漸凍癥，是一種神經(jīng)退行性疾病。它破壞了大腦和脊髓中的神經(jīng)元，導(dǎo)致肌肉逐漸無(wú)力、萎縮，最終喪失活動(dòng)能力。截止目前，科學(xué)家尚未找到確切的原因，但普遍認(rèn)為遺傳、環(huán)境和生活方式等因素共同作用導(dǎo)致了這一疾病。

這種罕見(jiàn)疾病的發(fā)病率極低，僅為十萬(wàn)分之一點(diǎn)六，且在當(dāng)前醫(yī)療技術(shù)下，治愈率仍然為零。患者大多在2-5年內(nèi)走到生命的終點(diǎn)。

近年來(lái)，間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）治療漸凍癥在全球研究中引起了相當(dāng)大的關(guān)注。在漸凍癥的治療中，間充質(zhì)干細(xì)胞可能通過(guò)多種機(jī)制發(fā)揮作用，包括直接替換受損的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元、提供神經(jīng)保護(hù)因子以減緩神經(jīng)元死亡、以及調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)以減少對(duì)神經(jīng)組織的損傷。

介紹

漸凍癥醫(yī)學(xué)上稱為肌萎縮側(cè)索硬化癥（Amyotrophic Lateral Sclerosis, ALS），是一種慢性進(jìn)行性神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病，主要影響控制肌肉活動(dòng)的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元。這種疾病會(huì)導(dǎo)致肌肉逐漸萎縮和無(wú)力，最終可能影響呼吸和吞咽功能，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致完全癱瘓和死亡。

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

早期用藥治療和無(wú)創(chuàng)呼吸機(jī)及時(shí)對(duì)癥治療，是漸凍人癥治療的關(guān)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(jìn)程。因此，尋找新的治療手段成為迫切需求。

干細(xì)胞可以根據(jù)其來(lái)源進(jìn)行分類(lèi)，包括胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。成體干細(xì)胞從骨髓、脂肪組織和胎盤(pán)等多種組織中的未分化細(xì)胞中獲得，具有來(lái)源豐富、免疫原性低、易于體外分離和培養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

因此，越來(lái)越多的研究表明，間充質(zhì)干細(xì)胞 (MSC) 療法可以通過(guò)免疫調(diào)節(jié)作用、分化神經(jīng)元等機(jī)制來(lái)改善患者的運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分，減緩患者肺功能的惡化以及減緩病情進(jìn)展的進(jìn)程，為漸凍癥患者提供一條新的途徑。

間充質(zhì)干細(xì)胞治療漸凍癥的5大作用機(jī)制

因肌萎縮側(cè)索硬化疾病治療需求不斷增加，而間充質(zhì)干細(xì)胞被公認(rèn)為具有可塑性和免疫調(diào)節(jié)特性，促其成為治療肌萎縮側(cè)索硬化最有力的候選者。

另外間充質(zhì)干細(xì)胞衍生的外泌體具有最小免疫原性特點(diǎn)，既能調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)又能刺激內(nèi)源性神經(jīng)發(fā)生，也為肌萎縮側(cè)索硬化疾病免疫治療提供巨大潛力。因此，免疫調(diào)節(jié)已成為間充質(zhì)干細(xì)胞或外泌體治療肌萎縮側(cè)索硬化的潛在治療方法。

1.重建血液中樞神經(jīng)系統(tǒng)屏障完整性

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

間充質(zhì)干細(xì)胞可改善血管末梢星形膠質(zhì)細(xì)胞完整性，降低破壞肌萎縮側(cè)索硬化血腦屏障的水通道蛋白4表達(dá)，維持細(xì)胞內(nèi)外離子和水通道平衡阻止內(nèi)源性免疫介質(zhì)進(jìn)入運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元微環(huán)境^【1】。

