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干細(xì)胞治療腦出血的最新進(jìn)展報(bào)告

 劉俊波 2019-05-24

干細(xì)胞技術(shù)的發(fā)展,給多種疾病的防控帶來了新局面。近期,有讀者多次在博雅干細(xì)胞平臺(tái)留言,希望了解干細(xì)胞治療腦出血后遺癥的進(jìn)展。

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腦出血疾病簡(jiǎn)述

腦出血(intracerebral hemorrhage,ICH)是出血性腦卒中最常見的亞型[1],占急性腦血管疾?。ㄖ酗L(fēng))的20%-30%,也有報(bào)道是腦出血占中風(fēng)的10%-27%[2]高血壓是自發(fā)性ICH 的主要原因,ICH 在急性期死亡率為30%-40%,大多數(shù)幸存者都伴有持續(xù)性、嚴(yán)重的神經(jīng)功能缺損,給家庭和社會(huì)造成沉重的負(fù)擔(dān)[3]。

30天的死亡率與顱內(nèi)出血的體積和位置有關(guān),相同體積的腦葉出血存活率較高。顱內(nèi)出血體積>60 cm3時(shí),深部出血死亡率為93%,腦葉出血為71%;出血體積在30-60 cm3時(shí),深部出血死亡率為64%,腦葉出血死亡率為60%,小腦出血死亡率為75%;出血體積<30 cm3時(shí),深部出血死亡率下降為23%,腦葉出血死亡率下降為7%,小腦出血死亡率為57%[4]。

回顧性研究表明,35%-52%的腦出血患者在發(fā)病后1個(gè)月內(nèi)死亡,只有20%的患者6個(gè)月后功能殘疾有恢復(fù)。普通重癥監(jiān)護(hù)治療的死亡率為25%-83%,而專業(yè)神經(jīng)內(nèi)科/神經(jīng)外科重癥監(jiān)護(hù)治療的死亡率下降為28%-38%[4]。

腦出血會(huì)導(dǎo)致原發(fā)和繼發(fā)性腦損傷,原發(fā)性損傷是指由血腫的占位效應(yīng),造成鄰近組織的破壞及大腦功能的缺損;繼發(fā)性損傷包括血細(xì)胞裂解(鐵,血紅素等),凝血酶級(jí)聯(lián)激活和炎癥[5, 6]。凝血酶參與血腫后腦損傷的發(fā)生,并影響腦出血后水腫的恢復(fù)程度[7],還會(huì)引發(fā)血腦屏障(BBB)破壞[8]。腦實(shí)質(zhì)中血腫的存在會(huì)觸發(fā)大腦中的小膠質(zhì)細(xì)胞,激活的小膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)一步招募其他白細(xì)胞引起過度釋放的炎癥介質(zhì),引起炎癥反應(yīng)[9, 10]

腦中風(fēng)長(zhǎng)久以來便存在著發(fā)病率高、致殘率高、死亡率高的三高現(xiàn)象,我國(guó)腦中風(fēng)發(fā)病率逐年遞增,每年罹患腦中風(fēng)病的人數(shù)多達(dá)200萬,死亡人數(shù)可占發(fā)病總?cè)藬?shù)的3/5; 腦中風(fēng)致殘率高達(dá)3/4,現(xiàn)存腦中風(fēng)幸存者中有多達(dá)65%的患者不同程度的喪失勞動(dòng)能力,從而引發(fā)出生活不能自理、就業(yè)困難、醫(yī)藥費(fèi)繁重等一系列問題,為社會(huì)和家庭造成沉重負(fù)擔(dān),患者本人還承受著巨大的生理不適感與精神壓力,降低了人民總體幸福指數(shù)和生活質(zhì)量[11]

腦部少量出血可以選擇保守治療,但是的臨床實(shí)踐證明,腦出血患者的年齡越大,手術(shù)治療預(yù)后效果就越差[12],因此需要聯(lián)合更好的治療手段,從而提高手術(shù)的治療效果和減少腦出血所導(dǎo)致的嚴(yán)重影響生活質(zhì)量的后遺癥。故尋求腦出血更有效的綜合治療方案意義重大。

