的神經(jīng)恢復(fù)。

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

中風(fēng)康復(fù)模式

中風(fēng)后的恢復(fù)被解釋為一系列豐富的事件，包括細(xì)胞、分子、遺傳、人口統(tǒng)計(jì)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(chǔ)的恢復(fù)劑治療試驗(yàn)中的協(xié)變量。功能神經(jīng)成像和大腦繪圖方法的進(jìn)步為人類中風(fēng)康復(fù)提供了有價(jià)值的并行數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)。中風(fēng)患者的康復(fù)情況在很大程度上取決于病變的大小、腦損傷的內(nèi)部環(huán)境以及患者的年齡和合并癥狀況。

一般來說，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(jī)制發(fā)生快速變化。

第二個(gè)時(shí)期與自發(fā)行為恢復(fù)有關(guān)，它在中風(fēng)發(fā)作后幾天開始并持續(xù)數(shù)周。在此時(shí)期，隨著內(nèi)源性修復(fù)相關(guān)事件達(dá)到峰值水平，大腦被激發(fā)以啟動(dòng)修復(fù)，這表明啟動(dòng)外源性恢復(fù)療法的黃金時(shí)期。

第三個(gè)時(shí)期開始于中風(fēng)后數(shù)周至數(shù)月，此時(shí)自發(fā)行為增益通常已達(dá)到平臺(tái)期，并且這種穩(wěn)定狀態(tài)對許多恢復(fù)性干預(yù)措施有反應(yīng)。

干細(xì)胞在神經(jīng)修復(fù)中的作用機(jī)制

干細(xì)胞具有分化成所有類型細(xì)胞的能力。外源施用的細(xì)胞似乎會(huì)刺激內(nèi)源性修復(fù)過程，并且不會(huì)替代受損的腦組織。人們曾經(jīng)認(rèn)為靜脈注射的細(xì)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(xì)胞的理念認(rèn)為這些細(xì)胞會(huì)釋放許多營養(yǎng)因子，如VEGF、IGF、BDNF和組織生長因子刺激大腦可塑性和恢復(fù)機(jī)制。生長因子的上調(diào)、防止持續(xù)的細(xì)胞死亡以及增強(qiáng)宿主和移植物之間的突觸連接是靜脈干細(xì)胞作為“伴侶”發(fā)揮作用的一些常見途徑。關(guān)于移植的時(shí)機(jī)，但很少有研究比較不同的時(shí)間窗口，根據(jù)所研究的模型系統(tǒng)和細(xì)胞類型，結(jié)果會(huì)有所不同。干細(xì)胞所有可能的作用模式已在圖1中描述。

腦中風(fēng)再生醫(yī)學(xué)發(fā)展的轉(zhuǎn)化方法

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

缺血性中風(fēng)通過破壞異質(zhì)細(xì)胞群和神經(jīng)元連接以及血管系統(tǒng)，對腦細(xì)胞造成嚴(yán)重?fù)p害。幾種類型的干細(xì)胞（如胚胎干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞、成體干細(xì)胞（間充質(zhì)干細(xì)胞）和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞）的再生潛力已被評估用于治療中風(fēng)。這些研究的結(jié)果和觀察結(jié)果并不一致。大多數(shù)研究僅評論了干細(xì)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(fù)能力。

應(yīng)用治療腦中風(fēng)的干細(xì)胞有哪些

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

神經(jīng)干細(xì)胞：因此，科學(xué)家們現(xiàn)在正在嘗試確定其他干細(xì)胞類型的神經(jīng)恢復(fù)能力。理論上，神經(jīng)干細(xì)胞（NSC）是最適合神經(jīng)修復(fù)的細(xì)胞候選者，因?yàn)樗鼈儗儆谙嗤慕M織來源，并且具有分化為神經(jīng)元細(xì)胞的自然傾向。NSC 是多能細(xì)胞，通常存在于海馬齒狀回的顆粒下區(qū)。據(jù)報(bào)道，NSC的植入可導(dǎo)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。

它們通過改善細(xì)胞外微環(huán)境從而促進(jìn)神經(jīng)元回路可塑性來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。NSC分泌多種神經(jīng)營養(yǎng)因子（如 BDNF 和 VEGF）來恢復(fù)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(fù)。CNTF、GDNF、NGF和NSCs分泌的其他此類因子也在神經(jīng)細(xì)胞的保護(hù)、維持和增殖中發(fā)揮著重要作用。

間充質(zhì)干細(xì)胞：另一種類型的細(xì)胞具有驚人的神經(jīng)恢復(fù)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(kuò)增，并且沒有相關(guān)的倫理問題，是間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）。間充質(zhì)干細(xì)胞是多能干細(xì)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(xì)胞是一個(gè)非常成熟且簡單的過程，并且已廣泛應(yīng)用于各種臨床試驗(yàn)。間充質(zhì)干細(xì)胞通過一種或多種作用方式導(dǎo)致神經(jīng)恢復(fù)，例如釋放旁分泌因子、細(xì)胞替代、線粒體轉(zhuǎn)移等。間充質(zhì)干細(xì)胞還具有血管生成作用。據(jù)報(bào)道，它們通過釋放血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）來誘導(dǎo)血管生成。

