综述：卒中后再生治疗中的干细胞：沃顿胶间充质干细胞在Orchestrum中的当前作用

《Brain Sciences》：Stem Cells in Post-Stroke Regenerative Therapy: Current Role of Wharton’s Jelly Mesenchymal Stem Cells in the Orchestrum

　　

背景/目的：现代卒中后康复方法涵盖机制上不同的途径——从物理治疗到数字技术。在这些方法中，基于干细胞的治疗可能代表最复杂但最有前景的策略。方法：研究人员讨论了当前使用间充质干细胞（MSCs）进行卒中后再生治疗的最新进展。尽管骨髓和脂肪组织来源的MSCs使用相对广泛，但这些细胞处于更成熟（“成体”）状态，限制了其增殖和再生潜力。与“成体”MSCs相比，从脐带中获得的较不“成熟”的MSCs，特别是沃顿胶间充质干细胞（WJ-MSCs），表现出独特的功能能力，且免于某些技术和伦理问题。结果：研究人员详细讨论了WJ-MSCs的分子和细胞作用机制，并与广泛使用的“成体”类型MSCs进行了比较。研究人员还比较评估了它们在治疗卒中后患者中的临床前和临床应用。最近的研究结果表明，不仅MSCs本身，其分泌组/外泌体（无细胞产物）也代表了卒中后恢复中具有治疗益处的细胞药物。文中提到了专门设计并仔细评估的、能保持无细胞产物生物活性完整性的方案。总结了来源于沃顿胶MSCs的无细胞产物——分泌组和外泌体——的神经保护和神经修复特性。结论：从WJ-MSCs获得的无细胞产物是卒中后疾病的创新辅助疗法，尽管这类疗法仍存在某些挑战和局限性。通过进一步研究WJ-MSC分泌组和外泌体的分子组成和生物学机制，将促进其在神经炎症和神经退行性病理中的临床适用性。

1. 当前用于卒中后康复治疗的简要概述
缺血性卒中（ischemic stroke）是全球最常见的卒中类型，占所有卒中类型的65%以上，其次是出血性卒中（hemorrhagic stroke），约占全球病例的30%，严重影响全球人口特别是老年人的健康和经济状况。目前，紧急治疗主要依赖于疾病早期阶段的特定溶栓药物和血管内治疗（endovascular therapy），以及机械取栓术，这些是减少急性低氧状态下脑组织损伤的关键步骤。尽管这些方法提高了治疗的及时性和有效性，但仍需克服许多挑战，特别是在优化治疗策略和个性化卒中后恢复治疗方面。卒中后早期干预（如血管内取栓术）的实施对最佳恢复至关重要，因为恢复程序启动每延迟10分钟可能导致完全恢复能力的恶化。卒中康复的初始（急性）阶段可持续至卒中后一周，使用具有抗血栓作用的特定药物，促进低氧影响细胞的代谢恢复，并缓解由终末损伤神经元细胞凋亡和坏死引发的炎症过程。部分免疫功能受损或存在既往合并症的患者，卒中后免疫激活可能与全身免疫反应性相关，从而大大降低其恢复能力。建议在卒中后24-72小时内开始物理康复活动，以促进运动功能改善、加速自理能力恢复并降低永久性残疾风险。这还与脑神经可塑性（neuroplasticity）的激活、新神经连接的形成以及修复过程的刺激有关。然而，过早恢复体力活动可能在某些患者中诱发不良反应，如比较早期卒中后活动组与无活动组死亡率所示。因此，当前临床指南（如美国心脏协会/美国卒中协会指南）不推荐在卒中后24小时内进行物理活动。所谓的亚急性期（subacute phase）从卒中后一周开始，可持续长达6个月；这是使用抗血栓和血管内药物以外的其他方法治疗患者的最适阶段。通常报道运动、感觉和认知功能的恢复（完全或部分）发生在3至6个月的时间窗内。更长的间隔，例如卒中后一年或更长时间，通常被认为不适合康复，因为受损的脑组织和受影响的运动神经元可能已经发生了病理重塑。