间充质干细胞和血脑屏障 (BBB)

现代研究表明，静脉注射间充质干细胞 (MSC) 可以穿过血脑屏障 (BBB)，从而产生各种再生效应。

间充质干细胞和血脑屏障 (BBB)

血脑屏障是保护大脑免受血液中有害物质侵害的关键结构，但其高度选择性也使得大多数药物难以入脑，这为中枢神经系统疾病的治疗带来了巨大挑战。

近年来，间充质干细胞作为一种新兴的治疗工具，展现出突破这一屏障的巨大潜力。现代研究表明，静脉注射的间充质干细胞能够迁移至大脑损伤区域，通过多种机制发挥神经再生与修复作用。

血脑屏障的特性与治疗挑战

血脑屏障是一种高度特化的选择性屏障。根据Ballabh等人的研究，它通过紧密连接的内皮细胞等结构，严格调控物质从血液到大脑的运输，从而有效保护神经元免受毒素和病原体的侵害。然而，这种强大的保护功能也使得绝大多数治疗药物分子难以有效进入脑组织，成为治疗阿尔茨海默病、帕金森病、中风等神经系统疾病的主要障碍。

间充质干细胞穿越血脑屏障的证据

令人鼓舞的是，研究表明间充质干细胞具有独特的“归巢”能力，能够感知并迁移至身体的损伤或炎症区域，这其中就包括大脑。多项动物模型研究为此提供了有力证据：

• 在阿尔茨海默病模型中，Kim等人的研究证实，静脉注射的MSCs能够穿越血脑屏障并迁移到模型小鼠的大脑组织中。
• 在中风模型中，Yilmaz等人的研究利用放射性标记和全身成像技术，直观地展示了静脉注射的MSCs在短暂经过肺部后，能够最终穿越血脑屏障，聚集在大脑缺血区域。
  这些发现通过基于磁共振的细胞追踪等技术得到了反复验证，共同证实了MSCs在全身给药后能够靶向中枢神经系统。

间充质干细胞的独特优势与穿越机制

间充质干细胞之所以能突破血脑屏障，与其固有的生物学特性密不可分。

尺寸与变形能力：MSCs的直径通常在10-15微米左右，与白细胞大小相似，这使其能够在全身微循环中高效运输。更重要的是，它们能够发生“细胞变形”，通过挤压方式穿过比自身直径更小的毛细血管，从而有效绕过肺部等部位的短暂滞留，实现全身分布。

主动归巢机制：研究指出，MSCs可能拥有与白细胞类似的主动归巢机制。当大脑出现损伤或炎症时，会释放特定的趋化信号。MSCs能够感知这些信号，通过与血脑屏障内皮细胞相互作用，主动迁移至病变部位。

旁分泌作用：除了直接迁移，MSCs还能分泌丰富的生物活性因子（分泌组）。这些因子本身可能调节血脑屏障的通透性，并直接发挥神经再生、抗炎和免疫调节等作用，间接实现治疗目标。

间充质干细胞会被困在肺部吗？

研究表明，静脉内给药后干细胞在肺部的滞留只是一种短暂现象，这意味着细胞最终会到达身体的其他部位 ⁽¹¹⁾。物理尺寸在整个身体的任何细胞的迁移能力中起着重要作用。（见下图）。

细胞的大小会导致某些区域被困，从而导致迁移能力的丧失。间充质干细胞 (MSC) 的大小取决于它们的原始来源（骨髓、脂肪组织、脐带血或脐带组织）。重要的是，内源性MSC的尺寸较小 (∼10 μm)，这可以通过体循环实现高效运输 (10)。

根据 Majore 等人2009年进行的一项研究。单个脐带组织来源的间充质干细胞的平均直径约为 11 μm（与白细胞大小相似）⁽⁹⁾。

间充质干细胞还会经历称为细胞变形的过程，这可以促进较大的细胞通过较小的血管 ⁽¹⁰⁾。该数据表明，MSCs 可以绕过肺部“首过效应”（被困在肺部），导致整个身体（包括中枢神经系统）的有效循环。

静脉注射干细胞可以穿过血脑屏障

一般来说，神经系统疾病很难治疗，部分原因是药物难以通过血脑屏障 (BBB)。然而，间充质干细胞在通过 IV 给药时可以穿过血脑屏障 (BBB)。研究表明，间充质干细胞迅速迁移到大脑受损区域。这已通过使用基于磁共振的移植细胞跟踪得到证实。^(1). 

