男性性功能障碍中的干细胞，取得了哪些进展？
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作者｜摩西
编辑｜南风
声明：本内容仅为公益科普，拒绝商业目的转载，亦不作为医疗建议。
导语 / Introduction
干细胞被认为能够在特定条件下分化成各种细胞类型，包括内皮细胞、平滑肌细胞和神经元细胞。间充质干细胞（MSC）的海绵体内注射可能会取代内皮和/或海绵体平滑肌细胞损伤。其他提出的理论包括注射后MSC产生的旁分泌效应，而不是细胞分化直接替代损伤细胞。有研究MSC的使用和勃起机制中某些关键介质的调节，包括细胞内一氧化氮和钙浓度。通过各种跨膜转运离子通道的作用，在细胞内调节一氧化氮和钙被认为是ED中干细胞治疗的治疗靶点。
勃起功能障碍 (erectile dysfunction, ED) 定义为无法开始或维持令人满意的性交勃起，是最普遍的男性性障碍。在40-70岁的男性中的患病率约为50%，其中近15%的患者报告完全性勃起障碍，其余患者有不同程度的勃起障碍。近年来，随着心血管疾病、动脉粥样硬化、代谢综合征、糖尿病或前列腺癌等导致的ED患病率有所增加。不包括心理性ED，器质性ED是血管、内分泌、神经和解剖结构物理损伤的结果，所有这些都包含一个复杂的结构通路网络，需要整合来自神经、海绵体肌肉和内皮的信号以恢复阴茎勃起。图1描绘了勃起过程中细胞水平的生化信号传导图和ED的病理生理学。
图 1. 勃起机制和勃起功能障碍的病理生理学。
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来源：参考资料[1]
最近的数据表明ED的实际患病率被大大低估了。这在年轻人口中尤为显着，推测比例高达 10–30%。此外，同样令人担忧的是，被诊断患有ED的患者比例很低，随后接受积极治疗的患者比例也很低，其中大约一半的患者接受了针对其病情的药物治疗。ED的药物治疗较多，其中磷酸二酯酶5抑制剂 (PDEi) 因其总体疗效和极少的禁忌症而成为最常用的药物。
由于前面提到的可改变的危险因素的出现，如今药物治疗难治性 ED 越来越普遍。更准确地说，糖尿病患者和前列腺切除术后患者在这些 PDEi 无反应者中占很大比例。保留神经的前列腺切除术，尽管有机器人辅助手术 (RARP) 和贵族保护技术等新技术，但由于直接神经损伤或间接神经失用症，高达 90% 的接受前列腺癌手术的患者可能会导致ED。
佩罗尼氏病是一种慢性疾病，其特征是在白膜中形成纤维斑块，导致与静脉闭塞性 ED 相关的阴茎变形，也代表了一部分 PDEi 无反应者。这些因素导致负责勃起的主要物理机制造成无法修复的损坏；因此，假设通过增强细胞内信号传导发挥作用的 PDEi 无效似乎是可信的。
在过去的十年中，已经出现了新的治疗方式，不仅是对症治疗，而且还具有治愈的潜力。在这些新的治疗方式中，包括冲击波疗法、富含血小板的血浆注射和干细胞疗法 (SCT) 。随着干细胞研究的进展，人们推测干细胞可以分化为内皮细胞、神经细胞和平滑肌细胞，以替代与 ED 相关的阴茎结构组织损伤。这些细胞系的体外分化在各种动物模型的临床前环境中显示出可喜的结果；然而，它们治疗效果的主要来源似乎与它们在周围组织中增强的旁分泌作用有关。
多年来，已经在一些研究中使用了不同来源的干细胞。间充质干细胞 (MSC) 与其他细胞来源相比，它是产生的伦理考虑最少的细胞系，并且由于其遗传稳定性而具无致癌风险。MSC 可以从生物体中存在的多种细胞群中获得。骨髓干细胞 (BMSC)、脂肪干细胞 (ADSC)、羊水干细胞 (AFSC)、胎盘干细胞 (PSC) 和尿液干细胞均已用于动物或人类研究ED管理的临床研究。
笔者进行了相关文献检索，整理了有关应用于 ED 管理的间充质干细胞治疗现状的最相关的可用文献。优先考虑系统评价、临床试验和人体研究。在基础研究审查的情况下，主要针对临床前环境，专注于在动物模型中进行体内实验的研究。
