干细胞治疗帕金森病的方法及修复帕金森病患者多巴胺神经元的机制

帕金森病 (PD) 是最常见的神经退行性疾病之一，影响基底核，导致运动和认知功能受损。多巴胺能 (DAergic) 神经元的丧失或其变性以及路易体的聚集是这种疾病的标志。用于治疗帕金森病的药物可以缓解症状并维持生活质量，但目前尚无治愈方法。需要开发能够有效阻止或逆转神经变性的疗法。

随着细胞替代疗法技术的快速进步，医疗专业人员正在努力寻找可以恢复多巴胺神经递质的治疗方法。由于间充质干细胞在体内含量丰富、具有增殖能力和免疫调节能力，研究人员已开始关注使用间充质干细胞 (MSC) 的细胞疗法。在这里，我们回顾了基于间充质干细胞治疗帕金森病的方法及其修复帕金森病患者多巴胺神经元的各种机制。

干细胞作为治疗帕金森病的候选者

神经系统中神经元的进行性死亡称为神经变性。最近的研究表明，神经元甚至在死亡之前就失去了其正常的结构和功能，这意味着简单地阻止这些神经元死亡不太可能是一种成功的治疗技术。因此，干细胞疗法似乎是最成功的治疗选择。

1979年，将产前大鼠DAergic神经元移植到具有良好移植物存活和轴突生长的大鼠PD模型中，以改善运动障碍。这项研究证明，细胞疗法可以恢复由轻微脑组织损伤引起的缺陷——一种将骨髓源性间充质干细胞（BM-MSCs）转化为神经营养因子分泌细胞（NTFSCs）的程序，该细胞可释放脑源性神经营养因子（ BNDF）和胶质细胞源性神经营养因子（GDNF）已经建立。在PD细胞模型中，NTF-SC条件培养基提供了显着的保护，并且在损伤后将NTF-SC移植到大鼠模型中导致移植细胞重新定位到受影响的部位并恢复受损的DAergic神经末梢系统在纹状体中。

干细胞的类型

干细胞根据其分化和起源的分类如图所示（11）。

不同类型的间充质干细胞比较

不同来源的间充质干细胞被发现具有一定的相似性，例如相同的表面标记和一些差异。因此，整理这些相似点和差异以确定哪一种最适合细胞治疗至关重要。此外，对于干性相关基因，BM-MSC和脂肪组织源性MSC (AD-MSC) 具有非常相似的转录谱。脐带源性干细胞（UC-MSCs）、BM-MSCs和AD-MSCs的表面抗原表达、分化能力和免疫抑制活性相同，但UC-MSCs表现出比其他细胞更高的增殖率和最低的表达量衰老标志物。另一方面，AD-MSCs的培养时间最短，增殖率最低。其他研究发现ADMSCs比BM-MSCs具有更大的增殖潜力，并且分化的AD-MSCs中神经标志物的表达更高。BM-MSCs中血管内皮生长因子 (VEGF)、转化生长因子-β1 (TGFβ1) 等某些因子的分泌水平明显高于AD-MSCs。

此外，UCMSCs比牙髓源性MSC（DP-MSCs）具有更高的增殖率，而DP-MSCs的细胞凋亡和衰老发生率较低，并且在传代培养后其细胞形状保持不变。此外，与BM-MSC相比，DP-MSC和源自人脱落乳牙（SHED）的干细胞表现出更好的神经发生分化能力。人子宫内膜干细胞（hEDSC）是PD治疗中细胞疗法的新来源。它们似乎可以通过简单、安全、无痛的方法（如子宫颈抹片检查）广泛获得和收集。

