漸凍癥，是一種神經退行性疾病。它破壞了大腦和脊髓中的神經元，導致肌肉逐漸無力、萎縮，最終喪失活動能力。截止目前，科學家尚未找到確切的原因，但普遍認為遺傳、環境和生活方式等因素共同作用導致了這一疾病。

這種罕見疾病的發病率極低，僅為十萬分之一點六，且在當前醫療技術下，治愈率仍然為零。患者大多在2-5年內走到生命的終點。

近年來，間充質干細胞（MSC）治療漸凍癥在全球研究中引起了相當大的關注。在漸凍癥的治療中，間充質干細胞可能通過多種機制發揮作用，包括直接替換受損的運動神經元、提供神經保護因子以減緩神經元死亡、以及調節免疫系統以減少對神經組織的損傷。

介紹

漸凍癥醫學上稱為肌萎縮側索硬化癥（Amyotrophic Lateral Sclerosis, ALS），是一種慢性進行性神經系統變性疾病，主要影響控制肌肉活動的運動神經元。這種疾病會導致肌肉逐漸萎縮和無力，最終可能影響呼吸和吞咽功能，嚴重時可導致完全癱瘓和死亡。

目前，漸凍癥沒有根治方法，治療主要是對癥支持，以改善患者的生活質量和延緩病情進展。藥物治療方面，利魯唑是目前唯一被美國食品藥品監督管理局（FDA）批準用于治療漸凍癥的藥物，它可以在一定程度上延緩病情進展。

早期用藥治療和無創呼吸機及時對癥治療，是漸凍人癥治療的關鍵，但漸凍癥的治療藥物十分有限，這兩種藥只能減緩疾病進程。因此，尋找新的治療手段成為迫切需求。

干細胞可以根據其來源進行分類，包括胚胎干細胞和成體干細胞。成體干細胞從骨髓、脂肪組織和胎盤等多種組織中的未分化細胞中獲得，具有來源豐富、免疫原性低、易于體外分離和培養等優點。

因此，越來越多的研究表明，間充質干細胞 (MSC) 療法可以通過免疫調節作用、分化神經元等機制來改善患者的運動功能評分，減緩患者肺功能的惡化以及減緩病情進展的進程，為漸凍癥患者提供一條新的途徑。

間充質干細胞治療漸凍癥的5大作用機制

因肌萎縮側索硬化疾病治療需求不斷增加，而間充質干細胞被公認為具有可塑性和免疫調節特性，促其成為治療肌萎縮側索硬化最有力的候選者。

另外間充質干細胞衍生的外泌體具有最小免疫原性特點，既能調節炎癥反應又能刺激內源性神經發生，也為肌萎縮側索硬化疾病免疫治療提供巨大潛力。因此，免疫調節已成為間充質干細胞或外泌體治療肌萎縮側索硬化的潛在治療方法。

1.重建血液中樞神經系統屏障完整性

血液中樞神經系統屏障包含血腦屏障和血脊髓屏障，是肌萎縮側索硬化重要的免疫屏障，可高效阻礙有毒物質從血液滲入中樞神經系統并向外泵出毒素。

間充質干細胞可改善血管末梢星形膠質細胞完整性，降低破壞肌萎縮側索硬化血腦屏障的水通道蛋白4表達，維持細胞內外離子和水通道平衡阻止內源性免疫介質進入運動神經元微環境^【1】。

人骨髓間充質干細胞移植后觀察到層黏連蛋白顯著表達 ( 尤其是肌萎縮側索硬化中表達較少的層黏連蛋白 α2、α5)，且數據顯示高劑量細胞移植增強了基底膜的完整性，^【2】這項研究證明了人骨髓間充質干細胞可促進血管生成阻礙基底膜破裂進而恢復血脊髓毛細血管通透性。

此外^【3.4】兩項研究證實，間充質干細胞來源的細胞外囊泡及脂肪間充質干細胞分泌的外泌體(adipose- derived stem cells exosomes，ADSCs-exo) 均能改善漸凍癥病理條件下線粒體功能障礙，前者亦能平衡線粒體動力學、極大限度減少線粒體損傷、加速線粒體功能恢復，從而保持血液中樞神經系統屏障完整。