然而，一些研究表明，即使在亚急性期之后，例如卒中后一年以上，某些患者仍可能发生恢复。需要注意的是，不同特征的恢复速度可能不同，有些特征可能在一个时间窗内恢复并在该时间窗外停止恢复，而其他特征则在更长时间内持续恢复。研究还表明，运动特征不遵循相同的恢复模式，可能表现出非线性或峰值行为，尤其是当运动量增加时。过去十年中，多学科方法用于卒中后护理的理念显著增长，不仅包括药物治疗、康复和体育锻炼，还包括长期护理、心理支持、风险因素控制、营养治疗以及数字技术的实施。此外，考虑卒中类型、损伤严重程度和合并症的个体化方法被认为是康复的首要要点。由于存在多种卒中后治疗方法，且部分方法之间存在相互联系/依赖，因此必须通过跨学科方法制定个性化康复计划，包括神经科医生、物理治疗师、职业治疗师、言语治疗师和其他医疗专业人员。例如，物理治疗干预，如Bobath技术、本体感觉神经肌肉促进技术、约束诱导运动疗法和电刺激，常用于恢复受损的运动能力。由物理治疗师组织的步态训练、力量训练和平衡训练在增强运动功能中起关键作用。重要的是，通过规律运动进行认知功能康复目前被认为是整体康复计划的一个组成部分。这些个性化的锻炼和技术积极有助于纠正步态异常。此外，由于卒中后变化的病理生理学依赖于受影响组织中炎症的发展，抗炎治疗对于减少缺血性卒中的结果很重要。然而，尽管各种卒中后康复治疗具有直观益处，但报道方法的异质性、方案差异、小样本量以及针对出血性卒中患者的研究数量有限，共同限制了其广泛应用。关于安全性、康复开始时机和干预强度的问题仍未解决，特别是对于颅内出血患者。数字技术是康复的另一个关键组成部分，提供了计算机化技术、机器人辅助设备和远程康复方法。如今，现代技术的进一步整合，如移动应用程序、虚拟现实（VR）、人工智能（AI）、辅助设备、智能设备之间的互通信（也称为“物联网”）以及自适应计算机策略，为个性化且有效的卒中后治疗开辟了新机遇。康复技术不断发展的格局包括将经颅直流电刺激与认知康复和上肢康复相结合，以及VR和脑机接口，通常由AI工具辅助。最后，最有前景的方法之一——且在机制上不同于体力活动或数字技术——是基于干细胞的治疗。众所周知，各种来源的干细胞（胚胎干细胞，ESCs；诱导多能干细胞，iPSCs；成体干细胞如间充质干细胞，MSCs）被广泛用作再生医学、抗免疫反应、受损器官和组织修复以及癌症治疗的治疗材料。本综述旨在讨论基于MSC的方法的益处和局限性，特别关注沃顿胶间充质干细胞（WJ-MSCs）作为最强大的干细胞类型之一。在此，研究人员首先简要讨论了卒中后神经元损伤病理生理学的主要分子和细胞机制。接着，讨论了“成体”干细胞（来自骨髓和脂肪组织）如何修复或调节受影响机制以阻止进一步的细胞损伤并转向其再生。在最后部分，研究人员深入探讨了“年轻”类型的MSC——WJ-MSCs，讨论了活干细胞及其外泌体/分泌组在治疗卒中引起的脑神经元组织损伤方面的可用结果。研究人员总结了“年轻”和“成体”MSCs在生理作用和细胞机制方面的关键差异，以强调WJ-MSCs在卒中后治疗中的巨大潜力。

2. 卒中后神经元组织损伤的分子和细胞机制
卒中后康复意味着恢复一系列受损/损伤的细胞功能。几种分子过程伴随卒中相关的细胞损伤和死亡：兴奋性毒性（excitotoxicity）、线粒体功能障碍（mitochondrial dysfunction）、异常蛋白质折叠、氧化应激（oxidative stress）、自噬（autophagy）和炎症反应。相应地，多种通路被激活，包括凋亡（apoptosis）、自噬、焦亡（pyroptosis）、铁死亡（ferroptosis）和坏死（necrosis）信号。