表格1：MSC的不同来源及其应用。

来源	差异势	临床应用	参考
骨髓	[1] 脂肪细胞 [2] 胚胎组织 [3] 星形胶质细胞[4] 心肌细胞 [5] 成骨细胞 [6] 软骨细胞 [7] 肝细胞 [8] 基质细胞 [9] 肌细胞 [10] 神经细胞 [ 11]系膜细胞	➢通过多机制作用对抗PD病理生理学的治疗潜力。 慢性缺血性中风 脊髓损伤 1 型糖尿病 大鼠肝硬化 放射胃肠道综合征的治疗 血液恶性肿瘤 器官修复 组织工程膀胱再生及纤维化预防 子宫内膜粘连的治疗一只老鼠	[ 41 – 49 ]
脂肪组织	Ø 脂肪细胞 Ø 骨细胞 Ø 软骨细胞 Ø 肌肉细胞	心脏病发作后 心肌重建心肌修复骨 再生 神经系统重建 皮肤重建软骨 修复 肝脏 重建 增强肝细胞癌的放疗效果。 ➢ 骨关节炎 ➢ 促进伤口愈合 ➢ 中风	[ 50 – 56 ]
牙髓	成牙本质细胞 成骨细胞 脂肪细胞 软骨细胞 神经源性细胞 肌源性细胞	不可逆性牙髓炎 治疗人类牙槽骨缺损 牙周组织和骨损伤 的再生 肌源性血管的形成 遗传性疾病 牙髓再生	[ 57 – 62 ]
羊水和胎盘	AF-MSCs：神经干细胞脂肪细胞 成骨细胞 软骨细胞 肝细胞 P-MSCs： 胰腺细胞	AF-MSCs： 脊髓损伤和脱髓鞘疾病 神经元 再生治疗 癌症治疗 通过抵抗DNA损伤改善卵巢功能 高氧肺损伤 缺血性 心脏损伤 肾管 坏死和急性膀胱损伤 P-MSCs 心脏疾病、溃疡、骨修复 ➢ 自身免疫性疾病 ➢ 支气管肺发育不良	[ 63 – 69 ]
出生源组织	UC-MSCs： ➢ 脂肪细胞 ➢ 软骨细胞 WJ-MSCs： ➢ DAergic 神经元 ➢ 软骨细胞	UC-MSCs： 肌肉骨骼疾病 脊髓损伤 APP 和早老素（PS1）双转基因小鼠 提高抗癌作用 软骨再生 WJ-MSCs 肾损伤、肺损伤、骨科损伤、癌症治疗 伤口愈合和头发生长	[ 44 , 56 , 70 – 74 ]

间充质干细胞治疗帕金森病的作用机制

间充质干细胞是多能祖细胞，间充质干细胞可以分化为多巴胺神经元，这将有助于帕金森病患者丢失的神经元的功能恢复。一旦MSC被动员到受损部位，就会通过激活各种机制来参与组织修复和再生。在多项研究中，MSC的多效作用已被揭示，为它们提供了相当大的治疗潜力。

• 由于间充质干细胞在体内的广泛利用性、增殖能力和免疫调节特性，引起了对帕金森病感兴趣的研究人员的极大关注。间充质干细胞具有多种发挥治疗潜力的途径。保护性神经营养因子、生长因子如血管内皮生长因子（VEGF）、胰岛素样生长因子1（IGF-1）、肝细胞生长因子（HGF）、脑源性神经营养因子（BNDF）、转化生长因子-β（损伤部位的MSC会分泌TGF-β）、β-神经生长因子（β-NGF）、胶质细胞源性神经营养因子和成纤维细胞生长因子2（FGF-2）、抗凋亡因子和细胞因子。MSC可以通过产生白介素 (IL)-10和TGF-β39等抗炎细胞因子，以及抑制肿瘤坏死因子-α、干扰素-γ (IFN-γ) 等促炎细胞因子，从而以这种方式帮助修复PD患者的大脑。

• 通过旁分泌信号传导和多能性，间充质干细胞还可以调节造血作用并促进组织再生。
• MSC可以分化成神经谱系，其中包括DAergic神经元前体。
• 由于受损的线粒体在DAergic神经元的神经变性中发挥着至关重要的作用，最近的研究表明MSC可以将线粒体转运至受损部位，这表明了另一种可能在PD治疗中发挥优势的潜在机制。
• MSC治疗不存在肿瘤转化的风险，而且是安全的。
• 由于自噬溶酶体生成不足而导致的自噬功能障碍可能与神经毒素治疗的PD模型中的DAergic细胞死亡有关。然而，MSC治疗增强了自噬溶酶体的产生并抑制了α-syn的表达，可能增加了DAergic神经元对环境神经毒素的存活率。

研究表明，免疫系统可以识别并破坏PD患者大脑中异常积累的α-突触核蛋白作为抗原。患者体内多种炎症细胞因子增加。间充质干细胞在细胞迁移和免疫调节中的作用对于治疗各种疾病将变得非常重要。在一定的培养条件下，MSC还可以发育成神经元样细胞。研究结果显示，运动功能得到极大改善。如图（3) 显示了MSC在PD中的机制。

间充质干细胞诱发的多巴胺修复神经元的可能机制

成功的MSC治疗涉及多种机制。外源性和内源性因素以多种方式共同作用，以协助恢复。外部因素对于干细胞（SC）至关重要，注射的细胞通过外部因素改变潜在的微环境，甚至整合到宿主神经元网络中。内源性因素与宿主对SC引入的反应及其对SC行为和生存的影响有关。

MSC有两个主要作用：由MSC分泌的多种营养因子和细胞因子介导的营养作用，以及分化形成多种细胞以恢复丢失的细胞。它们可以抑制免疫系统细胞的生长和激活。这些相互作用可以直接发生（即细胞与细胞相互作用）或间接发生（通过可溶性因子）。MSC可以通过被抗原呈递细胞吞噬来调节免疫系统。根据最近的一项研究，抗原呈递细胞（APC）随后展示间充质干细胞抗原，导致一系列抗炎作用，从而增强治疗过程的结果。