所有研究均在ClinicalTrials.gov 中注册，包括正在进行的和已完成的临床试验。以关键词（勃起功能障碍）和（干细胞疗法）在 PubMed 中进行搜索。
搜索策略流程图
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来源：参考资料[1]
动物研究
在2004年，Bochinski 等人首先描述了神经嵴衍生干细胞在神经源性ED的大鼠模型中的潜在治疗益处。从那时起，大量临床前研究旨在证明干细胞疗法对治疗继发于不同病因的 ED的疗效：包括衰老、糖尿病、高甘油三酯血症、海绵体神经损伤等。迄今为止，有四项已发表的荟萃分析涵盖了临床前研究中的可用证据。
在第一项研究中，对12项纳入研究的最终分析，证明干细胞疗法在海绵体神经损伤 (CNI) 大鼠模型中的疗效。进一步的亚组分析表明，观察到的效果与模拟的CNI模型无关，相反，似乎与随访时间、干细胞来源和细胞输送方法有关。此外，与培养的干细胞相比，未培养的干细胞效果较差。
2017年，侯等人进一步审查了关于在CNI以外的ED大鼠模型中使用脂肪来源干细胞 (ADSC) 的现有证据，包括其他病因，如糖尿病、吸烟、放疗和白膜损伤。荟萃分析结果显示，使用ADSC可以使受损的勃起组织再生并有助于勃起功能的恢复。随后的发现包括这些细胞分泌的一系列伴随物质，因此发挥了一种旁分泌作用，在亚组分析中与单独的 ADSC 相比显着改善了勃起功能。经鉴定发现这些物质包括脑源性神经营养因子、血管内皮生长因子（VEGF）和肝细胞生长因子等神经营养因子。
关于糖尿病大鼠模型，输注大量 ADSC（>1×106), ADSC输注联合胰岛素治疗和先前的 ADSC缺氧调节显示更好的结果。根据该领域的先前研究，Park等人在2019年发表的一项荟萃分析中分析了19 项研究，目的是评估ADSC在CNI诱导的ED大鼠模型中的作用。主要发现表明，ADSC 疗法基于阴茎血流动力学参数、海绵体内压和平均动脉阴茎压力比例 (ICP/MAP) 改善了勃起功能，并且ADSC能够在一氧化氮合酶 (NOS) 测量水平发生变化后再生受损组织、环磷酸鸟苷 (cGMP) 和平滑肌与胶原蛋白的比例。
Wani等人最近发表的网络荟萃分析中描述了类似的结果。旨在评估干细胞疗法在继发于海绵体神经损伤的勃起功能障碍中的作用。包括29项动物研究和三项人体试验（RP后患者）在内的结果表明，组织学和分子反应参数显着增加，包括nNOS、平滑肌含量和大鼠的抗细胞凋亡活性。
临床前研究未能阐明干细胞疗法发挥其治疗作用的确切机制。然而，已经提出了一种旁分泌作用，这种作用源于干细胞与分泌具有趋化、抗炎、再生、血管生成和抗细胞凋亡特性的生长因子的结合，有利于受损组织的再生。临床前研究表明，干细胞的使用可改善海绵体内皮的血管功能并抑制海绵体纤维化，同时增加平滑肌的比例。此外，ADSC的使用还导致海绵体水平的神经功能改善，这对于维持勃起功能至关重要，以及与ED风险因素增加相关的细胞凋亡和炎症反应水平的降低，例如糖尿病或肥胖症。
2022年期间，发表了关于干细胞治疗勃起功能障碍的新临床前研究，并且在几项动物研究中取得了关于治疗反应标志物的新发现。冯等人观察到用UCSC治疗的糖尿病大鼠氧化应激水平和组织铁含量降低，伴随铁死亡抑制基因 SLC7A11 和 GPX4 的过表达。因此，他们得出结论，干细胞疗法可以通过减轻糖尿病引起的铁死亡来发挥其部分治疗作用。
同样，2022 年发表的一些研究对干细胞制备或联合干预进行了改良，旨在增强其治疗效果。在 CNI大鼠模型中评估了ADSC与VEGF和Smad7 共同修饰的功效。用共修饰的ADSC治疗的大鼠的勃起功能得到更明显的效果。
人体研究
自2010年以来，ClinicalTrials.gov上共注册了23项旨在评估干细胞疗法治疗ED的安全性和有效性的介入研究，其中9项研究已经完成。
MSC治疗ED的实验研究
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来源：参考资料[1]
