干细胞治疗脑出血的最新进展报告

1，脑出血疾病简述

  脑出血（intracerebral hemorrhage，ICH）是出血性脑卒中最常见的亚型^[1]，占急性脑血管疾病（中风）的20%-30%，也有报道是脑出血占中风的10%-27%^[2]。高血压是自发性ICH 的主要原因，ICH 在急性期死亡率为30%-40%，大多数幸存者都伴有持续性、严重的神经功能缺损，给家庭和社会造成沉重的负担^[3]。

 30天的死亡率与颅内出血的体积和位置有关，相同体积的脑叶出血存活率较高。颅内出血体积>60 cm³时，深部出血死亡率为93%，脑叶出血为71%；出血体积在30-60 cm³时，深部出血死亡率为64%，脑叶出血死亡率为60%，小脑出血死亡率为75%；出血体积<30 cm³时，深部出血死亡率下降为23%，脑叶出血死亡率下降为7%，小脑出血死亡率为57%^[4]。

 回顾性研究表明，35%-52%的脑出血患者在发病后1个月内死亡，只有20%的患者6个月后功能残疾有恢复。普通重症监护治疗的死亡率为25%-83%，而专业神经内科/神经外科重症监护治疗的死亡率下降为28%-38%^[4]。

 脑出血会导致原发和继发性脑损伤，原发性损伤是指由血肿的占位效应，造成邻近组织的破坏及大脑功能的缺损；继发性损伤包括血细胞裂解（铁，血红素等），凝血酶级联激活和炎症^{[5, 6]}。凝血酶参与血肿后脑损伤的发生，并影响脑出血后水肿的恢复程度^[7]，还会引发血脑屏障（BBB）破坏^[8]。脑实质中血肿的存在会触发大脑中的小胶质细胞，激活的小胶质细胞进一步招募其他白细胞引起过度释放的炎症介质，引起炎症反应^{[9, 10]}。

 脑中风长久以来便存在着发病率高、致残率高、死亡率高的三高现象，我国脑中风发病率逐年递增，每年罹患脑中风病的人数多达200万，死亡人数可占发病总人数的3/5; 脑中风致残率高达3/4，现存脑中风幸存者中有多达65%的患者不同程度的丧失劳动能力，从而引发出生活不能自理、就业困难、医药费繁重等一系列问题，为社会和家庭造成沉重负担，患者本人还承受着巨大的生理不适感与精神压力，降低了人民总体幸福指数和生活质量^[11]。脑部少量出血可以选择保守治疗，但是的临床实践证明，脑出血患者的年龄越大，手术治疗预后效果就越差^[12]，因此需要联合更好的治疗手段，从而提高手术的治疗效果和减少脑出血所导致的严重影响生活质量的后遗症。故寻求脑出血更有效的综合治疗方案意义重大。

2，干细胞治疗脑出血疾病

  动物实验研究结果证实了神经干细胞（NSCs）对脑损伤，脑卒中，遗传性和退行性疾病的巨大治疗潜力。但是许多关键问题还有待克服，包括神经干细胞来源的局限性、神经干细胞移植出现的免疫排斥反应、移植后的低存活率等限制了临床应用的推广。与NSCs不同的是，间充质干细胞（MSCs）来源较为丰富，体外培养扩增快，具有支持造血、促进血管再生和营养多种细胞的功能，并且具有低免疫原性，无免疫排斥反应等优点，能够通过血脑屏障等特性，使得MSCs适合用于治疗脑部疾病。

（2.1）间充质干细胞能有效治疗中风

  间充质干细胞（MSCs）最先在骨髓中被发现，并广泛分布在人体基质中，比如骨髓、脐带、脂肪、脐带血、羊膜、（胎盘）绒毛膜、牙髓、胸腺、滑膜、胎儿血和肝脏等^{[13, 14]}。MSCs具有多重生物学功能，既能抑制免疫反应消除炎症，还能分泌大量的营养性细胞因子。MSCs对损伤的组织进行修复，不在于其分化为组织器官的细胞（自体间充质干细胞治疗可能涉及分化机制），而是通过分泌细胞因子，减少炎症、减少组织细胞的凋亡、消除纤维化、促进内源性组织器官的干祖细胞的增殖，从而达到修复组织器官的效果^[15-20]。

