《In Vitro Cellular & Developmental Biology - Animal》:Neuroprotective effects of human umbilical cord mesenchymal stem cells (Neuroncell-EX) in a rat model of ischemic stroke are mediated by immunomodulation, blood–brain barrier integrity, angiogenesis, and neurogenesis
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缺血性腦卒中危害大且現有治療存在局限。研究人員探究 Cytopeutics? hUC-MSCs(Neuroncell-EX)對缺血性腦卒中大鼠的作用。結果顯示其能促進功能恢復和神經保護,或通過免疫調節等機制,為臨床治療提供新思路。
在現代醫學領域,腦卒中就像一顆 “不定時炸彈”,時刻威脅著人們的健康。據統計,全球每年約有 1370 萬人被診斷為腦卒中,其中 87% 是缺血性腦卒中。缺血性腦卒中會導致大腦供血中斷,引發一系列嚴重后果,如細胞死亡、神經功能受損等,患者常出現面部、手臂或腿部麻木無力、言語和行走困難等癥狀。
目前,重組組織型纖溶酶原激活劑(rt-PA)溶栓治療是急性缺血性腦卒中的 “金標準” 療法,它能溶解血栓、恢復血管通暢。但這個療法存在一個很大的問題,那就是治療時間窗非常窄,只有發病后的 3 - 4.5 小時,這使得很多患者錯過最佳治療時機,無法從中受益。因此,尋找一種更有效的治療方法迫在眉睫。
來自馬來西亞相關研究機構的研究人員開展了一項重要研究,旨在探究人臍帶間充質干細胞(hUC-MSCs,商品名 Neuroncell-EX)對缺血性腦卒中的治療效果及潛在機制。該研究成果發表在《In Vitro Cellular & Developmental Biology - Animal》雜志上。
研究人員用到了以下幾個主要關鍵技術方法:首先,構建大鼠大腦中動脈閉塞(MCAO)缺血性腦卒中模型,模擬人類缺血性腦卒中發病情況;然后,通過靜脈注射不同劑量(2×106細胞 / 大鼠和 4×106細胞 / 大鼠)的 Neuroncell-EX 進行干預;利用改良神經功能缺損評分(mNSS)和加速轉棒實驗評估大鼠神經功能;采用酶聯免疫吸附測定(ELISA)檢測相關細胞因子水平;運用免疫組織化學(IHC)技術檢測水通道蛋白 4(AQP4)和神經元核蛋白(NeuN)的表達。
研究結果如下:
- Neuroncell-EX 的可行性:實驗過程中,69 只大鼠進行 MCAO / 再灌注手術后,僅 1 只死亡,且注射 Neuroncell-EX 后未觀察到死亡、不良事件或腫瘤形成。同時,所有動物體重逐漸增加,接受兩種劑量 Neuroncell-EX 治療的 MCAO 大鼠體重在第 1 - 28 天均高于中風對照組,第 7 天所有 MCAO 治療組體重恢復至基線水平,表明 Neuroncell-EX 在中風大鼠中應用是可行的。
- 改善功能恢復:通過 mNSS 測試和加速轉棒實驗評估發現,與中風對照組相比,接受 Neuroncell-EX 治療的大鼠在第 7 - 14 天神經功能顯著改善,mNSS 評分降低,轉棒實驗中掉落時間延長,說明 Neuroncell-EX 能促進大鼠神經功能恢復。
- 減輕炎癥反應:ELISA 分析顯示,Neuroncell-EX 能上調抗炎細胞因子 TGF-β1和 IL-1Ra 的表達。在第 4 天,兩個治療組的 TGF-β1水平均顯著高于中風對照組;第 28 天,2×106細胞 / 大鼠治療組的 TGF-β1和 IL-1Ra 水平仍顯著高于中風對照組,表明 Neuroncell-EX 可減輕中風后的炎癥反應。
- 促進血管生成:研究檢測血清血管內皮生長因子(VEGF)水平發現,第 4 天中風對照組 VEGF 水平最高,兩個治療組均顯著低于中風對照組;第 28 天,治療組 VEGF 水平顯著高于中風對照組,說明 Neuroncell-EX 在后期可促進血管生成。
- 保護血腦屏障完整性:免疫組化染色顯示,中風對照組第 4 天 AQP4 表達上調,而接受兩種劑量 Neuroncell-EX 治療的大鼠 AQP4 表達較低,雖差異無統計學意義,但表明 Neuroncell-EX 可能對血腦屏障完整性有保護作用。
- 促進神經發生:第 28 天的免疫組化檢測發現,中風對照組 NeuN 陽性細胞數量顯著低于健康對照組,而接受 Neuroncell-EX 治療的大鼠 NeuN 表達顯著增加,表明 Neuroncell-EX 能促進神經發生。
研究結論和討論部分指出,本研究證明了單次靜脈注射 Neuroncell-EX 治療缺血性腦卒中的可行性和有效性。Neuroncell-EX 通過調節 TGF-β1、IL-1Ra、VEGF 和 NeuN,發揮免疫調節、促進血管生成和神經發生的作用,減少腦和全身炎癥,恢復神經元數量,促進神經功能恢復。雖然兩種劑量的 Neuroncell-EX 均有效,但 2×106細胞 / 大鼠劑量能更早促進功能恢復并持續抗炎,4×106細胞 / 大鼠劑量最終功能恢復效果更好。不過,該研究也存在一些局限性,如動物模型與人類年齡差異可能影響結果轉化,未評估梗死面積,樣本量不足等。盡管如此,這項研究仍為缺血性腦卒中的治療提供了新的方向和希望,為后續臨床試驗設計提供了重要參考依據,有望推動缺血性腦卒中治療領域的進一步發展。