用于人类治疗的干细胞的主要来源包括骨髓来源的干细胞 (BMSC) 和ADSC；尽管如此，大量研究也使用了源自脐带 (UCSC) 和胎盘 (PSC) 的MSC。大多数已发表的研究中采用的主要细胞输送方法是直接海绵体内注射，并且大多数研究方案都是以类似的方式设计的。
首先，在自体移植的情况下，需要从患者的骨髓组织或脂肪（脂肪细胞）中分离出所需的干细胞，在同种异体移植中需要从健康的供体中分离出所需的干细胞。在大多数研究中，主要由试验性 I/II 期临床试验组成，主要测量结果是对勃起功能总体影响的耐受性和安全性。一般而言，没有发现源自MSC的ICI的严重副作用。
脐带 (UCSC) 和胎盘来源 (PSC) 干细胞
Bahk等人发表的第一个人体临床试验。2010 年首次在实验环境中使用同种异体UCSC治疗糖尿病并发的ED。对7名年龄在57至83岁之间的男性分别进行了1.5×107细胞的注射。大多数患者在一个月内恢复了自发勃起，并且这些结果在6个月的随访期间保持不变。此外，还观察到治疗开始两周后血糖水平下降，这可能解释了MSCs 在糖尿病治疗中的潜在益处。
海绵体内移植脐带血干细胞治疗糖尿病性阳痿的7例初步报告
在这项特定研究中，治疗的安全性不是衡量结果；然而，在Levy 等人发表的后期 I 期临床试验中，对此进行了全面评估。在这项研究中，对8名患有完全 PDEi 无反应性 ED 的患者进行了为期6个月的随访。分析了胎盘干细胞 (PSC) 治疗的不良反应以及血流动力学和功能结果。研究中没有发现严重的不良事件，并且观察到平均阴茎动脉血流有所改善，该改善在治疗开始后6个月内得以维持。
骨髓来源的干细胞 (BMSC)
Yiou等人发表了一项 I/II 期临床试验（INSTIN 研究），其中共有18名患者（第一阶段研究中有12名）接受了根治性前列腺切除术。采用 BMSC 的剂量递增ICI。作者得出结论，单一自体BMSC ICI 对血管源性 ED 患者安全有效；在6个月的随访中观察到勃起功能和性满意度的进一步改善，并维持了1年。62.1个月的完整平均随访期证实完全没有治疗带来的不良反应；然而，就治疗后第一年获得的结果而言，观察到勃起功能略有恶化。作者还得出结论，随着时间的推移可能需要进一步的细胞注射来维持治疗效果。
在另一项研究中，Bieri 等人在糖尿病造成的ED ，Al Demour 等人分别在糖尿病患者中进行了两项连续的临床试验，探索使用自体BMSC和同种异体沃顿氏胶干细胞 (WJSC) 治疗 ED。在第一次试验中，发现BMSC的ICI是安全有效的，在国际勃起功能指数 (IIEF-15) 和勃起硬度评分 (EHS) 问卷调查中有显着改善。第二，首次在22名患有ED的糖尿病患者的总样本中探索了WJSC 的两次连续ICI的使用。在12个月的随访中观察到通过IIEF-15和 EHS问卷和双重多普勒阴茎超声成像 (DPE) 测量的耐受性、安全性和有效性的阳性结果。
脂肪来源的干细胞 (ADSC)
正如我们之前提到的，用于 ED治疗的另一个研究最多的 MSC 来源是脂肪组织。ADSC是代谢活跃的细胞，在受损组织血管重建、细胞凋亡抑制和免疫调节过程中具有重要作用。在Garber等人于2015 年进行的一项小型研究中，按1.5 ×107个ADSC/人的剂量注射到6名糖尿病患者体内。ICI 由培养后获得的 ADSC 组成，而不是分离SVF。6名患者中有4名在一个月内恢复了自发性晨勃，在 ICI 后最后一个月借助 PDEi 治疗能够进行性交长达12个月。
这些结果与Haahr领导的丹麦小组发表的结果一致，表明自体ADSC的ICI对根治性前列腺切除术后的 ED 患者是一种安全有效的治疗方法 。在 12 个月的随访中没有观察到不良事件。IIEF-15 评分结果在治疗后6个月显着改善，并且改善持续到12个月。重要的是要注意，在纳入时术前勃起功能和尿失禁正常的患者中观察到了这种改善。同一工作组正在进行的 III 期研究并已获得授权，目前正在对更大的前列腺切除术后受试者样本进行研究。
