干細胞療法在蛛網(wǎng)膜下腔出血中的研究進展

何沛邦綜述 李明昌審校

蛛網(wǎng)膜下腔出血（subarachnoid hemorrhage，SAH）是一種嚴重的出血性腦卒中，占所有腦卒中的5%～10%，85%由動脈瘤破裂引起，病死率和致殘率高，預后差[1]。目前，臨床上尚無有效改善SAH不良預后的藥物[2]，而干細胞治療作為SAH 的一種新潛在療法，引起了廣泛關注[3]。本文檢索近年來干細胞與SAH的相關研究，從干細胞來源、衍生物、動物及細胞模型、給藥方案和作用機制方面進行綜述，以期為后續(xù)研究的設計和臨床轉(zhuǎn)化提供參考。

1 干細胞來源

從海馬齒狀回的顆粒下區(qū)和側(cè)腦室的腦室下區(qū)分離來的神經(jīng)干細胞（neural stem cells，NSCs）是SAH 治療相關研究中干細胞移植的主要來源，但該干細胞獲得途徑產(chǎn)生的數(shù)量有限，而且還有高免疫原性、倫理學沖突和致癌轉(zhuǎn)化方面的擔憂[4]。因此，大量研究轉(zhuǎn)向了其他來源的干細胞，如間充質(zhì)干細胞（mesenchymal stem cells，MSCs）和 單 核 細 胞（mononuclear cells，MNCs）。

Liu 等[5]發(fā)現(xiàn)靜脈注射骨髓間充質(zhì)干細胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs）治療SAH 大鼠，可減輕神經(jīng)功能障礙、腦水腫和血腦屏障破壞。Wan 等[6]也發(fā)現(xiàn)BMSCs 可通過調(diào)節(jié)星形膠質(zhì)細胞的激活，減輕SAH 后血腦屏障的破壞。Ng 等[7]認為，NSCs 可以通過直接分化成神經(jīng)元或刺激內(nèi)源性增殖、促進血管生成、軸突生長和小膠質(zhì)細胞激活/增殖支持神經(jīng)元再生；但只有少數(shù)MSCs和MNCs 能分化為神經(jīng)元，大多數(shù)通過旁分泌機制發(fā)揮抗炎、免疫調(diào)節(jié)和血管生成作用；僅有MNCs 可以通過增加神經(jīng)絲和突觸素的表達，誘導白質(zhì)的軸突重塑。

牙髓干細胞（dental pulp stem cells，DPSCs）作為一種起源于神經(jīng)嵴的MSCs，可以來自小孩自然脫落的乳牙及成人的智齒，與骨髓來源相比，它不僅擁有MSCs的一般特性，如低免疫原性，而且還有無創(chuàng)、良好的神經(jīng)元分化潛能、無致畸致癌、來源豐富、無倫理爭議等特點，在SAH 后神經(jīng)再生方面發(fā)揮著越來越重要的作用[8]。

雖然，Steinbeck等[9]發(fā)現(xiàn)移植干細胞的存活率和功能分化效率不高。但Guo 等[10]發(fā)現(xiàn)成年小鼠大腦反應性膠質(zhì)細胞可以被重新編程為功能神經(jīng)元，重建神經(jīng)回路，改善運動和認知障礙。這無疑為SAH的干細胞治療提供了一個新思路，即可以對各類干細胞或自體細胞進行基因編輯，增強其分化、增殖或分泌能力，減輕神經(jīng)損傷。

2 干細胞衍生物

干細胞不僅可以直接分化成神經(jīng)元，而且可以通過其衍生物來起到神經(jīng)保護的作用，如旁分泌機制介導的旁分泌因子。Chen等[11]通過對SAH大鼠進行鞘內(nèi)注射DPSCs 來源的條件培養(yǎng)液，發(fā)現(xiàn)它可以改善血管痙攣、神經(jīng)炎癥及微循環(huán)。最新研究顯示，外泌體（exosome，Exo）作為一種重要的旁分泌因子，包含有來源細胞內(nèi)的多種蛋白質(zhì)和miRNA 生物活性物質(zhì)，是一種新的細胞間交流方式[12]。移植干細胞來源的外泌體可以避免一些干細胞直接移植的風險，如免疫排斥、移植細胞栓塞血管和致瘤致畸，因此受到越來越多的關注。Zhao等[13]發(fā)現(xiàn)人臍帶間充質(zhì)干細胞來源Exo，可顯著改善SAH 大鼠神經(jīng)功能障礙和腦水腫，抑制神經(jīng)細胞凋亡。Gao 等[14]發(fā)現(xiàn)BMSCs 來源Exo 可以促進SAH 后神經(jīng)元的存活。Xiong 等[15]通過對SAH 大鼠進行股靜脈注射BMSCs來源Exo，發(fā)現(xiàn)它可發(fā)揮抗炎、抗細胞凋亡的作用。但是，Exo成分復雜，具體哪種成分發(fā)揮主要作用，還需要進行深入的研究。