2.抑制自然殺傷細胞毒性

自然殺傷細胞是肌萎縮側索硬化發病機制中發揮核心作用的先天免疫細胞，同時也是適應性免疫關鍵組成部分，是具有顯著毒性的活性細胞。

免疫細胞在穩態環境下不會攻擊人體自身組織細胞，而自然殺傷細胞可以裂解自身細胞，使其受損。間充質干細胞主要削弱自然殺傷細胞活化和增殖，兩者形成穩定的炎癥-修復系統抵御外界侵害，主要機制為：①刺激γ干擾素產生②介導可溶性因子修飾③以直接接觸方式調控。

①刺激γ干擾素產生

γ干擾素（Interferon gamma，IFN-γ），也稱為免疫干擾素，是一種由活化的T細胞、CD8+細胞毒性T淋巴細胞和NK細胞產生的糖蛋白。它屬于Ⅱ型干擾素，具有抗腫瘤、抗病毒和免疫調節作用。

研究^【5】表明一方面：

• 間充質干細胞以劑量、單核細胞趨化因子1依賴方式增加白細胞介素12和白細胞介素18含量 ( 正常情況下，兩者刺激自然殺傷細胞分泌γ干擾素 ) 進一步誘導γ干擾素分泌；
• 另一方面間充質干細胞增強自然殺傷細胞中參與γ干擾素重要轉錄因子的白細胞介素12受體表達和轉錄激活因子4信號磷酸化誘導γ干擾素合成。

②介導可溶性因子修飾

介導可溶性因子修飾通常指的是細胞或分子通過分泌可溶性因子來調節其他細胞的功能或狀態。它們通過與靶細胞表面的受體結合，激活細胞內的信號傳導途徑，從而影響靶細胞的行為，如增殖、分化、遷移或死亡。

研究^【6】表明間充質干細胞可合成調節細胞外信號調節激酶1/2信號傳導或降低CD56和γc鏈表達的前列腺素E2來抑制自然殺傷細胞毒性。

③以直接接觸方式調控

間充質干細胞同細胞直接接觸時對自然殺傷細胞影響更大。

• 一方面從^【7】這項研究得到兩者共培養后CD73表達增多，而新CD73自然殺傷細胞可將5-磷酸腺苷轉化為具備免疫調節作用的腺苷并通過自分泌或旁分泌調節自然殺傷細胞免疫功能；
• 另一方面在另一項^【8】研究得到兩者直接接觸后顯著下調自然殺傷細胞上介導其細胞毒性功能的兩個關鍵激活受體 CD244 和自然殺傷2成員D(NKG2D) 水平。

3.抑制補體系統異常激活

補體系統是先天免疫系統的核心分支，由受體和調節蛋白構成并以級聯反應方式增強免疫反應，一方面可清除由細胞應激反應或死亡所產生的外來有害威脅，另一方面可借助補體受體具備調節炎癥的能力，監測調節免疫功能。

間充質干細胞具備強大且廣泛的抗補體活性作用，對抑制補體系統介導損傷的機制主要為分泌因子H抑制補體活化：因子H是天然的補體調節劑，既可抑制C3、C5轉化酶形成并減緩神經元衰變進程；又可作為輔助因子促使C3b、C4b失去活性。因子H缺乏將導致補體活化增強，而間充質干細胞可產生因子H抑制補體失調，從而恢復運動神經元直接損傷。

現有研究發現，間充質干細胞因其免于宿主細胞監視，對先天性免疫亦是適應性免疫均可經多種機制表現出巨大的免疫調節活性。

4.抑制小膠質細胞活化

小膠質細胞是中樞神經系統常駐的巨噬細胞，具有監測細胞外環境和免疫防御作用。在漸凍癥中，運動神經元與小膠質細胞可相互作用，M1型小膠質細胞參與運動神經元變性并促進疾病進展。

間充質干細胞抑制小膠質細胞活化，延緩運動神經損傷機制主要包括：

1. 直接抑制增殖：肖昆太等^【9】研究發現人羊膜間充質干細胞同小膠質細胞共培養時，明顯抑制小膠質細胞增殖和遷移。
2. 調控小膠質細胞表型：^【10】研究認為間充質干細胞可釋放能夠激活M2型、消退M1型并將促炎毒性環境轉為抗炎神經保護的轉化生長因子β來改善免疫微環境，改變小膠質細胞表型。