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干細(xì)胞治療腦出血疾病

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果證實(shí)了神經(jīng)干細(xì)胞(NSCs)對(duì)腦損傷,腦卒中,遺傳性和退行性疾病的巨大治療潛力。但是許多關(guān)鍵問題還有待克服,包括神經(jīng)干細(xì)胞來源的局限性、神經(jīng)干細(xì)胞移植出現(xiàn)的免疫排斥反應(yīng)、移植后的低存活率等限制了臨床應(yīng)用的推廣。與NSCs不同的是,間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)來源較為豐富,體外培養(yǎng)擴(kuò)增快,具有支持造血、促進(jìn)血管再生和營(yíng)養(yǎng)多種細(xì)胞的功能,并且具有低免疫原性,無免疫排斥反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn),能夠通過血腦屏障等特性,使得MSCs適合用于治療腦部疾病。

(2.1)間充質(zhì)干細(xì)胞能有效治療中風(fēng)

間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)最先在骨髓中被發(fā)現(xiàn),并廣泛分布在人體基質(zhì)中,比如骨髓、臍帶、脂肪、臍帶血、羊膜、(胎盤)絨毛膜、牙髓、胸腺、滑膜、胎兒血和肝臟等[13, 14]。MSCs具有多重生物學(xué)功能,既能抑制免疫反應(yīng)消除炎癥,還能分泌大量的營(yíng)養(yǎng)性細(xì)胞因子。MSCs對(duì)損傷的組織進(jìn)行修復(fù),不在于其分化為組織器官的細(xì)胞(自體間充質(zhì)干細(xì)胞治療可能涉及分化機(jī)制),而是通過分泌細(xì)胞因子,減少炎癥、減少組織細(xì)胞的凋亡、消除纖維化、促進(jìn)內(nèi)源性組織器官的干祖細(xì)胞的增殖,從而達(dá)到修復(fù)組織器官的效果[15-20]。

在腦出血?jiǎng)游锬P椭幸浦材氀獊碓吹腗SCs,神經(jīng)功能獲得顯著改善[21, 22];同時(shí)對(duì)MSCs 的作用機(jī)制進(jìn)行了研究,包括神經(jīng)血管的再生和減輕繼發(fā)性的炎癥損傷都是MSCs 發(fā)揮作用的關(guān)鍵機(jī)制[22]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明了MSCs局部腦注射能減輕腦出血后的腦水腫(減少水通道蛋白4的表達(dá)),減少星形膠質(zhì)細(xì)胞的凋亡[23]。我國(guó)多個(gè)臨床研究證明自體骨髓MSCs能有效改善腦出血患者的病情,改善神經(jīng)功能。

朱建新等將腦出血患者血腫清除后,將自體骨髓MSCs 注入血腫腔的周圍,對(duì)移植后的神經(jīng)功能進(jìn)行連續(xù)的評(píng)價(jià),患者的神經(jīng)功能和活動(dòng)能力均顯著改善[24]。王萬宏等在蛛網(wǎng)膜下腔注射自體骨髓MSCs可降低腦出血患者血清中的GFAP、S100β 水平,改善腦出血患者神經(jīng)組織損傷修復(fù)[25]。臍帶來源的MSCs體外培養(yǎng)后移植治療腦出血后遺癥,無特殊不良反應(yīng),配合綜合康復(fù)治療患者各項(xiàng)功能均表現(xiàn)出良好的臨床恢復(fù)效果[26]。

李秀云等將人臍血分離培養(yǎng)的 MSCs注入到 26 例的腦出血患者的蛛網(wǎng)膜下腔中,經(jīng)過半年的隨訪發(fā)現(xiàn),23 例腦出血患者經(jīng)MSCs治療后神經(jīng)功能評(píng)分均較治療前顯著提高,3 例無明顯療效[27]。但是國(guó)外MSCs治療中風(fēng)的臨床研究大部分集中在韓國(guó)和美國(guó),而且MSCs治療的時(shí)機(jī)在于患者發(fā)病至少一個(gè)月后[28-32]。MSCs還可以治療腦干出血,有41例的臨床研究發(fā)現(xiàn),MSCs治療組在治療后3個(gè)月Bathel index評(píng)分及Bathel index加分幅度顯著高于對(duì)照組(P<0.05)[33]

2017年的一個(gè)系統(tǒng)性綜述和meta分析顯示MSCs治療中風(fēng)是一個(gè)比較安全的,而且多個(gè)小樣本的臨床研究結(jié)果都提示MSCs能改善中風(fēng)患者的神經(jīng)功能和促進(jìn)中風(fēng)患者的康復(fù),但依然需要進(jìn)一步的臨床研究確定最佳治療方案[34]。