人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植后觀察到層黏連蛋白顯著表達(dá) ( 尤其是肌萎縮側(cè)索硬化中表達(dá)較少的層黏連蛋白 α2、α5)，且數(shù)據(jù)顯示高劑量細(xì)胞移植增強(qiáng)了基底膜的完整性，^【2】這項(xiàng)研究證明了人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞可促進(jìn)血管生成阻礙基底膜破裂進(jìn)而恢復(fù)血脊髓毛細(xì)血管通透性。

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

2.抑制自然殺傷細(xì)胞毒性

自然殺傷細(xì)胞是肌萎縮側(cè)索硬化發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮核心作用的先天免疫細(xì)胞，同時(shí)也是適應(yīng)性免疫關(guān)鍵組成部分，是具有顯著毒性的活性細(xì)胞。

免疫細(xì)胞在穩(wěn)態(tài)環(huán)境下不會(huì)攻擊人體自身組織細(xì)胞，而自然殺傷細(xì)胞可以裂解自身細(xì)胞，使其受損。間充質(zhì)干細(xì)胞主要削弱自然殺傷細(xì)胞活化和增殖，兩者形成穩(wěn)定的炎癥-修復(fù)系統(tǒng)抵御外界侵害，主要機(jī)制為：①刺激γ干擾素產(chǎn)生②介導(dǎo)可溶性因子修飾③以直接接觸方式調(diào)控。

①刺激γ干擾素產(chǎn)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(xì)胞、CD8+細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞和NK細(xì)胞產(chǎn)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(diào)節(jié)作用。

研究^【5】表明一方面：

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

②介導(dǎo)可溶性因子修飾

介導(dǎo)可溶性因子修飾通常指的是細(xì)胞或分子通過(guò)分泌可溶性因子來(lái)調(diào)節(jié)其他細(xì)胞的功能或狀態(tài)。它們通過(guò)與靶細(xì)胞表面的受體結(jié)合，激活細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)傳導(dǎo)途徑，從而影響靶細(xì)胞的行為，如增殖、分化、遷移或死亡。

研究^【6】表明間充質(zhì)干細(xì)胞可合成調(diào)節(jié)細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1/2信號(hào)傳導(dǎo)或降低CD56和γc鏈表達(dá)的前列腺素E2來(lái)抑制自然殺傷細(xì)胞毒性。

③以直接接觸方式調(diào)控

間充質(zhì)干細(xì)胞同細(xì)胞直接接觸時(shí)對(duì)自然殺傷細(xì)胞影響更大。

• 一方面從^【7】這項(xiàng)研究得到兩者共培養(yǎng)后CD73表達(dá)增多，而新CD73自然殺傷細(xì)胞可將5-磷酸腺苷轉(zhuǎn)化為具備免疫調(diào)節(jié)作用的腺苷并通過(guò)自分泌或旁分泌調(diào)節(jié)自然殺傷細(xì)胞免疫功能；
• 另一方面在另一項(xiàng)^【8】研究得到兩者直接接觸后顯著下調(diào)自然殺傷細(xì)胞上介導(dǎo)其細(xì)胞毒性功能的兩個(gè)關(guān)鍵激活受體 CD244 和自然殺傷2成員D(NKG2D) 水平。

3.抑制補(bǔ)體系統(tǒng)異常激活

補(bǔ)體系統(tǒng)是先天免疫系統(tǒng)的核心分支，由受體和調(diào)節(jié)蛋白構(gòu)成并以級(jí)聯(lián)反應(yīng)方式增強(qiáng)免疫反應(yīng)，一方面可清除由細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)或死亡所產(chǎn)生的外來(lái)有害威脅，另一方面可借助補(bǔ)體受體具備調(diào)節(jié)炎癥的能力，監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)免疫功能。