誘導(dǎo)多能干細(xì)胞：最近因其翻譯價(jià)值而被探索的另一種干細(xì)胞是誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC）。在Takahashi和Yamanaka (2006)的突破性發(fā)現(xiàn)之后，iPSC的研究蓬勃發(fā)展。iPSC比其他類型的干細(xì)胞具有優(yōu)勢，因?yàn)樗痪哂忻庖咴浴⒁子讷@取、非干預(yù)性且不會(huì)引起倫理問題。然而，它們的產(chǎn)生仍然是一個(gè)未解決的問題，因?yàn)橹鼐幊绦嗜匀缓艿?。此外，一些研究?bào)告了小鼠大腦中畸胎瘤的形成，這意味著在將iPSC應(yīng)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(qiáng)大干細(xì)胞。

腦中風(fēng)的生物活性成分：聯(lián)合療法

補(bǔ)充和替代醫(yī)學(xué)以及干細(xì)胞療法的使用在腦中風(fēng)患者的康復(fù)中也發(fā)揮著重要作用。在中風(fēng)發(fā)作期間，大多數(shù)促炎細(xì)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(yù)防腦缺血。從甘草根中提取的甘草甜素，可預(yù)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改善IFN-γ介導(dǎo)的T細(xì)胞活性來抑制梗塞，而T細(xì)胞活性部分受高遷移率族box-1調(diào)節(jié)。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(zhǔn)，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(zhuǎn)化的高風(fēng)險(xiǎn)。

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

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(diào)節(jié)MSC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(xì)胞療法的新聯(lián)合療法可能成為基于干細(xì)胞的神經(jīng)再生的新視角。

干細(xì)胞治療腦中風(fēng)的臨床前研究

干細(xì)胞在治療中風(fēng)方面的益處的實(shí)驗(yàn)證據(jù)已經(jīng)在數(shù)年的過程中提供。各種類型的干細(xì)胞在各種神經(jīng)系統(tǒng)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(xì)胞治療中風(fēng)的臨床前驗(yàn)證發(fā)揮了重要作用。各個(gè)研究小組已經(jīng)從各種參數(shù)方面驗(yàn)證了干細(xì)胞的使用，例如干細(xì)胞類型、干細(xì)胞數(shù)量/劑量、給藥方式、干細(xì)胞的歸巢和跟蹤以及干細(xì)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(xì)胞是間充質(zhì)干細(xì)胞。在MSC的各種組織來源中，最常見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(xì)胞和骨髓來源的單核干細(xì)胞也已被探索。

再生醫(yī)學(xué)治療腦中風(fēng)的臨床試驗(yàn)

腦血管中風(fēng)可導(dǎo)致發(fā)病率和死亡率，并導(dǎo)致長期殘疾，影響生活質(zhì)量。中風(fēng)與神經(jīng)炎癥有關(guān)，神經(jīng)炎癥在不同類型腦血管意外的病理生理學(xué)中起著關(guān)鍵作用。我們對中風(fēng)臨床研究數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了嚴(yán)格檢索，發(fā)現(xiàn)了超過56項(xiàng)關(guān)于使用再生醫(yī)學(xué)（自體或同種異體）治療腦血管中風(fēng)的臨床試驗(yàn)。其中大多數(shù)使用間充質(zhì)干細(xì)胞、脂肪組織、骨髓源性細(xì)胞以及脊髓和臍帶細(xì)胞。

表格1介紹了一些涉及干細(xì)胞治療（自體和同種異體）的臨床試驗(yàn)，給出了他們的研究設(shè)計(jì)、劑量、給藥途徑和結(jié)果。我們在中風(fēng)再生醫(yī)學(xué)方面的經(jīng)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)細(xì)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，接受自體骨髓來源細(xì)胞治療的患者的臨床和功能模式恢復(fù)得更好。我們主要針對間充質(zhì)干細(xì)胞、脂肪組織干細(xì)胞和骨髓單核干細(xì)胞等不同干細(xì)胞進(jìn)行了各種臨床試驗(yàn)。正在進(jìn)行中（表1）調(diào)查了潛在的功效和安全性，沒有發(fā)生任何不良或嚴(yán)重不良事件。

