源自骨髓和脐带血的单核细胞 (MNC) 因其独特的生物学特性和多样化的治疗潜力，已成为再生医学的热门候选对象。

骨髓/脐带血单个核细胞的：组成、作用机制、临床应用、细胞剂量、给药时机及途径

首先，本章全面概述了这些MNC细胞群中的细胞成分，包括干细胞和祖细胞、免疫细胞以及构成其再生能力的各种亚群。

其次，本章还回顾了这些细胞发挥作用的潜在机制，重点阐述了它们在调节炎症和免疫反应、增强血管生成、提供神经保护和促进神经发生以及促进组织修复方面的作用。

第三，本章重点介绍了骨髓和脐带血来源的MNC的临床应用，详细介绍了适应症、最佳细胞剂量、给药时机、给药途径、潜在副作用和并发症，以及其在治疗神经系统、心血管、代谢和肺部疾病方面的疗效。

第四，本章讨论了利用这些细胞进行临床应用的挑战和未来方向，强调需要标准化协议和进一步研究以优化其在临床环境中的功效和安全性。

1、骨髓来源的单个核细胞

细胞组成、分离方法

骨髓 (BM) 在十九世纪被认为是参与血细胞形成的重要组织，现在也是我们血液的主要来源。骨髓单核细胞 (BMMNC) 是一个异质性细胞群，包括造血干细胞 (HSC)、间充质干细胞/基质细胞 (MSC)、内皮祖细胞 (EPC)、极小的胚胎样细胞以及免疫细胞，例如单核细胞、T细胞、B细胞和自然杀伤细胞。这些细胞类型的比例因个体及其健康状况而异。由于BMMNC无需大量培养即可相对容易处理，因此已成为再生医学中细胞疗法的一种有吸引力的工具。

可通过密度梯度离心法分离骨髓多发性骨髓细胞（BMMNC），所用骨髓穿刺液通常取自髂后嵴和髂前嵴。穿刺骨髓的量取决于血液动力学，随疾病状态和供体的体重而变化，范围从25毫升到200毫升。每毫升BMMNC的数量取决于性别，女性通常低于男性。据报道，BMMNC的数量和功能也会随着年龄的增长而降低。在制备BMMNC以达到所需的细胞浓度和疗效时，必须考虑所有这些因素。

骨髓单个核细胞（BMMNCs）的作用机制

BMMNCs的治疗效应被认为通过多种机制协同介导，具体作用因细胞类型（尤其是其中的干细胞成分）而异。Nguyen等人的综述指出，BMMNCs的主要机制包括血管生成、神经保护、免疫调节、归巢与分化、线粒体转移及细胞外囊泡介导的效应。

血管生成：BMMNCs通过上调血管内皮生长因子（VEGF）促进血管新生，并招募周细胞参与新血管形成。此外，BMMNCs分泌血管生成素-1（Angiopoietin-1）以稳定血管结构，并通过内皮祖细胞（EPCs）替换受损内皮细胞。

神经保护：BMMNCs释放神经营养因子（如BDNF、NGF、NT-3等），促进神经再生；其上调抗凋亡因子Bcl-2可抑制caspase-3激活，减少神经元死亡。

免疫调节：BMMNCs降低促炎因子（IL-6、TNF-α、IL-1β）表达，增加抗炎因子（IL-4、IL-10），并抑制小胶质细胞/巨噬细胞活化。

归巢与分化争议：尽管实验显示BMMNCs可迁移至海马、大脑皮层等靶区，但其分化能力仍存争议。部分研究认为其可分化为神经胶质细胞或星形胶质细胞，但另一些研究指出其“转分化”可能源于细胞融合（如与神经元或心肌细胞融合）而非内在分化潜能，或与神经前体细胞污染有关。

线粒体转移：BMMNCs中的间充质干细胞（MSCs）及EPCs可通过转移线粒体至内皮细胞，支持其能量代谢与屏障功能。脊髓损伤模型中，MSCs线粒体转移可改善运动功能并减少胶质瘢痕。