在卒中期间，受损神经元释放细胞因子，如损伤相关分子模式（DAMPs）、fractalkine（也称为CX3CL1）和钙结合蛋白，这些因子参与小胶质细胞的激活和T细胞向损伤区域的化学吸引。由濒死神经元细胞触发的信号级联也参与少突胶质细胞、星形胶质细胞和小胶质细胞之间的分子通讯。继发于缺血和细胞坏死，炎症反应发展，与小胶质细胞激活、血液中中性粒细胞和巨噬细胞的组织浸润以及血脑屏障（BBB）损伤相关。这一过程主要由毒性炎症介质驱动，包括白细胞介素-1β（IL-1β）、白细胞介素-6（IL-6）和肿瘤坏死因子α（TNF-α）。该机制的一个贡献者是星形胶质细胞。当神经元细胞发生不可逆损伤和髓鞘破坏时，星形胶质细胞开始消化髓鞘碎片，激活核因子κB（NF-κB）介导的通路，并最终释放参与免疫应答激活的趋化因子。脑组织血管闭塞期间氧气和营养供应的缺乏或短缺严重影响神经元细胞的代谢活性。这就是线粒体被研究作为缺血性卒中细胞死亡机制中关键环节的原因，其作为治疗靶点的重要性已被强调。受损线粒体增加、其膜破坏和物理破坏促进了活性氧（ROS）依赖性炎症级联反应的激活，例如通过释放核苷酸结合寡聚化结构域样受体（NLR）、富含亮氨酸重复序列（LRR）蛋白和含pyrin结构域蛋白3（NLRP3）。缺血损伤和再灌注期后，线粒体膜电位紊乱、ROS产生增加、钙稳态破坏以及细胞色素c（cyt c）释放导致细胞凋亡通路的启动。这些过程构成了早期神经退行性变的基础，即功能性活动神经元丧失、存活神经元放电和反应性降低以及突触动力学严重下降。另一方面，线粒体自噬（mitophagy）过程被激活，可通过减少氧化应激和炎症反应的严重程度来预防进行性神经元损伤。靶向调节线粒体自噬是保护缺血性卒中神经元的一种有前景的方法。例如，抑制线粒体呼吸链和调节线粒体自噬的药物，包括二甲双胍（metformin），在伴有卒中后并发症的糖尿病患者中具有治疗效果。一些近期论文证明了白藜芦醇（resveratrol），一种天然存在的多酚，在缺血性卒中后神经再生中的治疗效果，因为其抗氧化和抗炎特性。然而，其他研究未证实白藜芦醇能改善大脑中动脉区域长时间缺血发作患者的卒中恢复，如通过美国国立卫生研究院卒中量表（NIHSS）、改良Rankin量表（MRS）或Barthel指数评估。因此，将线粒体自噬相关发现转化为临床实践需要深入研究会通路、药效学以及精心设计的人体试验。线粒体功能的恢复由线粒体自噬、线粒体动力学和线粒体生成的协调工作确保。特别关注通过PTEN诱导激酶1/E3泛素连接酶Parkin（PINK1/Parkin）机制调节线粒体自噬的途径，该机制参与线粒体质量控制，以及BNIP3L/NIX介导和FUNDC1介导的分子途径，这些途径作为线粒体自噬的受体并用于神经元修复机制。这些过程的破坏会导致炎症和细胞死亡的级联启动。一些药物以及传统中药可以激活多种神经保护信号通路，包括AMPK/mTOR/ULK1和LKB1-AMPK-SIRT1。实现平衡的线粒体自噬同样重要，因为不足或过度的线粒体自噬都可能加剧神经元损伤。因此，需要开发靶向线粒体过程的选择性治疗药物，并采用个性化方法进行卒中治疗的临床试验。此外，卒中恢复通常伴随着一定程度的内源性修复。内源性干细胞、胶质细胞、小胶质细胞，甚至内皮细胞和周细胞参与修复过程。这由众多通路调控，包括表观遗传修饰以及微小RNA（miRNAs）和其他非编码RNA的上调/下调。例如，基因敲除动物研究表明，卒中与神经干细胞中长链非编码RNA（lncRNA）谱和lncRNA-mRNA共表达网络的显著变化相关。此外，特定miRNA负责调节长时间广泛氧化应激后线粒体损伤后的抗炎和促炎反应；因此，阐明其表达机制很重要。MSCs分泌多种直接参与或有助于这些机制的分子因子，因此它们可以靶向病理改变的途径，并使其沉默或逆转，以防止脑神经元的过度损伤和死亡。由于不同来源的MSCs具有不同的分泌组分子特征，其再生和修复能力也不同。在接下来的两个部分中，研究人员将重点介绍MSCs的分子机制、功能角色和（临床前）临床应用，并专门讨论WJ-MSCs在治疗卒中后脑神经元组织损伤中的治疗潜力。

