干细胞疗法在蛛网膜下腔出血中的研究进展

何沛邦综述 李明昌审校

蛛网膜下腔出血（subarachnoid hemorrhage，SAH）是一种严重的出血性脑卒中，占所有脑卒中的5%～10%，85%由动脉瘤破裂引起，病死率和致残率高，预后差[1]。目前，临床上尚无有效改善SAH不良预后的药物[2]，而干细胞治疗作为SAH 的一种新潜在疗法，引起了广泛关注[3]。本文检索近年来干细胞与SAH的相关研究，从干细胞来源、衍生物、动物及细胞模型、给药方案和作用机制方面进行综述，以期为后续研究的设计和临床转化提供参考。

从海马齿状回的颗粒下区和侧脑室的脑室下区分离来的神经干细胞（neural stem cells，NSCs）是SAH 治疗相关研究中干细胞移植的主要来源，但该干细胞获得途径产生的数量有限，而且还有高免疫原性、伦理学冲突和致癌转化方面的担忧[4]。因此，大量研究转向了其他来源的干细胞，如间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs）和 单 核 细 胞（mononuclear cells，MNCs）。

Liu 等[5]发现静脉注射骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs）治疗SAH 大鼠，可减轻神经功能障碍、脑水肿和血脑屏障破坏。Wan 等[6]也发现BMSCs 可通过调节星形胶质细胞的激活，减轻SAH 后血脑屏障的破坏。Ng 等[7]认为，NSCs 可以通过直接分化成神经元或刺激内源性增殖、促进血管生成、轴突生长和小胶质细胞激活/增殖支持神经元再生；
但只有少数MSCs和MNCs 能分化为神经元，大多数通过旁分泌机制发挥抗炎、免疫调节和血管生成作用；
仅有MNCs 可以通过增加神经丝和突触素的表达，诱导白质的轴突重塑。

牙髓干细胞（dental pulp stem cells，DPSCs）作为一种起源于神经嵴的MSCs，可以来自小孩自然脱落的乳牙及成人的智齿，与骨髓来源相比，它不仅拥有MSCs的一般特性，如低免疫原性，而且还有无创、良好的神经元分化潜能、无致畸致癌、来源丰富、无伦理争议等特点，在SAH 后神经再生方面发挥着越来越重要的作用[8]。

虽然，Steinbeck等[9]发现移植干细胞的存活率和功能分化效率不高。但Guo 等[10]发现成年小鼠大脑反应性胶质细胞可以被重新编程为功能神经元，重建神经回路，改善运动和认知障碍。这无疑为SAH的干细胞治疗提供了一个新思路，即可以对各类干细胞或自体细胞进行基因编辑，增强其分化、增殖或分泌能力，减轻神经损伤。

干细胞不仅可以直接分化成神经元，而且可以通过其衍生物来起到神经保护的作用，如旁分泌机制介导的旁分泌因子。Chen等[11]通过对SAH大鼠进行鞘内注射DPSCs 来源的条件培养液，发现它可以改善血管痉挛、神经炎症及微循环。最新研究显示，外泌体（exosome，Exo）作为一种重要的旁分泌因子，包含有来源细胞内的多种蛋白质和miRNA 生物活性物质，是一种新的细胞间交流方式[12]。移植干细胞来源的外泌体可以避免一些干细胞直接移植的风险，如免疫排斥、移植细胞栓塞血管和致瘤致畸，因此受到越来越多的关注。Zhao等[13]发现人脐带间充质干细胞来源Exo，可显著改善SAH 大鼠神经功能障碍和脑水肿，抑制神经细胞凋亡。Gao 等[14]发现BMSCs 来源Exo 可以促进SAH 后神经元的存活。Xiong 等[15]通过对SAH 大鼠进行股静脉注射BMSCs来源Exo，发现它可发挥抗炎、抗细胞凋亡的作用。但是，Exo成分复杂，具体哪种成分发挥主要作用，还需要进行深入的研究。