Protogenau 等人提出了一种与ADSC联合给药的技术。施用悬浮在富含血小板的血浆裂解物（PLP）中培养的ADSC，并且取得一定的成果。治疗在1、3和6个月的随访后改善了勃起功能，没有出现副作用。
其他干细胞来源
Ory 等人的一项回顾性研究，分析了使用经心内膜人间充质干细胞 (hMSC) 注射干细胞治疗勃起功能障碍的心肌病患者的效果。hMSC可以源自自体和同种异体，该研究分析了首次使用随机、安慰剂对照数据研究SCT对勃起功能的影响。
Zasieda 等人的研究。报道了使用间充质干细胞来源的外泌体 (MSC-DE) 每周一次静脉注射，持续六周，MSC-DE 注射联合低强度冲击波疗法 (LISWT) 每周两次，3000次冲击和3 Hz 频率. 与基线相比，IIEF评分显着增加，并在治疗后显着改善峰值收缩速度和降低舒张末期阴茎速度。
2021 年，Mirzaei 等人使用从口腔粘膜分离的干细胞进行海绵体内注射，剂量为50-6000 万个细胞。这项包含对照组的随机临床试验的结果得出结论，海绵体内干细胞注射改善了糖尿病患者的性功能以及阴茎动脉的PSV和RI指数，并且没有观察到副作用。
最后，Koga等人测试了直接注射来自脱落的乳牙牙髓（SHED-CM）的干细胞。38名ED患者未经PDE5I或睾酮替代疗法治疗后的结果显示，在三个疗程的SHED-CM治疗后，IIEF-5 评分有统计学意义的改善。然而，没有进行病理学评估来准确判断 SHED-CM 对血管内皮细胞的影响及其对随访的影响。SHED-CM 治疗的安全性及其修复海绵体血管损伤的潜力，代表了勃起功能障碍患者未来的潜在治疗方法。
伦理问题和限制
ED是一种泌尿系统疾病，对患有这种疾病的人来说具有严重的心理负担。幸福感、自尊和社会关系受到不同程度的影响，因为性功能是良好的个人健康的一个组成部分。尽管 ED 治疗的基本原则适用于所有男性，但必须以个体方式考虑个体及其性伴侣性功能的恢复。因此，必须为这些患者提供可衡量的证据和来自治疗的现实期望。在性问题的特定领域，考虑安慰剂效应的强度也很重要。在单臂发表的研究中，这种影响应该被认真考虑为可能的偏倚来源。
ED的干细胞疗法只能在实验环境中考虑。尽管欧洲药品管理局 (EMA) 和食品和药物管理局 (FDA) 多次发出警告，但这种类型的旅游业随着时间的推移呈指数级增长。笔者认为ED 领域的治疗结果相当主观；因此，这些做法更容易对那些具有严重心理和生理压力的患者群体中进行，从而导致没有证据、有利可图和潜在危险的干预措施。
初步结论
一般而言，干细胞疗法治疗ED的介入性研究已经显示出可喜的结果，并观察到勃起功能的改善。这些改善可以通过血液动力学参数（平均阴茎动脉流量）或通过性功能问卷（IIEF-15 或 EHS）来衡量。尽管大多数研究支持 MSC注射的安全性和治疗效果，但现有研究难以标准化。
迄今为止的证据主要包括小型、开放标签、单臂试验，其中采用了不同来源的MSC，具有明显不同的研究方案。干细胞疗法是一种实验性治疗方式。由于其实验性质，缺乏使用和制造标准化，导致干细胞的处理存在实验室之间的差异。应努力优化MSC制造和加工，建立质量标准并促进立法措施以获得更好的同质性结果。
为了为以MSC为重点的治疗性细胞产品的更好和均质制造提供指南，最近发表了一篇评论。笔者提出了MSC 制造中的四个关键步骤，以便将其用作治疗产品。这四个步骤包括：适当的供体选择、MSC 的收获-分离-扩增、存储-分配和细胞处理等相关问题。由于在涉及自我感知的性功能改善的研究中，安慰剂效应可能存在偏差，因此需要进行更大规模的比较研究。干预组不仅应该与安慰剂进行比较，还应该包括临床指南中已经建立的治疗方式，以阐明真正的治疗效果。还需要进一步比较不同的干细胞治疗方式，例如细胞疗法和无细胞疗法 (外泌体和SVF)。
用于治疗 ED 的干细胞疗法代表了一种有前途的潜在疗法。需要更多的高水平证据，来证明干细胞有理由作为治疗ED的一种选择。
参考文献
[1] https://doi.org/10.3390/life1302050
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