细胞外囊泡（EVs）：BMMNCs（尤其是MSCs）分泌的EVs具有免疫调节和抗炎特性，可促进组织修复、神经保护及血管生成。

骨髓单个核细胞（BMMNCs）在疾病治疗中的临床应用

BMMNCs的适应症

BMMNCs已被研究用于多种疾病的治疗，包括血液系统疾病、心血管疾病、骨科与肌肉骨骼疾病及神经系统疾病等。尽管临床前研究和早期临床试验显示其应用潜力，但具体适应症仍需进一步探索。将研究成果转化为广泛临床应用需通过严格的临床试验验证安全性和有效性。此外，遗传因素、疾病病因及分期等因素可能影响BMMNCs治疗的疗效，因此需谨慎评估适应症选择。

细胞剂量、给药时机及途径

BMMNCs的剂量因疾病类型和治疗目标而异：

• ​​神经系统疾病​​：
  • ​​卒中​​：10–500×10^6个细胞或1–10×10^6个细胞/千克体重
  • ​​脑性瘫痪（CP）​​：15–120×10^6个细胞或1×10^6个细胞/千克体重
  • ​​脊髓损伤（SCI）​​：10^6–1000×10^6个细胞
  • ​​创伤性脑损伤（TBI）​​：平均128×10^6个细胞或6–12×10^6个细胞/千克体重
  • ​​肌萎缩侧索硬化症（ALS）​​：80–460×10^6个细胞
  • ​​自闭症谱系障碍（ASD）​​：56–145×10^6个细胞或18–42×10^6个细胞/千克体重。
• ​​心血管疾病​​：
  • ​​急性心肌梗死​​：早期（<11天）注射高剂量（≥10^8个细胞）可显著降低住院风险；低剂量（<10^8个细胞）或晚期（≥11天）注射则无显著差异。
  • ​​缺血性心脏病​​：建议最低剂量为50×10^6个细胞。

​​给药时机​​：目前自体BMMNCs的最佳治疗时间窗尚未明确，需更多研究支持。

​​给药途径​​：给药途径因疾病而异。神经系统疾病的治疗途径包括静脉注射、动脉注射、鞘内注射和局部注射。然而，鞘内注射途径可能最适合神经系统疾病，因为它创伤性最小，且能最大程度地将输注的细胞送达受损部位。

心血管疾病的治疗主要采用四种途径，包括冠状动脉内注射、经心内膜注射、心外膜注射和静脉注射。虽然每种方法都有其优缺点，但目前尚无足够证据证明哪种方法更好。

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副作用与并发症

BMMNC疗法在疾病治疗中展现出良好的安全性，副作用极小，不良事件极少，并发症也极少。由于BMMNC疗法无需培养，分离后即可“即用”，因此可以避免长期细胞培养可能带来的病毒和支原体污染。与其他细胞疗法不同，BMMNC疗法尚未报告细胞注射后出现血栓栓塞等重大不良事件。

虽然部分接受BMMNC输注的患者可能会出现发热、局部疼痛、头痛、呕吐、腹泻或癫痫等轻微副作用，但这些症状通常会迅速缓解，不会影响患者的整体健康。

骨髓单个核细胞治疗疾病的有效性如何？

骨髓单个核细胞治疗神经系统疾病的有效性

BMMNCs已被证明在治疗神经系统疾病（包括中风、脑瘫、脊髓损伤、创伤性脑损伤、肌萎缩侧索硬化和自闭症谱系障碍）方面具有潜在疗效。

中风方面：BMMNCs输注可降低中风患者的美国国立卫生研究院卒中量表（NIHSS）和改良Rankin量表（mRS）评分，提高 Barthel指数（BI）评分；

脑瘫方面：改善脑瘫患者的功能独立性测量（FIM）、巴特尔发育量表（BDI）、粗大运动功能测量（GMFM）和精细运动功能测量（FMFM）评分。

脊髓损伤方面：BMMNCs输注可改善脊髓损伤患者的FIM、脊髓损伤步行指数（WISCI）、简明损伤量表（AIS）、美国脊髓损伤协会（ASIA）评分、日常生活活动能力（ADL）和视觉模拟评分（VAS）；