 (2.2)MSCs的作用機(jī)制

目前認(rèn)為 MSCs治療腦卒中的可能作用機(jī)制可能有:①分泌多種營(yíng)養(yǎng)性細(xì)胞生長(zhǎng)因子,包括堿性成纖維生長(zhǎng)因子、腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、神經(jīng)生長(zhǎng)因子和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子等,有神經(jīng)保護(hù)、營(yíng)養(yǎng)支持作用[35-37];②激活內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞的增殖分化[38];③抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡[39-41];④促進(jìn)軸突和髓鞘的再生[42];⑤MSCs 促進(jìn)微血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖而新生血管,形成一個(gè)長(zhǎng)期持久的功能性血管網(wǎng)絡(luò),重建血液循環(huán)[37, 43-45];⑥免疫調(diào)節(jié)和抗炎作用,有利于消除出血部位的腦水腫,減少炎癥因子水平,從而減少神經(jīng)細(xì)胞的損傷和壞死[21, 46-48]。

(2.3)注射方式

干細(xì)胞體內(nèi)移植一般可通過以下四種方式實(shí)現(xiàn)。

①外周靜脈滴注。這是最常見的輸入方式,簡(jiǎn)單和便利,不良反應(yīng)極少。但是,外周靜脈輸入后,MSCs大部分滯留在肺部[49-51],只有不到一半的細(xì)胞隨著血液循環(huán)和遷移到腎臟、肝臟、脾臟和損傷的組織器官[52]

在兩項(xiàng)小型人體臨床研究中,使用銦標(biāo)記的MSC外周靜脈輸入患者體內(nèi),盡管早期在肺部發(fā)現(xiàn)了大部分信號(hào),但48小時(shí)后大部分信號(hào)轉(zhuǎn)移到脾臟和肝臟[53, 54]。MSC靜脈輸入體內(nèi)10天后,至少尚有約50%的MSC存留在體內(nèi)發(fā)揮作用,而肺部只有不到5%的滯留量[53]。

因此,需要提高M(jìn)SCs的細(xì)胞數(shù)來彌補(bǔ)MSCs在肺部的損失。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示靜脈注射MSCs同樣能有效地治療腦出血?jiǎng)游?,保護(hù)腦神經(jīng)細(xì)胞,促進(jìn)腦神經(jīng)功能的恢復(fù)[55]。急性期靜脈注射脂肪MSCs能抑制腦中CD11+CD45+亞群細(xì)胞介導(dǎo)的急性炎癥反應(yīng),從而改善亞急性期腦出血所致的神經(jīng)功能缺損,改善運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知功能[56]。病程一年以上的腦卒中患者,給與MSCs靜脈注射治療;干細(xì)胞移植組患者移植3個(gè)月后其上肢、下肢、感覺、平衡功能均較前改善,其中上肢運(yùn)動(dòng)、平衡功能改善尤其顯著 (P<0.001)[57]

②頸內(nèi)動(dòng)脈內(nèi)注入移植。MSC頸動(dòng)脈注射治療大腦中動(dòng)脈栓塞模型(MCAO)大鼠,24小時(shí)后,核磁共振成像(MRI)顯示MSC能穿過血腦屏障,遷移到大腦皮層、皮質(zhì)下白質(zhì)層、紋狀體、腦干部位,甚至觀察到MSC能遷移到對(duì)側(cè)大腦[58]。

但是,頸動(dòng)脈注射MSCs需要把握好注射劑量和速度,否則容易引起細(xì)胞團(tuán)栓塞,因此臨床上極少采用這種輸入方式。

③立體定向靶點(diǎn)注射。局部微注射人骨髓MSC到大鼠大腦紋狀體部位,72天后,依然能檢測(cè)到人骨髓MSCs的存在,而且MSC能遷移至胼胝體和大腦皮層[59]。大腦右側(cè)尾狀核局部注射MSCs,4周后大腦多個(gè)部位均可以檢測(cè)MSCs的存在,而且發(fā)現(xiàn)MSCs在大腦的遷移,偏好于沿著血管的走向[60]。

在MSCs治療腦癱的臨床研究中,研究者評(píng)價(jià)了鞘內(nèi)注射聯(lián)合腦實(shí)質(zhì)微注射MSCs治療腦癱的可行性和有效性;所有患者的總運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分均有不同程度的提高,但腦實(shí)質(zhì)內(nèi)微注射并未帶來額外的益處;研究者只是觀察到短暫的低溫和傷口疼痛,但沒有更嚴(yán)重的不良事件[61]。