間充質(zhì)干細(xì)胞具備強(qiáng)大且廣泛的抗補(bǔ)體活性作用，對(duì)抑制補(bǔ)體系統(tǒng)介導(dǎo)損傷的機(jī)制主要為分泌因子H抑制補(bǔ)體活化：因子H是天然的補(bǔ)體調(diào)節(jié)劑，既可抑制C3、C5轉(zhuǎn)化酶形成并減緩神經(jīng)元衰變進(jìn)程；又可作為輔助因子促使C3b、C4b失去活性。因子H缺乏將導(dǎo)致補(bǔ)體活化增強(qiáng)，而間充質(zhì)干細(xì)胞可產(chǎn)生因子H抑制補(bǔ)體失調(diào)，從而恢復(fù)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元直接損傷。

現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，間充質(zhì)干細(xì)胞因其免于宿主細(xì)胞監(jiān)視，對(duì)先天性免疫亦是適應(yīng)性免疫均可經(jīng)多種機(jī)制表現(xiàn)出巨大的免疫調(diào)節(jié)活性。

4.抑制小膠質(zhì)細(xì)胞活化

小膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)常駐的巨噬細(xì)胞，具有監(jiān)測(cè)細(xì)胞外環(huán)境和免疫防御作用。在漸凍癥中，運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元與小膠質(zhì)細(xì)胞可相互作用，M1型小膠質(zhì)細(xì)胞參與運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元變性并促進(jìn)疾病進(jìn)展。

間充質(zhì)干細(xì)胞抑制小膠質(zhì)細(xì)胞活化，延緩運(yùn)動(dòng)神經(jīng)損傷機(jī)制主要包括：

1. 直接抑制增殖：肖昆太等^【9】研究發(fā)現(xiàn)人羊膜間充質(zhì)干細(xì)胞同小膠質(zhì)細(xì)胞共培養(yǎng)時(shí)，明顯抑制小膠質(zhì)細(xì)胞增殖和遷移。
2. 調(diào)控小膠質(zhì)細(xì)胞表型：^【10】研究認(rèn)為間充質(zhì)干細(xì)胞可釋放能夠激活M2型、消退M1型并將促炎毒性環(huán)境轉(zhuǎn)為抗炎神經(jīng)保護(hù)的轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β來(lái)改善免疫微環(huán)境，改變小膠質(zhì)細(xì)胞表型。

此外間充質(zhì)干細(xì)胞不僅可直接分泌趨化因子CX3CL1，也能刺激星形膠質(zhì)細(xì)胞分泌或促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞趨化因子受體CX3CR1表達(dá)，調(diào)控CX3CL1 /CX3CR1系統(tǒng)軸實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元與小膠質(zhì)細(xì)胞之間正向?qū)υ挘{(diào)控保護(hù)型小膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)生。

5.調(diào)控T細(xì)胞

促進(jìn)CD4+T細(xì)胞增殖、抑制CD8+T細(xì)胞擴(kuò)增

T細(xì)胞是適應(yīng)性免疫核心參與者，CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞為T(mén)細(xì)胞常見(jiàn)的兩個(gè)亞型。

CD4+T細(xì)胞于肌萎縮側(cè)索硬化期間可調(diào)節(jié) M2 型小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)來(lái)支持對(duì)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元保護(hù)，其缺失易引起運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元喪失并加速疾病進(jìn)展。

CD8+T細(xì)胞被認(rèn)為具有雙向作用，在外周發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)而在中樞神經(jīng)系統(tǒng)浸潤(rùn)時(shí)觸發(fā)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元死亡

間充質(zhì)干細(xì)胞在體內(nèi)體外均具有調(diào)節(jié)免疫能力，其對(duì)T細(xì)胞及T細(xì)胞亞型的調(diào)控機(jī)制為：