脑损伤方面：降低创伤性脑损伤患者的儿科治疗强度水平（PILOT）、儿科器官功能障碍 logistic 评分（PELOD）并改善 FIM 评分。

肌萎缩侧索硬化症方面：BMMNCs治疗可改善肌萎缩侧索硬化患者的 ALS 功能评分量表（ALSFRS）和 6 分钟步行测试表现，并降低 FIM 评分。

自闭症方面：接受BMMNCs注射的自闭症谱系障碍患者显示正电子发射断层扫描 – 计算机断层扫描（PET-CT）、儿童自闭症评定量表（CARS）、印度自闭症评估量表（ISAA）、临床总体印象量表（CGI）和儿童功能独立性测量（WeeFIM）改善。

骨髓单个核细胞治疗心脏病的有效性

BMMNCs是首批被纳入心脏病治疗的干细胞。

2002年，首次开展了使用BMMNCs治疗急性心肌梗死的临床试验。对48项符合条件的随机对照试验（RCTs）（2602 例患者）数据的系统评价和荟萃分析显示，骨髓细胞移植可缩小缺血性心脏病患者的梗死面积，改善左心室射血功能，并减轻心室重构。

2022年对RCTs的荟萃分析表明，BMMNCs可能降低心脏相关死亡率、再梗死率以及充血性心脏病住院的复合终点风险。尽管存在不确定性，但间充质干细胞（MSCs）在改善射血分数方面似乎优于BMMNCs。然而，Dolati等人指出，BMMNCs 治疗在心血管疾病中的效果存在差异，需要更多试验以得出准确结论。

2019年，荟萃分析显示，自体BMMNCs对2型糖尿病具有有益作用。接受BMMNCs注射的患者显示二期C肽水平改善，胰岛素剂量需求显著减少。

2020年，Aguia及其同事首次证明，对重症哮喘患者静脉注射BMMNCs是安全的。BMMNCs 治疗不仅使三名患者中的一名右肺通气量略有增加，还改善了所有三名患者的生活质量并稳定了肺功能。

2、脐带血来源的单个核细胞

脐带血来源的单个核细胞的细胞组成

自1988年进行首例脐带血 (CB) 移植以来，CB造血移植的数量逐年增加。无论是阴道分娩还是剖宫产，都可以大量采集脐血 (UCB)，足月婴儿每次平均采集量为81ml，有核细胞计数范围为3.89至15.68×10⁸个细胞。即使在高危婴儿中也可以采集UCB，包括胎龄低于30周的婴儿，对于极度早产儿，至少可以采集9mlUCB。

此外，UCB细胞易于冷冻保存并储存以备将来使用。这些细胞表现出免疫耐受性和对人类白细胞抗原 (HLA) 错配的反应性较低，因此可以以同种异体的方式利用它们。

脐血来源的单核细胞 (UCB-MNC) 可通过梯度离心法轻松地从脐血中分离，并用于临床常规治疗，无需进一步的体外操作。UCB-MNC含有几种细胞类型，包括造血干细胞 (HSC)、内皮祖细胞 (EPC)、淋巴细胞、单核细胞和间充质干细胞 (MSC)。但细胞类型的数量和比例因胎龄和分娩环境而异。造血干细胞在脐血中很常见。

与来自骨髓和外周血的造血干细胞相比，脐血来源的造血干细胞成熟度较低，但在细胞因子的作用下表现出强大的增殖能力。与成人骨髓单核细胞 (BMMNC) 相比，UCB-MNC具有更高的细胞活力，对细胞毒性T细胞和辅助性T细胞的反应性更低。

脐带血来源的单个核细胞的潜在作用机制

证据表明，脐带血单个核细胞（UCB-MNCs）可发挥抗炎和免疫调节作用。UCB-MNCs可通过减少小胶质细胞和星形胶质细胞的活化、增加抗炎细胞因子IL-10来减轻炎症反应。此外，UCB-MNCs可调节中枢T细胞反应，并改变免疫细胞向神经组织的迁移。