3. 基于干细胞的再生策略以恢复卒中后患者的神经元活动
3.1 干细胞（除WJ-MSCs外）在卒中后治疗中的应用
研究认真表明，干细胞及其衍生物（分泌组、外泌体）具有通过提供神经保护并刺激神经发生、血管生成和免疫调节来促进神经元修复的潜力。迄今为止研究最多且最安全的细胞是间充质干细胞（MSCs），特别是来自骨髓（BM-MSCs）、脂肪组织（AD-MSCs）和脐带（UC-MSCs）的MSCs。早期对不同来源MSCs培养物的体外研究表明，尽管它们的形态普遍无显著差异，但UC-MSCs在培养中寿命最长，传代次数最多，而BM-MSCs在这方面表现最差。这一发现明确表明了哪种类型的MSCs可能更适合生成用于治疗目的的大量细胞。在卒中动物模型中的实验发现表明，BM-MSCs和AD-MSCs通过调节血管内皮生长因子（VEGF）、主要突触囊泡蛋白p38（突触素）和胶质纤维酸性蛋白（GFAP）的机制，以及通过招募少突胶质细胞和促进神经丝重建来发挥作用。对这些MSCs的预处理可以进一步提高它们神经营养因子和有助于神经元组织再生的因子的表达水平。BM-MSCs对晚期炎症信号也很敏感，如高迁移率族蛋白1（HMGB1）和S100蛋白家族，这些信号刺激干细胞迁移到炎症部位，并通过p38 MAPK信号通路促进其分化。随后，BM-MSCs在炎症部位的积累减少了S100蛋白的表达，防止了过度的干细胞迁移。此外，MSCs可以通过隧道纳米管直接将功能活跃的线粒体转移到受损的神经元细胞：这一机制已在大鼠和人类BM-MSCs的体外研究中得到证实。这种机制构成了更复杂的细胞器间细胞间交换，不同于信号通路，可能代表一种更稳健的方式，因为受损细胞从健康的MSCs接收即用型能量机制。此外，移植的MSCs可以通过间隙连接与靶细胞建立直接接触，促进小信号和调节分子的转移——这一机制可能直接调节卒中后脑组织中的炎症抑制。这种间隙连接介导的细胞间通讯机制通过细胞间调节促血管生成因子的分泌参与修复性血管生成。此外，MSC诱导的间隙连接通讯调节涉及另一个非常重要的神经元组织组成控制机制，因为不同类型的细胞既影响它们彼此之间的物理连接，也影响某些细胞如小胶质细胞的生长。有趣的是，这种细胞间接触可能有助于修饰负责细胞增殖、生长和死亡的基因，这反过来决定了靶细胞的命运。诱导多能干细胞（iPSCs）和胚胎干细胞（ESCs）也被认为是再生能力的来源，尽管它们的使用与伦理和免疫调节困难相关。目前，iPSCs被认为是治疗各种疾病和病理状态的有前景策略，包括帕金森病和阿尔茨海默病等神经疾病。尽管它们在临床实践中使用有限，但临床前实验显示，人类ESCs经培养诱导分化为神经祖细胞后，在卒中后7天静脉输注到大鼠体内，具有高再生潜力。这些细胞治疗通过影响神经炎症通路——NF-κB、Janus激酶/信号转导及转录激活因子（JAK/STAT）、NLRP3介导的炎症、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号——并通过过度表达各种蛋白质和信号因子启动更快恢复；此外，还利用细胞外囊泡通过旁分泌调节交换因子的机制。在短暂性脑缺血中，系统性（静脉）注射小ESC衍生的细胞外囊泡降低了梗死脑区炎症细胞因子和白细胞浸润的水平，从而防止了持续和长期的神经损伤。然而，关于同种异体与自体iPSCs的使用存在挑战，因为细胞在输注后可能损害免疫反应性。