1. 間充質(zhì)干細(xì)胞自身比例高低主要決定T細(xì)胞數(shù)量，低水平的間充質(zhì)干細(xì)胞促進(jìn)T細(xì)胞擴(kuò)增，相反高水平的間充質(zhì)干細(xì)胞抑制T細(xì)胞增殖，為肌萎縮側(cè)索硬化患者 T 細(xì)胞重建提供方向。
2. 間充質(zhì)干細(xì)胞中含有高水平的CC趨化因子配體2，研究^【11】發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用CC趨化因子配體2阻斷劑治療后CD4+T細(xì)胞水平明顯下降，CC趨化因子配體2高水平產(chǎn)生使得間充質(zhì)干細(xì)胞獲取較高免疫刺激并介導(dǎo)其刺激CD4+T細(xì)胞增殖。
3. 間充質(zhì)干細(xì)胞可明顯抑制CD8+T細(xì)胞擴(kuò)增、分化和活化為細(xì)胞毒性細(xì)胞。

增強(qiáng)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞功能：

調(diào)節(jié)性T細(xì)胞 (Tregs) 是免疫反應(yīng)基本調(diào)節(jié)劑，可抑制對(duì)宿主有害的先天免疫和適應(yīng)性免疫反應(yīng)，因發(fā)現(xiàn)其在漸凍癥早期緩慢進(jìn)展階段水平升高 ( 發(fā)揮中樞神經(jīng)系統(tǒng)抗炎作用 )和在晚期快速進(jìn)展階段水平降低 ( 神經(jīng)炎癥惡化 )，且發(fā)揮比CD4+T細(xì)胞更大的神經(jīng)保護(hù)作用，被認(rèn)定為特定保護(hù)亞群。

目前間充質(zhì)干細(xì)胞可能是增強(qiáng)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞功能改善免疫環(huán)境最理想治療方法，主要機(jī)制為提高調(diào)節(jié)性T細(xì)胞含量并增強(qiáng)其免疫抑制功能。

研究^【12】發(fā)現(xiàn)間充質(zhì)干細(xì)胞源性外泌體一方面攜帶特定RNA可增加白細(xì)胞介素10產(chǎn)生使其通過(guò)抗原提呈細(xì)胞 (APC) 發(fā)揮免疫抑制作用，另外研究^【13】發(fā)現(xiàn)激活維持STATS磷酸化通路，抑制輔助性T細(xì)胞17分化同時(shí)顯著提高調(diào)節(jié)性T細(xì)胞和叉狀頭螺旋轉(zhuǎn)錄因子3含量，保護(hù)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元。

間充質(zhì)干細(xì)胞調(diào)控免疫反應(yīng)治療肌萎縮側(cè)索硬化癥的作用機(jī)制見(jiàn)（表3）^【14】。

討論

盡管干細(xì)胞治療漸凍癥的臨床研究取得了顯著進(jìn)展，但干細(xì)胞治療漸凍癥的臨床應(yīng)用仍面臨許多挑戰(zhàn)。當(dāng)前研究仍存在以下問(wèn)題：

• 盡管有眾多關(guān)于間充質(zhì)干細(xì)胞制備和移植的進(jìn)展臨床試驗(yàn)結(jié)果，但在治療肌萎縮側(cè)索硬化疾病領(lǐng)域進(jìn)行間充質(zhì)干細(xì)胞移植有效性試驗(yàn)較少。
• 鑒于肌萎縮側(cè)索硬化疾病所處的不利環(huán)境中，迫使間充質(zhì)移植后存活率低的問(wèn)題，最新研究報(bào)道輸注間充質(zhì)干細(xì)胞時(shí)監(jiān)測(cè)炎癥狀態(tài)變化可有效提高間充質(zhì)干細(xì)胞治療率，表明靶向間充質(zhì)干細(xì)胞操作以促進(jìn)其存活率成為新的目標(biāo)。
• 間充質(zhì)干細(xì)胞調(diào)節(jié)肌萎縮側(cè)索硬化免疫機(jī)制的具體劑量、給藥部位及方法尚未有統(tǒng)一闡述，其對(duì)移植治療具有重要意義。