進(jìn)行了一項(xiàng)開放標(biāo)記觀察者盲法臨床試驗(yàn)，以評估自體 MSC 的長期安全性和有效性。MSCs移植后，在接受MSC治療的患者組中觀察到患者的臨床改善，這與血清基質(zhì)細(xì)胞衍生因子1的水平和側(cè)腦室室下區(qū)的受累程度有關(guān)。在對患者的長期隨訪中未觀察到嚴(yán)重的不良反應(yīng)。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(xiàng)單盲對照I/II期試驗(yàn)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(xì)胞 (BM-MNC)。注射后觀察到血漿β-神經(jīng)生長因子水平較高，除了兩名患者在隨訪3個(gè)月時(shí)觀察到部分性癲癇發(fā)作外，6個(gè)月內(nèi)沒有觀察到任何不良事件。研究結(jié)果表明，BM-MNCs的動(dòng)脈內(nèi)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(jī)、II期、多中心試驗(yàn)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(jù)外周血干細(xì)胞（PBSC）臨床前研究的結(jié)果，對大腦中動(dòng)脈梗塞患者進(jìn)行了隨機(jī)單盲對照研究。患者按照研究納入標(biāo)準(zhǔn)入組，并在立體定向植入免疫分選的PBSC之前連續(xù)5天接受皮下注射G-CSF。在研究過程或研究后續(xù)過程中未觀察到不良事件。通過NIHSS、ESS、EMS和mRS從基線到 12 個(gè)月的變化來觀察PBSC治療組和對照組的臨床結(jié)果。此外，這項(xiàng)研究還提供了重要證據(jù)，證明PBSC在改善中風(fēng)相關(guān)的運(yùn)動(dòng)缺陷、重建受損的功能（陳等人，2014）。

另一項(xiàng)研究報(bào)道了慢性缺血性中風(fēng)患者骨髓來源的單核細(xì)胞的旁分泌機(jī)制。對每位患者的BM-MNC中的 CD34+進(jìn)行計(jì)數(shù)。靜脈注射BM-MNC會(huì)分泌膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子以及BDNF、IGF-1和VGEF，這可能可以防止運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元功能障礙。試驗(yàn)結(jié)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(xiàng)單中心I期研究中，觀察了源自單個(gè)人胎兒脊髓的NSI-566原代貼壁神經(jīng)細(xì)胞的可行性和安全性。對患者進(jìn)行的隊(duì)列研究對三種不同劑量進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，將人脊髓源性神經(jīng)干細(xì)胞移植到穩(wěn)定型中風(fēng)患者的梗塞周圍區(qū)域是有益的。其背后的潛在機(jī)制是干細(xì)胞衍生組織主要由中間神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞組成，它們促進(jìn)再生并充當(dāng)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(xì)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/kg體重。對患者靜脈注射同種異體間充質(zhì)干細(xì)胞的主要結(jié)果進(jìn)行了為期1年的測量，次要結(jié)果則根據(jù)行為變化進(jìn)行了測量。在13名患者中觀察到可能與干預(yù)無關(guān)的AE/SAE，并觀察到??2種與研究干預(yù)相關(guān)的輕度AE，即尿路感染和靜脈部位刺激。然而，其他機(jī)制也已被證明，涉及細(xì)胞替代、免疫調(diào)節(jié)作用和中風(fēng)后腦損傷的內(nèi)源性修復(fù)。腦血管意外的干細(xì)胞治療總體上取決于它們的分化、炎癥、以及修復(fù)內(nèi)源性過程的能力。這種再生醫(yī)學(xué)已成為現(xiàn)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)過廣泛的臨床前研究發(fā)現(xiàn)，針對中風(fēng)的不同干細(xì)胞進(jìn)行了臨床試驗(yàn)，其中移植期間或移植后觀察到的AE/SAE可能與干預(yù)直接或間接相關(guān)。研究表明，必須進(jìn)一步繼續(xù)對中風(fēng)患者進(jìn)行再生醫(yī)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(yī)學(xué)的能力。再生醫(yī)學(xué)治療腦血管中風(fēng)的進(jìn)一步臨床試驗(yàn)已經(jīng)完成，更多結(jié)果正在等待。

前景

隨著我們從過去和當(dāng)前的中風(fēng)臨床試驗(yàn)中獲取更多證據(jù)，再生醫(yī)學(xué)看起來越來越有吸引力。描述干細(xì)胞及其串聯(lián)機(jī)制的神經(jīng)生理學(xué)表明，恢復(fù)大腦功能可能是一個(gè)現(xiàn)實(shí)的目標(biāo)。為了使這項(xiàng)研究成為中風(fēng)治療的福音，某些問題仍然需要答案，例如最佳的細(xì)胞遞送途徑、注射細(xì)胞的初始植入和分布模式，以及注射細(xì)胞如何有效地遷移到受影響的部位。

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

此外，NSCs的體外實(shí)驗(yàn)也存在局限性。擴(kuò)張（就需要移植的NSC數(shù)量而言）。MSC有能力解決這一問題。另一個(gè)問題是宿主體和移植干細(xì)胞之間的免疫耐受性。這個(gè)問題可以通過使用患者自身的細(xì)胞衍生MSC的iPSC來解決。除了這些問題之外，還有其他一些問題，例如細(xì)胞提取、擴(kuò)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(shù)。盡管將干細(xì)胞療法納入各種疾病的主流治療中存在一些挑戰(zhàn)，但干細(xì)胞療法已經(jīng)用于治療幾種退行性疾病和其他類型的疾病。

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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