另一种类型的MSCs——所谓的多系分化应激持久（Muse）细胞，存在于结缔组织和外周血中——代表了iPSCs的主要来源并存在于间充质组织中；凭借这一特性，这些细胞可以分化为所有胚层的细胞。这些细胞还具有高应激耐受性，可以在长时间缺氧条件下存活，并从成纤维细胞群体生成iPSCs，这对于再生治疗尤为重要。这些独特的特性使它们成为包括中风和心肌梗死在内的多种病理患者再生医学的良好来源。此外，不同类型的MSCs可以表达与神经元细胞恢复和增殖密切相关的因子。例如，Csf1——与小胶质细胞增殖相关的因子——即使在AD-MSCs的亚群中也不同表达。因此，在同一组MSCs中，一个亚群在脑组织恢复方面可能比另一个亚群更有效。类似地，如果MSCs表达更高量的C-C基序趋化因子配体2（CCL2），它们的给药会导致受损脑组织更好的恢复，因为受损区域有更高量的CCR2——这种MSCs归巢能力的影响在细胞治疗中至关重要。应注意，干细胞治疗的结果可能取决于给药类型。小动物临床前研究显示，由于细胞分泌的活性物质增强了对血脑屏障（BBB）的穿透性，鼻内给药干细胞具有高效性。相比之下，静脉内给药MSCs在人体试验中最常用，尤其是在卒中的急性和亚急性期，而脑内和动脉内方法用于慢性期，以更精确地靶向受影响的脑区。一项近期研究发现，脐带MSCs静脉输注在NIHSS和功能独立性测量（FIM）方面均优于鞘内注射。另一方面，另一项系统评价评估了21个可用的MSC治疗临床来源，并总结得出颅内递送MSCs提供了更好的卒中后恢复，但这种方式由于侵入性更高，在神经并发症方面也是最危险的。一项更近期的荟萃分析（评估了17项卒中患者临床研究）揭示，静脉给药途径与其他非全身途径一样安全，但其长期结果劣于这些方法。值得注意的是，颅内给药的结果可以通过对受损脑区域进行预处理来进一步调节。例如，临床前研究表明，在预先冷却该区域的情况下，直接MSCs输注到受损脑区域的效果被放大。此外，无论活干细胞的给药方式如何，它们穿越BBB的能力非常有限，以及在脾、肺和其他器官中的快速体内清除代表了一个重大的临床挑战。活细胞的这一特性与无细胞物质更容易穿越生物屏障并避免大量全身清除的能力截然不同。与无细胞物质相比，移植的活干细胞只能以有限的数量穿过BBB，这由其归巢能力和对血管壁的瞬时附着驱动；在很大程度上，附着的细胞返回到全身循环系统。此外，干细胞在非靶器官中的过度积累可能诱发不良重塑，例如在肿瘤前条件下，干细胞在肿瘤微环境中更好地积累，并可能因此发生过度增殖和促进肿瘤发展。

3.2 干细胞（除WJ-MSCs外）的分泌组和外泌体
现在广泛认为，干细胞的再生效应主要通过旁分泌效应（释放生长因子、外泌体，甚至功能自主的细胞器）实现，而不是直接转分化为神经元。确实，MSC衍生的细胞外囊泡（EVs）由于其完全天然的产生，代表了细胞间通讯最有效的方式之一。它们的形成、装载、细胞内运输和释放受到细胞内机制的严格调控。它们可以携带广泛的生物活性成分，包括蛋白质、多种RNA种类及其片段、核酸、代谢物、生长因子和亲本细胞内合成的脂质，从而介导亲本MSCs的旁分泌效应。这种异质性货物构成了EVs增强功能多样性的基础，因为它们不仅可以携带信号因子和调节分子，还可以携带即用型蛋白质如受体和离子通道，这些易于整合到受体细胞的膜中。当前分类将EVs分为三个主要亚型——微泡、外泌体和凋亡小体——它们在起源、释放途径、形态、货物组成和功能特征上有所不同。凋亡小体较少参与（如果有的话）调节性再生途径。相比之下，微泡和外泌体代表了高度移动的载体库，但它们的实际功能能力不同，特别是在卒中后效应的背景下。虽然微泡参与组织修复，但外泌体代表更多样化的功能，包括对血管生成、神经发生的精确控制以及损伤部位炎症消退的微调。