  在脑出血动物模型中移植脐血来源的MSCs，神经功能获得显著改善^{[21, 22]}；同时对MSCs 的作用机制进行了研究，包括神经血管的再生和减轻继发性的炎症损伤都是MSCs 发挥作用的关键机制^[22]。动物实验证明了MSCs局部脑注射能减轻脑出血后的脑水肿（减少水通道蛋白4的表达），减少星形胶质细胞的凋亡^[23]。我国多个临床研究证明自体骨髓MSCs能有效改善脑出血患者的病情，改善神经功能。朱建新等将脑出血患者血肿清除后，将自体骨髓MSCs 注入血肿腔的周围，对移植后的神经功能进行连续的评价，患者的神经功能和活动能力均显著改善^[24]。王万宏等在蛛网膜下腔注射自体骨髓MSCs可降低脑出血患者血清中的GFAP、S100β 水平，改善脑出血患者神经组织损伤修复^[25]。脐带来源的MSCs体外培养后移植治疗脑出血后遗症，无特殊不良反应，配合综合康复治疗患者各项功能均表现出良好的临床恢复效果^[26]。李秀云等将人脐血分离培养的 MSCs注入到 26 例的脑出血患者的蛛网膜下腔中，经过半年的随访发现，23 例脑出血患者经MSCs治疗后神经功能评分均较治疗前显著提高，3 例无明显疗效^[27]。但是国外MSCs治疗中风的临床研究大部分集中在韩国和美国，而且MSCs治疗的时机在于患者发病至少一个月后^[28-32]。MSCs还可以治疗脑干出血，有41例的临床研究发现，MSCs治疗组在治疗后３个月Bathel index评分及Bathel index加分幅度显著高于对照组（P<0.05）^[33]。2017年的一个系统性综述和meta分析显示MSCs治疗中风是一个比较安全的，而且多个小样本的临床研究结果都提示MSCs能改善中风患者的神经功能和促进中风患者的康复，但依然需要进一步的临床研究确定最佳治疗方案^[34]。

 （2.2）MSCs的作用机制

 目前认为 MSCs治疗脑卒中的可能作用机制可能有：①分泌多种营养性细胞生长因子，包括碱性成纤维生长因子、脑源性神经营养因子、神经生长因子和血管内皮生长因子等，有神经保护、营养支持作用^[35-37]；②激活内源性神经干细胞的增殖分化^[38]；③抑制神经细胞凋亡^[39-41]；④促进轴突和髓鞘的再生^[42]；⑤MSCs 促进微血管内皮细胞增殖而新生血管，形成一个长期持久的功能性血管网络，重建血液循环^{[37, 43-45]}；⑥免疫调节和抗炎作用，有利于消除出血部位的脑水肿，减少炎症因子水平，从而减少神经细胞的损伤和坏死^{[21, 46-48]}。

（2.3）注射方式

干细胞体内移植一般可通过以下四种方式实现。

      ①外周静脉滴注。这是最常见的输入方式，简单和便利，不良反应极少。但是，外周静脉输入后，MSCs大部分滞留在肺部^[49-51]，只有不到一半的细胞随着血液循环和迁移到肾脏、肝脏、脾脏和损伤的组织器官^[52]。在两项小型人体临床研究中，使用铟标记的MSC外周静脉输入患者体内，尽管早期在肺部发现了大部分信号，但48小时后大部分信号转移到脾脏和肝脏^{[53, 54]}。MSC静脉输入体内10天后，至少尚有约50%的MSC存留在体内发挥作用，而肺部只有不到5%的滞留量^[53]。因此，需要提高MSCs的细胞数来弥补MSCs在肺部的损失。动物实验显示静脉注射MSCs同样能有效地治疗脑出血动物，保护脑神经细胞，促进脑神经功能的恢复^[55]。急性期静脉注射脂肪MSCs能抑制脑中CD11+CD45+亚群细胞介导的急性炎症反应，从而改善亚急性期脑出血所致的神经功能缺损，改善运动和认知功能^[56]。病程一年以上的脑卒中患者，给与MSCs静脉注射治疗；干细胞移植组患者移植3个月后其上肢、下肢、感觉、平衡功能均较前改善，其中上肢运动、平衡功能改善尤其显著 (P<0.001)^[57]。