骨髓MSCs在大腦缺血區(qū)域周邊局部注射治療中風(fēng)(發(fā)病超過6個(gè)月)的臨床研究,共18名患者,所有患者不開展康復(fù)治療,經(jīng)過1年的觀察和評(píng)價(jià)(ESS、NIHSS、mRS和F-M總評(píng)分和運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分),各種評(píng)分得到改善;但是,所有的患者都出現(xiàn)了不同程度的由于局部注射導(dǎo)致的副作用(經(jīng)分析和MSC無關(guān)),包括頭疼、惡心嘔吐、抑郁、肌張力增高、疲勞、血糖升高、C反應(yīng)蛋白升高[31]。

所以,謹(jǐn)慎考慮腦局部微注射MSC這種治療方式!

④蛛網(wǎng)膜下腔穿刺注射(脊髓鞘內(nèi))。MSCs的脊髓鞘內(nèi)注射常見于治療神經(jīng)病變類疾病,包括中風(fēng)、腦癱、自閉癥等,并且此技術(shù)亦可以應(yīng)用于大多數(shù)兒童(包括早產(chǎn)兒)。據(jù)報(bào)道,臍帶來源的MSCs鞘內(nèi)注射到8對(duì)伴有腦癱的雙胞胎患兒,所有患者間隔3-5天接受4次鞘內(nèi)注射,經(jīng)治療6個(gè)月后運(yùn)動(dòng)功能明顯改善[62]。

另一臨床研究顯示異體MSCs進(jìn)行靜脈和/或鞘內(nèi)注射,可以提高腦癱患兒的肌張力、力量、語言、記憶、認(rèn)知能力等[63]。全身麻醉下鞘內(nèi)注射MSCs時(shí),會(huì)出現(xiàn)與輸注相關(guān)的不良反應(yīng),發(fā)燒和嘔吐最常見,有推測(cè)發(fā)燒和嘔吐可能與全身麻醉有關(guān),甚至出現(xiàn)比較嚴(yán)重的癲癇發(fā)作;但所有癥狀在72小時(shí)內(nèi)自發(fā)消退,在6個(gè)月的隨訪期內(nèi)沒有出現(xiàn)進(jìn)一步的并發(fā)癥。20例腦出血患者及時(shí)行手術(shù)清除血腫,在發(fā)病后2-6個(gè)月進(jìn)行干細(xì)胞鞘內(nèi)注射治療,6個(gè)月后對(duì)治療組和對(duì)照組進(jìn)行神經(jīng)功能缺損程度評(píng)定和日常生活活動(dòng)能力評(píng)定,治療組在移植后6個(gè)月NIHSS評(píng)分顯著降低(P<0.05),BaRhel指數(shù)顯著升高(P<0.05)[64]。

急性腦卒中常規(guī)治療病情穩(wěn)定后采用自體骨髓MSCs經(jīng)蛛網(wǎng)膜下腔移植治療,患者移植后1、6、12個(gè)月后NIHSS 評(píng)分與治療前比較顯著降低,F(xiàn)MA 評(píng)分和MBI與治療前比較顯著提高,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05或P<0.01)[65];這些結(jié)果說明MSCs局部移植治療可以一定程度地降低患者神經(jīng)功能缺損,提高患者運(yùn)動(dòng)功能和日常生活能力,改善急性腦卒中患者的臨床癥狀,提高生活質(zhì)量,減輕家庭和社會(huì)負(fù)擔(dān)[65, 66]

 (2.4)注射時(shí)機(jī)

目前研究表明輸入的MSCs能治療腦出血,減少神經(jīng)細(xì)胞的損傷和凋亡,促進(jìn)神經(jīng)功能恢復(fù),但至今尚沒有系統(tǒng)性分析研究關(guān)于移植時(shí)間對(duì)功能恢復(fù)的影響。對(duì)于神經(jīng)干細(xì)胞,因?yàn)樯窠?jīng)干細(xì)胞不具有抑制免疫反應(yīng)和消除炎癥的功能,因此炎癥環(huán)境將導(dǎo)致神經(jīng)干細(xì)胞不能存活而無法發(fā)揮治療作用。