此外間充質干細胞不僅可直接分泌趨化因子CX3CL1，也能刺激星形膠質細胞分泌或促進小膠質細胞趨化因子受體CX3CR1表達，調控CX3CL1 /CX3CR1系統軸實現運動神經元與小膠質細胞之間正向對話，調控保護型小膠質細胞發生。

5.調控T細胞

促進CD4+T細胞增殖、抑制CD8+T細胞擴增

T細胞是適應性免疫核心參與者，CD4+T細胞和CD8+T細胞為T細胞常見的兩個亞型。

CD4+T細胞于肌萎縮側索硬化期間可調節 M2 型小膠質細胞表達來支持對運動神經元保護，其缺失易引起運動神經元喪失并加速疾病進展。

CD8+T細胞被認為具有雙向作用，在外周發揮神經保護而在中樞神經系統浸潤時觸發運動神經元死亡

間充質干細胞在體內體外均具有調節免疫能力，其對T細胞及T細胞亞型的調控機制為：

1. 間充質干細胞自身比例高低主要決定T細胞數量，低水平的間充質干細胞促進T細胞擴增，相反高水平的間充質干細胞抑制T細胞增殖，為肌萎縮側索硬化患者 T 細胞重建提供方向。
2. 間充質干細胞中含有高水平的CC趨化因子配體2，研究^【11】發現當使用CC趨化因子配體2阻斷劑治療后CD4+T細胞水平明顯下降，CC趨化因子配體2高水平產生使得間充質干細胞獲取較高免疫刺激并介導其刺激CD4+T細胞增殖。
3. 間充質干細胞可明顯抑制CD8+T細胞擴增、分化和活化為細胞毒性細胞。

增強調節性T細胞功能：

調節性T細胞 (Tregs) 是免疫反應基本調節劑，可抑制對宿主有害的先天免疫和適應性免疫反應，因發現其在漸凍癥早期緩慢進展階段水平升高 ( 發揮中樞神經系統抗炎作用 )和在晚期快速進展階段水平降低 ( 神經炎癥惡化 )，且發揮比CD4+T細胞更大的神經保護作用，被認定為特定保護亞群。

目前間充質干細胞可能是增強調節性T細胞功能改善免疫環境最理想治療方法，主要機制為提高調節性T細胞含量并增強其免疫抑制功能。

研究^【12】發現間充質干細胞源性外泌體一方面攜帶特定RNA可增加白細胞介素10產生使其通過抗原提呈細胞 (APC) 發揮免疫抑制作用，另外研究^【13】發現激活維持STATS磷酸化通路，抑制輔助性T細胞17分化同時顯著提高調節性T細胞和叉狀頭螺旋轉錄因子3含量，保護運動神經元。

間充質干細胞調控免疫反應治療肌萎縮側索硬化癥的作用機制見（表3）^【14】。

討論

盡管干細胞治療漸凍癥的臨床研究取得了顯著進展，但干細胞治療漸凍癥的臨床應用仍面臨許多挑戰。當前研究仍存在以下問題：

• 盡管有眾多關于間充質干細胞制備和移植的進展臨床試驗結果，但在治療肌萎縮側索硬化疾病領域進行間充質干細胞移植有效性試驗較少。
• 鑒于肌萎縮側索硬化疾病所處的不利環境中，迫使間充質移植后存活率低的問題，最新研究報道輸注間充質干細胞時監測炎癥狀態變化可有效提高間充質干細胞治療率，表明靶向間充質干細胞操作以促進其存活率成為新的目標。
• 間充質干細胞調節肌萎縮側索硬化免疫機制的具體劑量、給藥部位及方法尚未有統一闡述，其對移植治療具有重要意義。

結論

治療漸凍癥有效治療藥物較為單一，并且缺乏能夠改變并逆轉疾病的臨床藥物。藥物的選擇一直是研究領域的熱點及難點，而運用細胞療法治療肌萎縮側索硬化癥是近幾年被公認為極具研究前景的方法，尤其是間充質干細胞衍生的外泌體，既能保證重要內容物不被降解，又可自由通過血腦屏障同運動神經元直接作用，在漸凍癥治療中發揮不可或缺的作用。隨著技術的不斷進步，我們期待干細胞治療能夠早日上市，造福廣大漸凍癥患者。

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