外泌体与微泡的一个显著区别特征是前者由于其较小的尺寸，可以轻松穿过BBB。因为几乎任何活细胞都会释放自己的EVs，并持续受到其他细胞分泌的EVs的靶向，所以考虑不同细胞类型如何相互调节非常重要。典型场景是基于外泌体的MSCs和MSC靶向宿主细胞之间的（相互作用。这种通讯的程度取决于细胞固有的分泌潜力，包括EVs产生的能力。例如，终末分化细胞产生的EVs倾向于携带有限的再生潜力，而MSCs分泌的囊泡重现了细胞本身的许多治疗功能。此外，干细胞分泌的外泌体通常携带更高浓度和多样性的生长和营养因子，并且与“成体”细胞类型释放的外泌体相比，表现出更高的穿越BBB倾向。外泌体是EVs中最具移动性和生物活性的亚型。它们大量存在于血液中，也可以在尿液、唾液、母乳和脑脊液等其他生物液体中检测到高浓度。外泌体的分子谱包括许多信号因子，对特定细胞类型具有选择性趋向性。细胞外液体中不同外泌体群体的存在允许同时精细调节不同的受体细胞。当细胞经历应激或损伤时，它们释放富含病理分子特征的外泌体，包括疾病状态特征的蛋白质和微小RNA。这解释了它们在肿瘤进展、转移以及许多非癌性疾病中的关键贡献，以及它们作为精确和个性化预后生物标志物的独特作用。细胞分泌组反过来由多种类型的可溶性因子组成，包括生长因子、细胞因子、趋化因子、白细胞介素、前列腺素、血管生成介质、激素等。尽管这些通常是比外泌体携带的分子（如完整的跨膜蛋白）更小的分子，但分泌组是外泌体信号的重要伴侣。重要的是，分泌组/EVs既可以在有限空间内局部作用，也可以通过循环系统远距离作用于各个器官（主要是外泌体与微泡相比，由于尺寸不等）。通过这种方式，EVs在健康状态下有助于组织稳态并支持正常调节通路。在病理条件下，如受损神经元细胞急性释放DAMPs或持续存在的炎症环境，EVs的作用可能特别显著。确实，MSC衍生的外泌体通过分泌免疫调节因子调节受影响脑区域中驻留免疫细胞的活性，这被认为是外泌体作用的关键机制。过去十年的临床前研究表明，MSC衍生的外泌体与MSCs本身一样安全有效，并且它们具有组织特异性，这可能促进其治疗用途。在上一小节中，研究人员注意到一个限制活干细胞作为治疗产品使用的挑战——它们在器官和组织中的高清除率。与活干细胞相比，MSC衍生的EVs的清除程度要低得多。值得注意的是，EVs在富含巨噬细胞的器官中表现出动态分布，而与完整干细胞相比，在脾、肺和肝脏中积累较低。此外，在缺血性卒中小鼠模型中已显示，MSC衍生的EVs更倾向于特异性地积累在梗死区而非非梗死区。此外，EVs不会引起局部细胞毒性，但会抑制受损组织中的过度纤维化，防止瘢痕形成。然而，一些动物研究表明，它们的积累和清除受到后续给药次数的影响，与活干细胞相反——重复静脉输注EVs可能诱导其清除率升高。

3.3 MSCs（除WJ-MSCs外）及其分泌组/外泌体的临床前和临床应用
尽管在过去二十年中，有许多关于使用基于MSC治疗卒中后康复的报告和临床试验（包括临床前和临床研究），但结果存在一定争议，特别是关于长期效果。争议可能源于使用不同类型的MSCs：BM-MSCs、UC-MSCs和AD-MSCs；其他类型如造血干细胞和骨髓单个核细胞（BM-MNCs）的混合群体也被使用。因此，必须在现有临床试验中仔细分析各种干细胞类型、不同给药途径和卒中后给药间隔的有效性和安全性。此外，不同类型的神经元损伤和神经病理状态可能需要不同类型的MSCs。例如，人羊膜上皮干细胞表现出优于WJ-MSCs的免疫耐受性和更好的抗氧化活性；因此，它们在神经炎症条件下的应用可能有益。相应地，BM-MSCs和AD-MSCs凭借其显著的再生能力，在脊髓损伤和脑损伤中对受损神经元组织的功能恢复表现出高效性。