不同于神經(jīng)干細(xì)胞,MSCs具有強(qiáng)大的抑制免疫反應(yīng)和消除炎癥的功能,而且炎癥介質(zhì)干擾素、腫瘤壞死因子可通過細(xì)胞外基質(zhì)調(diào)節(jié)MSCs歸巢和遷移[67]。比如將MSCs植入到炎癥和組織損傷區(qū)域,可促進(jìn)傷口愈合、骨組織再生,調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)[68-70]。因此,MSCs治療的最主要目標(biāo)就是通過抑制免疫反應(yīng)和消除炎癥,從而借助分泌的多種營(yíng)養(yǎng)性細(xì)胞因子保護(hù)腦神經(jīng)細(xì)胞,減少神經(jīng)細(xì)胞的損傷和壞死,使得腦出血患者減少腦出血后遺癥的發(fā)生率和促進(jìn)康復(fù)。

①急性期干預(yù):急性期腦組織損傷后,損傷區(qū)域會(huì)迅速分泌的各類炎性介質(zhì)、興奮性毒性神經(jīng)遞質(zhì),甚至產(chǎn)生大量氧自由基,而且腦出血急性期損傷部位血循環(huán)障礙,以及急性期神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子分泌水平較低,因此急性期腦組織損傷將會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞的壞死和凋亡。

MSCs治療急性期的腦出血模型大鼠,可通過增強(qiáng)腦血管內(nèi)皮細(xì)胞的完整性,防止腦出血超急性期血腫擴(kuò)張,降低急性死亡率[71]。因此,快速保護(hù)腦神經(jīng)細(xì)胞,減少腦神經(jīng)細(xì)胞的壞死和凋亡,有利于減少后遺癥和促進(jìn)神經(jīng)功能恢復(fù)。大鼠腦出血成模后第48小時(shí)移植MSCs,結(jié)果顯示,細(xì)胞移植后可明顯改善大鼠腦出血后神經(jīng)功能的恢復(fù),認(rèn)為 BMSCs 治療大鼠腦出血的一個(gè)重要潛在機(jī)制是其顯著減輕損傷腦組織周圍早期炎癥反應(yīng),晚期移植可能效果欠佳[72]

②亞急性期干預(yù):有研究認(rèn)為移植的干細(xì)胞在急性期成活率低于亞急性期或晚期,發(fā)現(xiàn)卒中后 3 周左右進(jìn)行細(xì)胞移植,移植的細(xì)胞存活率最高[73, 74]。神經(jīng)干細(xì)胞是通過替代損傷或死亡的神經(jīng)細(xì)胞發(fā)揮治療作用,因?yàn)槟X局部微環(huán)境對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞的存活影響很大,故神經(jīng)干細(xì)胞適合亞急性期或者恢復(fù)期移植治療。

但是MSCs的作用機(jī)制不同于神經(jīng)干細(xì)胞,MSCs的主要目的是保護(hù)腦神經(jīng)細(xì)胞,如上所述,因此,將來的臨床應(yīng)用,在對(duì)腦出血患者緊急處理(手術(shù)消除血腫或其他對(duì)癥治療)后,需要盡快給與MSCs治療。別等損傷處的腦神經(jīng)細(xì)胞都死了,才用MSCs促進(jìn)殘留的腦神經(jīng)干細(xì)胞的增殖和分化,這就有些晚了。

炎癥微環(huán)境同樣不利于MSCs發(fā)揮最佳作用,這就需要MSCs多次輸入治療,才能很好的發(fā)揮治療作用。已經(jīng)在其他疾病的臨床研究證明了多次輸入MSCs治療的效果優(yōu)于單次輸入,比如肝衰竭[75-77]和移植物抗宿主?。℅VHD)[78]。目前MSCs治療腦部疾病,多是單次MSCs治療,導(dǎo)致長(zhǎng)期療效欠佳,加上輸入的MSCs并不能在體內(nèi)長(zhǎng)期存活,因此,多次MSCs輸入治療成為必然,有利于提高臨床治療效果。

這里,小編再一次呼吁:間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)并不是通過分化為靶向細(xì)胞來發(fā)揮治療作用的?。ê罄m(xù)會(huì)分析原因)

眾人拾柴火焰高!期待更多的醫(yī)生和科學(xué)家/研究者研究和應(yīng)用好干細(xì)胞,造?;颊撸?/span>

米飯有提供營(yíng)養(yǎng)和填飽肚子的功能,但要想填報(bào)肚子就切記“千萬別每餐只吃一粒米飯”。

參考文獻(xiàn):略(暫不提供)

源自:間充質(zhì)干細(xì)胞

作者:東海先生

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