結(jié)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(zhuǎn)疾病的臨床藥物。藥物的選擇一直是研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)及難點(diǎn)，而運(yùn)用細(xì)胞療法治療肌萎縮側(cè)索硬化癥是近幾年被公認(rèn)為極具研究前景的方法，尤其是間充質(zhì)干細(xì)胞衍生的外泌體，既能保證重要內(nèi)容物不被降解，又可自由通過(guò)血腦屏障同運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元直接作用，在漸凍癥治療中發(fā)揮不可或缺的作用。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們期待干細(xì)胞治療能夠早日上市，造福廣大漸凍癥患者。

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【1】GARBUZOVA-DAVIS S, KURIEN C, THOMSON A, et al. Endothelial and astrocyticsupport by human bone marrow stem cell grafts into symptomatic ALS mice towards blood-spinal cord barrier repair. Sci Rep. 2017;7(1):884.

【2】GARBUZOVA-DAVIS S, HALLER E, NAVARRO S, et al. Transplantation of humanbone marrow stem cells into symptomatic ALS mice enhances structural andfunctional blood-spinal cord barrier repair. Exp Neurol. 2018;310:33-47.

【3】LOUSSOUARN C, PERS YM, BONY C, et al. Mesenchymal stromal cell-derived extracellular vesicles regulate the mitochondrial metabolism via transfer of miRNAs. Front Immunol. 2021;12:623973.

【4】何鍇琳 , 張航 , 王俊嶺 . 外泌體在肌萎縮側(cè)索硬化中的研究進(jìn)展 [J]. 臨床與病理雜志 ,2019,39(8):1783-1789.

【5】THOMAS H, J?GER M, MAUEL K, et al. Interaction with mesenchymal stem cells provokes natural killer cells for enhanced IL-12/IL-18-induced interferon-gamma secretion. Mediators Inflamm. 2014;2014:143463.

【6】ABBASI B, SHAMSASENJAN K, AHMADI M, et al. Mesenchymal stem cells andnatural killer cells interaction mechanisms and potential clinical applications.Stem Cell Res Ther. 2022;13(1):97.

【7】LEE DK, SONG SU. Immunomodulatory mechanisms of mesenchymal stem cells and their therapeutic applications. Cell Immunol. 2018;326:68-76.

【8】PEDROSO JF, DE SOUZA VALIM V, PEZZI A, et al. An experimental study comparing the expansion of peripheral blood natural killer (NK) cells cultured with artificial antigen-presenting cells, in the presence or absence of bone marrow mesenchymal stem cells (MSCs). Mol Biotechnol. 2020;62(5):306-315.

【9】肖昆太 . 人羊膜間充質(zhì)干細(xì)胞靜脈移植對(duì) ALS 轉(zhuǎn)基因小鼠免疫炎癥調(diào)節(jié)作用研究 [D]. 廣州 : 南方醫(yī)科大學(xué) ,2018.

【10】KIM SH, OH KW, JIN HK, et al. Immune inflammatory modulation as a potential therapeutic strategy of stem cell therapy for ALS and neurodegenerative diseases.BMB Rep. 2018;51(11):545-546.

【11】ZHOU Y, DAY A, HAYKAL S, et al. Mesenchymal stromal cells augment CD4+ and CD8+ T-cell proliferation through a CCL2 pathway. Cytotherapy. 2013;15(10): 1195-1207.

【12】NEGI N, GRIFFIN MD. Effects of mesenchymal stromal cells on regulatory T cells: Current understanding and clinical relevance. Stem Cells. 2020;38(5):596-605.

【13】ZHANG J, MA X, CAO L, et al. Enhancing and stabilization of cord blood regulatory T-cell suppressive function by human mesenchymal stem cell (MSCs)-derived exosomes. Clin Exp Immunol. 2022;208(3):255-267.

【14】王紹娜,高晨,樊飛燕,等.中藥及間充質(zhì)干細(xì)胞調(diào)控免疫反應(yīng)治療肌萎縮側(cè)索硬化癥的作用機(jī)制[J].中國(guó)組織工程研究,2024,28(25):4087-4093.

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