大脑开放 (BBB) 被认为能够允许MSC和/或其分泌组有效地穿过 大脑中的所需部位，从而导致各种再生效应，例如神经再生、炎症减少和减少在疼痛。

我们发现多项研究关注神经系统疾病，例如多发性硬化症、帕金森氏症、中风和 ALS，这些研究通过静脉注射间充质干细胞观察到了积极的结果。⁽⁸⁾ 因此，可以确定间充质干细胞可以在多种不同的疾病模型中穿过血脑屏障（BBB）。^{(4, 3, 5)}

参考：  

(1) Liu, L.、Eckert, MA、Riazifar, H.、Kang, D.-K.、Agalliu, D. 和 Zhao, W. (2013)。 从血液到大脑：系统移植的间充质干细胞能否穿过血脑屏障？ 干细胞国际。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3753739/。 

(2) Conaty P;Sherman LS;Naaldijk Y;Ulrich H;Stolzing A;Rameshwar P; (nd). 间充质干细胞归巢至血脑屏障的方法。分子生物学方法（新泽西州克利夫顿）。https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30196403/。 

(3) Kim, S., Chang, K.-A., Kim, J. a., Park, H.-G., Ra, JC, Kim, H.-S., & Suh, Y.-H. (2012)。 静脉注射人脂肪干细胞对阿尔茨海默病小鼠的预防和治疗作用。公共科学图书馆之一。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3458942/。

(4) Trounson, A.（2009 年，6 月 11 日）。 人类干细胞治疗研究的新视角。BMC医药。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2702289/。

(5) Yilmaz, G.、Vital, S.、Yilmaz, CE、Stokes, KY、Alexander, JS 和 Granger, DN（2011 年 3 月）。 缺血后脑微血管系统中选择素介导的骨髓基质细胞募集。中风。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3042505/。

(6) 洛杉矶科纳 (nd)。 间充质干细胞 (MSC) 的类型及其作用机制。RSS。https://www.dvcstem.com/post/mscs。

(7) Torres Crigna, A.、Daniele, C.、Gamez, C.、Medina Balbuena, S.、Pastene, DO、Nardozi, D.、… Bieback, K.（2018 年，6 月 15 日）。 以临床前模型为重点的用于治疗肾损伤的干细胞/基质细胞。医学前沿。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6013716/。

(8) Petrou, P., Kassis, I., Levin, N., Paul, F., Backner, Y., Benoliel, T., . . . D. Karussis（2020 年，11 月 30 日）。自体间充质干细胞移植对活动性进行性多发性硬化症的有益作用。2021 年 2 月 23 日检索自 https://academic.oup.com/brain/article/143/12/3574/6012789?login=true

(9) Majore, I.、Moretti, P.、Hass, R. 和 Kasper, C.（2009 年，3 月 20 日）。人脐带间充质干细胞样培养物中亚群的鉴定。细胞通信和信令：CCS。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2676292/。

(10) Krueger, TEG, Thorek, DLJ, Denmeade, SR, Isaacs, JT, & Brennen, WN（2018 年，8 月 1 日）。简明回顾：基于间充质干细胞的药物递送：好的、坏的、丑陋的和承诺。干细胞转化医学 (AlphaMed Press)。https://stemcellsjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/sctm.18-0024。

(11) Fischer, UM、Harting, MT、Jimenez, F.、Monzon-Posadas, WO、Xue, H.、Savitz, SI、Laine, GA 和 Cox, CS（2009 年 6 月）。肺部通道是静脉内干细胞递送的主要障碍：肺部首过效应。干细胞和发育。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3190292/。

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