临床前研究表明，MSCs对大脑中动脉闭塞诱导的缺血性卒中或创伤性脑损伤动物的运动和认知功能恢复具有积极作用。在创伤性脑损伤模型中，移植过表达IL-10的基因修饰MSCs被发现可以减少神经炎症标志物——例如，从表达CD86的经典炎症转变为表达CD163更占优势的替代炎症——并增强线粒体自噬和自噬。在卒中大鼠模型中使用经干扰素γ（IFN-γ）预激活的BM-MSCs，显著减少了受损脑区域，并通过招募少突胶质前体细胞及其诱导为髓鞘产生细胞，防止了小胶质细胞的过度激活。在另一项研究中，BM-MSCs被转染了miR-21a-5p，并评估了BM-MSC衍生的外泌体的修复潜力。研究发现，具有过表达miR-21a-5p的BM-MSCs产生的外泌体具有更好的修复效果，因为直接抑制了脑组织炎症中涉及的Toll样受体2（TLR2）/NF-κB通路。在缺血性卒中小鼠模型中获得了类似发现，通过靶向NF-κB/MMP-9（基质金属蛋白酶9）通路的miR-671-5p治疗，减轻了神经元细胞与其降解相关的不良结构改变，并更有效地恢复了脑组织。MSCs的积极作用在合并卒中动物模型中得到证实，例如在烟酰胺和链脲佐菌素诱导的高血糖症随后永久性闭塞大脑中动脉的大鼠中。使用标记的BM-MSCs注射到缺血性卒中大鼠的受影响脑区域，已证实细胞积极迁移到受损的神经元细胞，并与大鼠更好的恢复相关。重要的是，驻留在脑损伤区域的BM-MSCs确实表现出神经元表型，例如它们开始表达类似神经元的放电活性和神经元标志物NeuN。尽管在动物模型中卒中后恢复总体改善，但临床研究和试验通常报告BM-MSC或AD-MSC治疗的效果很小或没有。例如，在慢性卒中并发症患者中，以4周间隔两次静脉输注自体BM-MSCs被发现是安全的，并在一年观察期内与安慰剂组相比导致略好的恢复。在慢性疾病患者中（总队列中卒中发生在治疗前0.6至24.8年，n=36），输注同种异体缺血耐受性MSCs也根据NIHSS和Barthel指数导致改善的恢复。在这项研究中，细胞输注的安全性未受影响，剂量高达每公斤体重1.5×10⁶个细胞。在亚急性和亚慢性卒中后状态的患者中，即卒中后长达8个月，使用UC-MSCs治疗在12个月随访期内显著改善了NIHSS和Rivermead评估量表。另一方面，一项小规模II期临床试验，四名患者在卒中后2周内（即早期干预）接受AD-MSCs治疗，未显示与安慰剂组相比的任何积极效果；此外，在治疗患者中发现了非显著性的较低中位NIHSS评分。类似地，在亚急性卒中患者中静脉输注预处理的自体MSCs在输注后3个月未产生MRS评分的改善。更大规模的研究也显示出矛盾结果。一项II/III期研究纳入了超过200名急性缺血性卒中患者，以评估在卒中发作后18-36小时内早期使用同种异体多能成体祖细胞治疗的安全性和结果。结果发现，在使用的任何测量指标上，MSC治疗患者与未治疗患者之间没有差异。卒中后3至10天的中期输注脐带血（推测含有大量MSCs）也未给患者带来任何额外益处，通过NIHSS、MRS或Barthel指数评估。类似地，已显示静脉内施用预处理的自体MSCs为皮质脊髓束提供细胞底物保护，并在（亚）缺血性卒中患者（分别在卒中后2周内或90天内纳入）中通过Fugl-Meyer运动功能评估评分或NIHSS评估获得更好的恢复。然而，在这些研究中，关键限制包括小样本量和不完全盲法。有几项临床试验（I/II期），正在进行或已完成，其中使用细胞治疗来治疗缺血性/非缺血性卒中患者。在其中许多试验中，MSCs的来源是骨髓，也使用神经元干细胞。主要评估目标是干预的安全性和耐受性，即短期/中期效果而非长期效果。