移植的UCB-MNCs通过SDF-1/CXCL12介导归巢至损伤部位，一旦到达损伤区域，它们可增殖并分化为神经元和神经胶质细胞以替代受损细胞，从而减轻脑损伤并促进神经和血管再生。

此外，UCB-MNCs移植可诱导损伤部位IL-8介导的血管生成。UCB-MNCs还可通过旁分泌效应发挥作用，例如分泌血管内皮生长因子（VEGF）以刺激血管生长和组织生成。在缺氧缺血性脑损伤模型中，UCB-MNCs可通过分泌神经营养因子（如胶质细胞源性神经营养因子（GDNF）、神经生长因子（NGF）、脑源性神经营养因子（BDNF））提供神经保护作用。

多项研究已证实 UCB-MNCs 的抗凋亡效应。给予UCB-MNCs可抑制凋亡基因（如 TNF-α、TNFR1、TNFR2、CD40 和 Fas）的表达，并减少表达凋亡标志物的细胞数量。腹腔注射UCB-MNCs可减少纹状体中活化的半胱天冬酶-3（caspase-3）介导的细胞死亡，以及大脑皮层中小胶质细胞的活化，从而改善脑损伤。

脐带血单个核细胞（UCB-MNCs）治疗疾病的临床应用

脐带血单个核细胞的适应症

脐带血单个核细胞（UCB-MNCs）凭借无创获取、伦理限制少及高可及性，广泛应用于脑瘫（CP）、自闭症谱系障碍（ASD）、脊髓损伤（SCI）等疾病治疗。相较于骨髓来源（BMMNCs），UCB-MNCs在儿科更具优势，因其分离无痛且可异体使用，降低时间与成本。但异体治疗需关注HLA匹配问题——研究显示，HLA完全匹配或1个位点不匹配的CP患者运动功能改善更显著，提示匹配度影响疗效。此外，长期安全性仍需随访验证。

细胞剂量、治疗时机与给药途径

目前，UCB-MNCs的最佳细胞剂量和所需剂量次数因疾病或病症而异，其最佳治疗方案尚未完全阐明。

临床前试验中应用的UCB-MNCs数量范围为 2×10⁵至 100×10⁶个细胞，临床应用的最佳剂量尚未确定 [27]。现有证据表明，更高的细胞剂量可能带来更大益处。

一项随机对照试验（RCT）显示，接受自体UCB-MNCs剂量大于20×10⁶个细胞 / 千克体重的 CP 患儿，其运动功能改善程度优于低剂量组。临床前和临床研究建议，治疗早产儿脑损伤时应静脉注射至少 25×10⁶个自体UCB-MNCs/千克体重。

然而，对重度CP的年幼儿童（<10岁）单次鞘内注射20–30×10⁶个异体UCB-MNCs显示不良事件风险增加。这一发现表明，鞘内输注和治疗起始年龄（≤10岁）可能与不良事件的发生相关。作者推测，对于免疫系统未成熟的年幼儿童（<10 岁），所应用的异体UCB-MNCs剂量可能过大。与此一致的是，接受 UCB-MNCs 治疗时年龄 < 36 个月的 CP 患儿似乎比36个月后入组的年长患儿获益更多。

细胞递送时机也可能是决定UCB细胞治疗有效性的重要因素。在早产儿缺氧缺血动物模型中，早期给药（12小时）比晚期注射（5 天）更有效。此外，UCB-MNCs的多次给药可能提高治疗效果。Zarrabi等人提出，重复给药是解决 UCB-MNCs在CP患者中短期效应的途径。一项临床前研究显示，UCB细胞的重复给药可改善新生大鼠脑损伤的长期恢复。