      ②颈内动脉内注入移植。MSC颈动脉注射治疗大脑中动脉栓塞模型（MCAO）大鼠，24小时后，核磁共振成像（MRI）显示MSC能穿过血脑屏障，迁移到大脑皮层、皮质下白质层、纹状体、脑干部位，甚至观察到MSC能迁移到对侧大脑^[58]。但是，颈动脉注射MSCs需要把握好注射剂量和速度，否则容易引起细胞团栓塞，因此临床上极少采用这种输入方式。

      ③立体定向靶点注射。局部微注射人骨髓MSC到大鼠大脑纹状体部位，72天后，依然能检测到人骨髓MSCs的存在，而且MSC能迁移至胼胝体和大脑皮层^[59]。大脑右侧尾状核局部注射MSCs，4周后大脑多个部位均可以检测MSCs的存在，而且发现MSCs在大脑的迁移，偏好于沿着血管的走向^[60]。在MSCs治疗脑瘫的临床研究中，研究者评价了鞘内注射联合脑实质微注射MSCs治疗脑瘫的可行性和有效性；所有患者的总运动功能评分均有不同程度的提高，但脑实质内微注射并未带来额外的益处；研究者只是观察到短暂的低温和伤口疼痛，但没有更严重的不良事件^[61]。骨髓MSCs在大脑缺血区域周边局部注射治疗中风（发病超过6个月）的临床研究，共18名患者，所有患者不开展康复治疗，经过1年的观察和评价（ESS、NIHSS、mRS和F-M总评分和运动功能评分），各种评分得到改善；但是，所有的患者都出现了不同程度的由于局部注射导致的副作用（经分析和MSC无关），包括头疼、恶心呕吐、抑郁、肌张力增高、疲劳、血糖升高、C反应蛋白升高^[31]。所以，谨慎考虑脑局部微注射MSC这种治疗方式！

       ④蛛网膜下腔穿刺注射（脊髓鞘内）。MSCs的脊髓鞘内注射常见于治疗神经病变类疾病，包括中风、脑瘫、自闭症等，并且此技术亦可以应用于大多数儿童（包括早产儿）。据报道，脐带来源的MSCs鞘内注射到8对伴有脑瘫的双胞胎患儿，所有患者间隔3-5天接受4次鞘内注射，经治疗6个月后运动功能明显改善^[62]。另一临床研究显示异体MSCs进行静脉和/或鞘内注射，可以提高脑瘫患儿的肌张力、力量、语言、记忆、认知能力等^[63]。全身麻醉下鞘内注射MSCs时，会出现与输注相关的不良反应，发烧和呕吐最常见，有推测发烧和呕吐可能与全身麻醉有关，甚至出现比较严重的癫痫发作；但所有症状在72小时内自发消退，在6个月的随访期内没有出现进一步的并发症。20例脑出血患者及时行手术清除血肿，在发病后2-6个月进行干细胞鞘内注射治疗，6个月后对治疗组和对照组进行神经功能缺损程度评定和日常生活活动能力评定，治疗组在移植后6个月NIHSS评分显著降低（P<0.05），BaRhel指数显著升高（P<0.05）^[64]。急性脑卒中常规治疗病情稳定后采用自体骨髓MSCs经蛛网膜下腔移植治疗，患者移植后1、6、12个月后NIHSS 评分与治疗前比较显著降低，FMA 评分和MBI与治疗前比较显著提高，差异均有统计学意义（P<0.05或P<0.01）^[65]；这些结果说明MSCs局部移植治疗可以一定程度地降低患者神经功能缺损，提高患者运动功能和日常生活能力，改善急性脑卒中患者的临床症状，提高生活质量，减轻家庭和社会负担^{[65, 66]}。