转分化和融合：间充质干细胞与神经胶质细胞、神经元细胞、神经元干细胞以及星形胶质细胞或神经元条件培养基共培养，可以提高MSC分化为神经元的能力。Noggin、脑源性神经营养因子 (BDNF) 和Notch细胞内结构域 (NICD) 等基因的过度表达对神经发育和功能至关重要，也可以加速MSC神经转分化。同样，基于化学诱导、基因转染、共培养和条件培养基的多种技术可用于将MSC转化为DAergic神经元。

旁分泌因子的分泌：MSC被发现能分泌多种生长因子和细胞因子，对DAergic神经元具有神经营养和神经保护作用。因此，移植的MSC和激活的宿主细胞释放的生长因子可能与MSC在许多动物PD模型中的治疗作用有关。

与宿主细胞的相互作用：移植的MSC已被证明可以通过释放旁分泌因子影响内源性神经干细胞 (NSC)、神经胶质细胞和血管，除了对宿主DAergic神经元有影响外，还有助于神经元组织修复和功能恢复。

间充质干细胞的免疫调节和抗炎作用：炎症在PD病因学中的作用表明，MSC的免疫调节和抗炎作用可能有助于其在PD动物模型中移植后的治疗效果。

干细胞治疗帕金森病的临床试验

多巴胺替代药物（L-DOPA 或左旋多巴）是人类PD的主要治疗方法；然而，它具有副作用和缺点，即它无法阻止黑质中DAergic神经元损失的进展。在寻找DAergic神经元再生的方法时，用MSC治疗人类实验性PD模型所取得的积极成果凸显了采用这种策略的潜力。

• 帕金森病患者长期、重复静脉注射间充质干细胞的病例报告
• 间充质干细胞治疗帕金森病的国内外临床研究进展

由于其免疫原性低、无畸胎瘤风险和伦理问题以及移植到人体后致瘤性低的可能性，使用间充质干细胞作为治疗剂的临床试验正在进行中。如表2所示。

标题	研究类型	学习规划	参加人数	给药途径	结果衡量	临床试验.gov ID
研究骨髓间充质干细胞移植治疗帕金森病的安全性和有效性	介入治疗	单组作业	5	大脑的	使用 UPDRS（统一帕金森病评分量表）和时间测试评估患者临床状况的改善。	NCT00976430
对PD患者进行自体骨髓来源的MSC的 I/II期试验。	介入治疗	单组作业	20	静脉	经历不良影响的参与者人数	NCT01446614
自体间充质干细胞治疗进行性核上性麻痹：一项随机、双盲、对照临床试验	介入治疗	随机化	25	动脉	不良反应的发生率	NCT01824121
同种异体骨髓间充质干细胞治疗特发性帕金森病的 I 期试验研究	介入治疗	非随机	20	静脉	iPD 患者中同种异体 MSC 治疗的安全性，由已确认与治疗相关的不良事件的存在表明	NCT02611167
脐带间充质干细胞移植治疗帕金森病患者的安全性和有效性研究	介入治疗	单组作业	20	静脉	统一帕金森病评定量表（UPDRS）的变化	NCT03550183
间充质干细胞(MSC) 分化为神经干细胞(NSC) 对帕金森病 (PD)患者运动和非运动症状影响的安全性和有效性研究。	介入治疗	随机化	10	鞘内和静脉内	注射引起的治疗紧急不良事件 (TAEA) 的发生率	NCT03684122
同种异体骨髓间充质干细胞作为特发性PD的疾病缓解疗法：IIa 期双盲随机安慰剂对照试验	介入治疗	随机化	45	没有定义的	根据运动障碍协会统一帕金森病评定量表 (MDS-UPDRS) 第 III 部分测量的 MSC 的最安全有效剂量数	NCT04506073

结论和未来展望

帕金森病是一种使人衰弱的退行性疾病，目前尚无法治愈。黑质致密部，其病理特征为DAergic神经元持续变性。

帕金森病可以通过多种方式治疗，包括药物治疗和手术。然而，目前帕金森病还没有有效的治疗方法。通过多机制技术，当前的研究强调了间充质干细胞改善帕金森病发病机制的能力（免疫调节、抗炎和抗凋亡作用以及神经营养和神经源性潜力）。这些令人鼓舞的发现为间充质干细胞治疗神经退行性疾病（尤其是PD）的临床试验铺平了道路。

参考资料：Unnisa A, Dua K, Kamal MA. Mechanism of Mesenchymal Stem Cells as a Multitarget Disease- Modifying Therapy for Parkinson’s Disease. Curr Neuropharmacol. 2023;21(4):988-1000. doi: 10.2174/1570159X20666220327212414. PMID: 35339180; PMCID: PMC10227913.

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