间充质干细胞治疗缺血性卒中

脑中风是一组以脑部缺血及出血性损伤症状为主要临床表现的疾病，脑中风发病急，病死率高，是世界上最重要的致死性疾病之一。目前，溶栓和机械取栓已经彻底改变了缺血性卒中的治疗。然而，仍存在时间窗窄、出血风险、可用性和治疗成功率等问题 。

因此，寻找治疗时间窗更宽、出血风险更低的新替代方案对改善神经功能和降低死亡率非常重要。基于干细胞的疗法正在成为中风患者功能恢复的理想候选者 。

目前，间充质干细胞已成为研究最广泛的干细胞，广泛用于治疗各种疾病的临床，包括血液疾病、肝肾肺终末期疾病、移植物抗宿主病、自身免疫性疾病、各种神经系统疾病，甚至感染COVID-19 的患者 。

越来越多的证据表明，间充质干细胞通可影响缺血性卒中的病理过程，包括在急性、亚急性和慢性期减少炎症、调节免疫功能、抑制细胞凋亡、促进神经血管、白质和突触重塑 。因此，间充质干细胞可能是理想的“种子细胞”，特别适用于神经系统损伤和退行性疾病的细胞治疗。

在大鼠缺血性卒中急性期，间充质干细胞治疗通过保护线粒体功能、抑制神经元凋亡和焦亡、减少梗死体积的小胶质细胞活化，以增加神经元的重塑和功能恢复。在大鼠缺血性卒中亚急性期，脐带源性间充质干细胞 (hUCMSCs) 治疗有效改善了行为缺陷，减少了梗死体积和胶质瘢痕形成，促进了缺血半影区的血管生成 。

此外，在亚急性期，MSCs 还通过抑制促炎细胞因子和M2到M1巨噬细胞/小胶质细胞表型的转变，来减少梗死周围区域的血脑屏障 (BBB) 受损和细胞凋亡 。在慢性中风大鼠模型中，回输UCMSCs可维持BBB完整性，减轻行为缺陷，并促进神经和血管再生。

这些研究表明间充质干细胞治疗大鼠急性、亚急性和慢性缺血性卒中是安全、可行和有效的。

中风临床研究

2005年，Bang等人前瞻性随机检查了30例大脑中动脉区域内脑梗死和严重神经功能缺损患者的，培养扩增MSCs的短期可行性、有效性和安全性。MSCs组患者在卒中7天内静脉输注1×108个MSCs，并随访长达1年。结果表明，MSCs可以促进功能恢复，并且没有报告任何与治疗相关的不良事件 。2010 年，他们还对85名严重大脑中动脉供血区梗死患者进行 MSCs 治疗的长期安全性和有效性进行了评估。MSCs组患者接受MSCs治疗并随访长达5年。

结果还表明，MSCs是安全的，可以促进功能恢复，具体取决于患者的发病特征，并且与血清基质细胞衍生因子-1水平和侧脑室室下区受累程度有关。

旁分泌效应

MSCs可以通过旁分泌产生和分泌大量的趋化因子、细胞因子、神经营养因子和细胞外囊泡（EVs），通常称为MSCs分泌组。这些分子和EV将通过多种方式为MSCs治疗缺血性中风的治疗靶点提供有价值的见解，例如抗炎、抗凋亡、抑制纤维化、促进血管生成和神经发生、免疫调节等功能 。我们将这些生物效应分子的作用，进一步总结在表1中。

MSC的免疫调节作用

体内和体外研究表明，间充质干细胞可以通过与适应性和先天免疫系统中的细胞相互作用来修复受损的脑组织来调节免疫。间充质干细胞的免疫调节功能是通过细胞与细胞间的接触和可溶性因子的释放来发挥的。

调节脑细胞的功能和命运

间充质干细胞还可以通过调节脑细胞的命运和功能来改善脑功能。描述了MSCs在中风后调节脑细胞命运和功能中的作用。

提高细胞存活率

自噬机制在脑缺血早期具有神经保护作用，在脑缺血持续时间较长时变为神经毒性作用。间充质干细胞可通过增加早期（缺血后24小时内）自噬来减少脑缺血损伤，并通过在后期（缺血后48-72小时）抑制自噬来提高神经元存活率。

细胞凋亡是细胞死亡的一种形式。MSCs还可以通过多种方式抑制细胞凋亡。例如，间充质干细胞可以通过在体内调节基质金属蛋白酶和STAT3和Akt的磷酸化来抑制细胞凋亡，抑制谷氨酸兴奋性毒性，降低Ca 2+和表面GluR1的水平 ，或激活抗凋亡因子 Bcl-2并抑制脑缺血后内质网应激和促凋亡分子Bax。

间充质干细胞还可以通过线粒体拯救受损细胞。据曾等人报道，在体外暴露于过氧化氢后 24小时，MSCs线粒体可以转移到神经元，这取决于细胞间的接触。在体内脑缺血后，受损脑微血管的宿主细胞接受的MSCs线粒体，从而显著改善受损微血管的线粒体活性，增强血管生成，减少梗死体积，促进功能恢复 。这些研究表明，间充质干细胞可以通过将自己的线粒体转移到其他细胞中来拯救受损细胞。

促进内源性神经/少突胶质细胞前体细胞的增殖、迁移和分化

脑缺血可诱导神经发生和少突神经发生，不足以促进神经功能恢复。间充质干细胞可以促进神经发生和少突神经发生，改善神经功能恢复。据报道，MSCs治疗通过增加趋化因子和聚唾液酸化酶的表达，显著增加了脑缺血条件下内源性神经前体细胞 (NPCs) 的增殖、迁移和分化。

细胞融合

细胞融合是脐带衍生细胞与转移其遗传物质并混合其细胞质的局部前体或成熟细胞的融合。研究表明，MSCs可以与多种不同的细胞融合，例如神经元、肝细胞、心肌细胞，甚至癌细胞。间充质干细胞可以通过细胞融合修复受损的脑组织。在成熟的大脑中，脐带衍生细胞与体内神经元的融合导致形成自发放电的神经元。此外，间充质干细胞还具有在间隙连接中介导细胞间通讯的潜力，从而启动细胞融合。

神经胶质细胞的调节功能

胶质细胞是脑组织中除神经元外最重要的细胞亚群。胶质细胞包括星形胶质细胞、小胶质细胞和少突胶质细胞。星形胶质细胞是中枢神经系统中最丰富的神经胶质细胞。A2星形胶质细胞通过上调神经营养因子的表达发挥保护作用。A1星形胶质细胞在中枢神经系统损伤后迅速形成，并对髓鞘、突触和神经元产生神经毒性作用。间充质干细胞通过阻止星形胶质细胞凋亡和调节A2星形胶质细胞数量、抑制胶质瘢痕形成、通过调节缺血性卒中后NF-κB信号通路抑制轴突再生来发挥神经保护作用。上述研究表明，间充质干细胞可以通过调节胶质细胞功能促进缺血性脑组织的修复。

总之，MSCs可以用作中风治疗的候选细胞治疗药物，具有改善缺血性患者的神经功能、存活率和生活质量的潜力。