Marbacher 等[16]通过分析765 项SAH 的动物研究，发现存在6种不同动物（小鼠、大鼠、兔、狗、猪和非人灵长类动物）和4 种建模方法（单次注血、血管内刺破、双次注血、开颅和血凝块置入），并列出了相应的建模技术和相关参数。对啮齿动物的血管内刺破模型而言，Sugawara 等[17]通过对脑基底部血管进行病理分析，提出SAH 严重程度的分级，可用于模型出血量的评估控制，目前应用最为广泛。

SAH 细胞模型，主要是通过模拟血肿成分对细胞的毒性作用来构建，例如氯高铁血红素[18]、氧合血红蛋白[19]、溶血产物[20，21]，探讨出血后的神经损伤机制。但这些细胞模型能否准确代表神经细胞在SAH条件下的病理生理过程，还需要进一步探讨。

目前，SAH 干细胞治疗的最佳输送途径仍处于探索阶段。文献报道的输送途径有鼻腔内注射[22]、脑室内注射[23]、静脉移植[6]、鞘内注射[11]。然而，干细胞静脉注射可能会使大多数细胞被困在肺和网状内皮系统（如肝/脾），但通过动脉内、腔内（腹腔内和鼻腔和脑室）或直接组织（肌肉内和实质内）注射，可以直接将细胞输送到靶组织，提高治疗效果[7]。

对于注射剂量，Song 等[4]发现在SAH 大鼠模型中，静脉（尾静脉或股静脉）注射干细胞的量为3×106；
若为鼻腔内注射，则量为1.5×106；
但SAH 病人，静脉注射干细胞的量可能需要1×108。此外，Chen等[23]通过脑室内注射干细胞来治疗SAH 大鼠，注射量为1×105。近年来，干细胞来源Exo治疗SAH的研究显示，Exo注射量不尽相同，例如100 μg[24]、200 μg[15]、400 μg[13]。

对于注射时机，由于研究目的和观察终点不一（如短期疗效、长期预后），目前尚无统一标准。文献报道的注 射时机有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]。

5.1 抗炎作用 研究发现干细胞的抗炎作用可以有效地减少神经元损伤，改善SAH 远期预后。Liu 等[5]将BMSCs注射入SAH大鼠体内，发现可以通过上调Botch，进而抑制Notch1 信号诱导的NF-κB 磷酸化，从而减轻SAH后早期脑损伤。Han等[25]在SAH大鼠中注射MSCs 来源Exo，发现可以通过抑制AMPK/NF-κB通路，起到神经保护的作用。Xiong等[15]发现SAH 后注射BMSCs 来源Exo，可以通过上调miRNA129-5p，抑制HMGB1/TLR4 通路，发挥抗炎和抗凋亡作用。

5.2 抗凋亡作用 减少神经元凋亡无疑是SAH 的干细胞研究的重点目标之一。Zhao等[13]发现人脐带间充质干细胞来源的miR-206基因敲除Exo 可以通过BDNF/TrkB/CREB 信号途径抑制细胞凋亡，从而减轻SAH 脑损伤。Liu 等[24]发现人脐带间充质干细胞来源外泌体可以通过miR-26靶向MAT2A，调节p38 MAPK/STAT3 信号通路，促进细胞增殖，抑制凋亡，减轻SAH 大鼠的脑损伤。Gao 等[14]发现MSCs 来源Exo 可以通过上调miR-21，抑制PTEN，进而激活PI3K/AKT通路，促进SAH后神经元的存活。

5.3 其他作用机制Wan等[6]发现BMSCs可以通过分泌TSG-6，抑制星形胶质细胞的NF-κB 和MAPK 信号通路，保护血脑屏障，减少氧化应激和炎症反应的作用。

总之，SAH的干细胞疗法的研究正在逐步开展，其有效性和安全性有待进一步评估，为找寻更好的治疗策略，仍需进一步探索，如干细胞来源、衍生物、动物及细胞模型、给药方案和作用机制等。随着研究的深入，尤其是基因编辑干细胞和干细胞衍生物的发展，干细胞疗法能使SAH病人获益。