根据多项荟萃分析，现有大型临床试验证明了基于MSC治疗的安全性，并报告了神经功能缺损量表（NIHSS、MRS、Barthel指数）的中度积极效果。另一方面，输注BM-MNCs（一种干细胞和祖细胞的异质群体）的积极效果在输注后3个月与未治疗患者不同，而治疗后6个月未报告差异。一项匹配对照临床试验，其中50名创伤性脑损伤患者接受了鞘内BM-MNCs输注，显示出运动和认知评分的更好恢复，不良反应发生率最低。与未治疗患者相比，BM-MSCs治疗显著改善了缺血性卒中后患者的神经功能，但在不同量表（NIHSS、Fugl-Meyer评估、功能独立性测量）中，显著性在治疗后不同时间点发现——这表明所选评估方法对测量结果有强烈影响。另一项对13项急性及亚急性卒中患者临床试验结果的荟萃分析显示，在MSC治疗患者中，3个月和1年的MRS评分优于保守治疗患者；然而，不良反应发生率和死亡率不受MSC治疗影响。类似地，基于30项随机和非随机临床试验（治疗组或对照组约600名患者）累积数据的荟萃分析得出结论，MSC治疗患者通过NIHSS和MRS量表均表现出更好的神经学结果和更低死亡率。不良反应（如发热）通常在试验中发生率较低，且未报告严重不良反应。然而，其他研究报告了MSC治疗卒中结果不那么突出。例如，一项基于18项临床试验的近期荟萃分析显示，仅在MRS和Barthel指数上治疗组优于未治疗组，而NIHSS无差异。重要的是，剂量、MSC类型、给药途径和结果评估标准在研究之间高度变异。此外，通常小样本量导致MSC疗效报道的高变异性。所有这些都限制了对MSC疗效的统一评估及其更广泛的临床应用，并需要大型多中心随机试验，对细胞类型、剂量、时机和给药途径进行严格标准化。此外，MSCs的应用应遵循其“治疗窗”。这一概念在十多年前提出，它为MSC疗法引入了一个重要因素——输注或注射给患者时MSCs的当前发育阶段。如果细胞在窗之外使用，其效力可能降低甚至不可预测。当治疗效果在试验间交叉比较时，必须始终考虑这一重要因素。与其他疗法类似，细胞治疗可以在卒中后数周内应用。然而，在对个体进行治疗前，应评估卒中相关后果对运动活动、认知功能和其他主要特征的影响。这至关重要，因为卒中严重程度可能导致大脑不同病变和/或不同脑区域受缺氧影响。此外，卒中与治疗之间的时间窗很重要，因为如果治疗在亚急性期后期开始，卒中后病理重塑的累积效应会起作用。此外，缺血性和非缺血性卒中特异性炎症标志物——全身炎症反应指数、中性粒细胞与高密度脂蛋白比率、中性粒细胞与淋巴细胞比率、炎症相关因子、信号分子和酶等——可用于评估卒中后全身炎症水平，以预见或预期与MSC治疗相关的可能并发症。最后，目前用于治疗卒中损伤脑组织的实验策略包括将MSCs或其外泌体与各种药用或传统植物及浆果的植物提取物共培养，包括传统中药。

4. 沃顿胶间充质干细胞（WJ-MSCs）在卒中后治疗中的应用
4.1 WJ-MSCs的简要概述
沃顿胶的功能是保护脐带周围的血管免受压迫、扭曲和弯曲，从而维持胎儿和母体循环之间的血流。粘膜结缔组织含有专门的成纤维细胞样细胞和一些肥大细胞。沃顿胶是UC-MSCs的主要来源，绝对数量约为每厘米脐带5.5百万个MSCs甚至更高。十年前，有研究提出UC-MSCs，特别是沃顿胶来源的间充质基质细胞（WJ-MSCs），是细胞治疗的新金标准。研究表明，WJ-MSCs的大体形态、增殖能力和多能性表达谱在沃顿胶的所有部分中保持相似，而从脐带膜获得的MSCs比WJ-MSCs更早失去增殖能力。最近发现，从脐带不同部分（包括沃顿胶）获得的MSCs确实表现出血管标志物的异质性分泌，因此表明应选择脐带的不同部分用于特定治疗。这一证据与以下发现相关：具有不同形态特征的MSCs比例在脐带不同部分之间变化。此外，一些数据显示，从脐带-胎盘连接处（脐带的