 （2.4）注射时机

 目前研究表明输入的MSCs能治疗脑出血，减少神经细胞的损伤和凋亡，促进神经功能恢复，但至今尚没有系统性分析研究关于移植时间对功能恢复的影响。对于神经干细胞，因为神经干细胞不具有抑制免疫反应和消除炎症的功能，因此炎症环境将导致神经干细胞不能存活而无法发挥治疗作用。不同于神经干细胞，MSCs具有强大的抑制免疫反应和消除炎症的功能，而且炎症介质干扰素、肿瘤坏死因子可通过细胞外基质调节MSCs归巢和迁移^[67]。比如将MSCs植入到炎症和组织损伤区域，可促进伤口愈合、骨组织再生，调节免疫反应^[68-70]。因此，MSCs治疗的最主要目标就是通过抑制免疫反应和消除炎症，从而借助分泌的多种营养性细胞因子保护脑神经细胞，减少神经细胞的损伤和坏死，使得脑出血患者减少脑出血后遗症的发生率和促进康复。

      ①急性期干预：急性期脑组织损伤后，损伤区域会迅速分泌的各类炎性介质、兴奋性毒性神经递质，甚至产生大量氧自由基，而且脑出血急性期损伤部位血循环障碍，以及急性期神经营养因子分泌水平较低，因此急性期脑组织损伤将会导致神经细胞的坏死和凋亡。MSCs治疗急性期的脑出血模型大鼠，可通过增强脑血管内皮细胞的完整性，防止脑出血超急性期血肿扩张，降低急性死亡率^[71]。因此，快速保护脑神经细胞，减少脑神经细胞的坏死和凋亡，有利于减少后遗症和促进神经功能恢复。大鼠脑出血成模后第48小时移植MSCs，结果显示，细胞移植后可明显改善大鼠脑出血后神经功能的恢复，认为 BMSCs 治疗大鼠脑出血的一个重要潜在机制是其显著减轻损伤脑组织周围早期炎症反应，晚期移植可能效果欠佳^[72]。

      ②亚急性期干预：有研究认为移植的干细胞在急性期成活率低于亚急性期或晚期，发现卒中后 3 周左右进行细胞移植，移植的细胞存活率最高^{[73, 74]}。神经干细胞是通过替代损伤或死亡的神经细胞发挥治疗作用，因为脑局部微环境对神经干细胞的存活影响很大，故神经干细胞适合亚急性期或者恢复期移植治疗。但是MSCs的作用机制不同于神经干细胞，MSCs的主要目的是保护脑神经细胞，如上所述，因此，将来的临床应用，在对脑出血患者紧急处理（手术消除血肿或其他对症治疗）后，需要尽快给与MSCs治疗。别等损伤处的脑神经细胞都死了，才用MSCs促进残留的脑神经干细胞的增殖和分化，这就有些晚了。

       炎症微环境同样不利于MSCs发挥最佳作用，这就需要MSCs多次输入治疗，才能很好的发挥治疗作用。已经在其他疾病的临床研究证明了多次输入MSCs治疗的效果优于单次输入，比如肝衰竭^[75-77]和移植物抗宿主病（GVHD）^[78]。目前MSCs治疗脑部疾病，多是单次MSCs治疗，导致长期疗效欠佳，加上输入的MSCs并不能在体内长期存活，因此，多次MSCs输入治疗成为必然，有利于提高临床治疗效果。

这里，小编再一次呼吁：间充质干细胞（MSCs）并不是通过分化为靶向细胞来发挥治疗作用的！（后续会分析原因）

众人拾柴火焰高！期待更多的医生和科学家/研究者研究和应用好干细胞，造福患者！

米饭有提供营养和填饱肚子的功能，但要想填饱肚子就切记“千万别每餐只吃一粒米饭”。

参考文献：略（暂不提供）