3 SAH動物動物及細胞模型

Marbacher 等[16]通過分析765 項SAH 的動物研究，發(fā)現(xiàn)存在6種不同動物（小鼠、大鼠、兔、狗、豬和非人靈長類動物）和4 種建模方法（單次注血、血管內(nèi)刺破、雙次注血、開顱和血凝塊置入），并列出了相應的建模技術和相關參數(shù)。對嚙齒動物的血管內(nèi)刺破模型而言，Sugawara 等[17]通過對腦基底部血管進行病理分析，提出SAH 嚴重程度的分級，可用于模型出血量的評估控制，目前應用最為廣泛。

SAH 細胞模型，主要是通過模擬血腫成分對細胞的毒性作用來構建，例如氯高鐵血紅素[18]、氧合血紅蛋白[19]、溶血產(chǎn)物[20，21]，探討出血后的神經(jīng)損傷機制。但這些細胞模型能否準確代表神經(jīng)細胞在SAH條件下的病理生理過程，還需要進一步探討。

4 干細胞治療SAH的方案（途徑、劑量及時機）

目前，SAH 干細胞治療的最佳輸送途徑仍處于探索階段。文獻報道的輸送途徑有鼻腔內(nèi)注射[22]、腦室內(nèi)注射[23]、靜脈移植[6]、鞘內(nèi)注射[11]。然而，干細胞靜脈注射可能會使大多數(shù)細胞被困在肺和網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)（如肝/脾），但通過動脈內(nèi)、腔內(nèi)（腹腔內(nèi)和鼻腔和腦室）或直接組織（肌肉內(nèi)和實質(zhì)內(nèi)）注射，可以直接將細胞輸送到靶組織，提高治療效果[7]。

對于注射劑量，Song 等[4]發(fā)現(xiàn)在SAH 大鼠模型中，靜脈（尾靜脈或股靜脈）注射干細胞的量為3×106；若為鼻腔內(nèi)注射，則量為1.5×106；但SAH 病人，靜脈注射干細胞的量可能需要1×108。此外，Chen等[23]通過腦室內(nèi)注射干細胞來治療SAH 大鼠，注射量為1×105。近年來，干細胞來源Exo治療SAH的研究顯示，Exo注射量不盡相同，例如100 μg[24]、200 μg[15]、400 μg[13]。

對于注射時機，由于研究目的和觀察終點不一（如短期療效、長期預后），目前尚無統(tǒng)一標準。文獻報道的注 射時機有SAH 后10 min[25]、SAH 后1 h[5]、SAH 后24 h[26]、SAH 后3 d[3]、SAH 后6 d[22]、SAH 后10 d[23]。

5 干細胞治療SAH的機制

5.1 抗炎作用 研究發(fā)現(xiàn)干細胞的抗炎作用可以有效地減少神經(jīng)元損傷，改善SAH 遠期預后。Liu 等[5]將BMSCs注射入SAH大鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)可以通過上調(diào)Botch，進而抑制Notch1 信號誘導的NF-κB 磷酸化，從而減輕SAH后早期腦損傷。Han等[25]在SAH大鼠中注射MSCs 來源Exo，發(fā)現(xiàn)可以通過抑制AMPK/NF-κB通路，起到神經(jīng)保護的作用。Xiong等[15]發(fā)現(xiàn)SAH 后注射BMSCs 來源Exo，可以通過上調(diào)miRNA129-5p，抑制HMGB1/TLR4 通路，發(fā)揮抗炎和抗凋亡作用。

5.2 抗凋亡作用 減少神經(jīng)元凋亡無疑是SAH 的干細胞研究的重點目標之一。Zhao等[13]發(fā)現(xiàn)人臍帶間充質(zhì)干細胞來源的miR-206基因敲除Exo 可以通過BDNF/TrkB/CREB 信號途徑抑制細胞凋亡，從而減輕SAH 腦損傷。Liu 等[24]發(fā)現(xiàn)人臍帶間充質(zhì)干細胞來源外泌體可以通過miR-26靶向MAT2A，調(diào)節(jié)p38 MAPK/STAT3 信號通路，促進細胞增殖，抑制凋亡，減輕SAH 大鼠的腦損傷。Gao 等[14]發(fā)現(xiàn)MSCs 來源Exo 可以通過上調(diào)miR-21，抑制PTEN，進而激活PI3K/AKT通路，促進SAH后神經(jīng)元的存活。

5.3 其他作用機制Wan等[6]發(fā)現(xiàn)BMSCs可以通過分泌TSG-6，抑制星形膠質(zhì)細胞的NF-κB 和MAPK 信號通路，保護血腦屏障，減少氧化應激和炎癥反應的作用。

總之，SAH的干細胞療法的研究正在逐步開展，其有效性和安全性有待進一步評估，為找尋更好的治療策略，仍需進一步探索，如干細胞來源、衍生物、動物及細胞模型、給藥方案和作用機制等。隨著研究的深入，尤其是基因編輯干細胞和干細胞衍生物的發(fā)展，干細胞療法能使SAH病人獲益。