UCB-MNCs可通过全身途径（静脉、动脉、腹腔注射）或局部途径（鞘内、心内、脑室内、脑内、鼻内）给药。在围产期脑损伤的临床应用中，大多数临床试验采用静脉注射UCB-MNCs。早期阶段试验表明，UCM-MNCs局部给药途径（鞘内和脑室内注射）在 CP 患者中的安全性与全身途径相当，未观察到安全性劣势。需进一步研究探讨UCB-MNCs局部给药在各种病症中的可行性、安全性和有效性。

副作用与并发症

自体UCB-MNCs的安全性已在多种病症中得到证实。 脑瘫、自闭症谱系障碍（ASD）、脊髓损伤（SCI）、缺氧缺血性脑病（HIE）和左心发育不良综合征等疾病患者中，未观察到与UCB-MNCs输注相关的不良事件。

尽管人们对异体UCB-MNCs的应用存在担忧，但初步证据表明这些细胞是安全的。迄今为止，尚无研究报道肿瘤形成或其他恶性病变。对非血液系统退行性疾病患者鞘内和静脉注射1–3×10⁷个非匹配异体UCB-MNCs耐受性良好，4年随访后未观察到不良事件、免疫反应或移植物抗宿主病（GVHD）。

2022年，一项对10项研究（361名参与者，至少442次输注）的系统评价证实了异体UCB-MNCs在治疗ASD、CP、中风、创伤性脑损伤（TBI）等神经系统疾病中的安全性，未报告严重不良事件或GVHD、畸胎瘤形成等潜在并发症。

脐带血单个核细胞治疗的有效性

UCB-MNCs治疗已被证明对神经系统疾病有效。

脑瘫方面：静脉输注UCB-MNCs可增加CP患儿的脑连接性和粗大运动功能，改善运动和认知功能障碍（提高粗大运动表现测量（GMPM）和贝利婴儿发展量表第二版—心理与运动量表评分）。鞘内注射异体UCB-MNCs在CP患者中安全有效（改善粗大运动功能、肌张力和残疾评分）。

中风方面：UCB细胞输注可改善中风患者的改良Rankin量表（mRS）和美国国立卫生研究院卒中量表（NIHSS）评分。

自闭症方面：UCB-MNCs移植可改善ASD患者的儿童自闭症评定量表（CARS）、临床总体印象量表（CGI）和异常行为清单（ABC）评分，而UCB-MNCs与脐带间充质干细胞（UC-MSCs）联合应用效果更佳。

UCB-MNCs移植显著改善多系统萎缩患者的症状和体征，并延缓疾病进展。全身注射非HLA匹配的异体UCB-MNCs在急性重度挫伤性SCI患者中安全且可改善运动功能。

UCB-MNCs已被用于多种新生儿疾病的治疗研究。包括支气管肺发育不良（BPD）、先天性心脏病（CHD）和围产期脑损伤。

Ren等人（2020年）开展的单中心 II 期前瞻性非随机安慰剂对照试验显示，对BPD早产儿静脉注射UCB-MNCs可缩短机械通气和氧疗时间。Burkhat 等人（2019年）的I期研究表明，UCB-MNCs 在左心发育不良综合征患者中安全可行。

类似地，Vincenti等人的I期试验显示，向左心发育不良综合征婴儿心肌直接注射1–3×10⁶个UCB-MNCs可改善体重、右心室面积变化分数和射血分数。UCB-MNCs治疗围产期脑损伤也被证明安全可行。2014年，Cotton等人开展了一项开放标签 I 期试验，对一名HIE婴儿在出生后12、24、48和72小时静脉输注1–5×10⁷个细胞 / 千克体重（四次剂量），该干预安全可行，尽管未观察到显著差异，但改善了贝利- III量表评分。

日本一项对HIE新生儿在出生后24、48和72小时静脉输注1.4–10.9×10⁸个UCB-MNCs的研究也获得了类似结果。

3、对比与总结

特征	BMMNCs	UCB-MNCs
来源	骨髓（需有创采集）	脐带血（无创采集，可冻存）
适用人群	成人为主，自体治疗	儿科为主，可自体或异体（异体成本低、便捷）
伦理争议	较低	极低（脐带血为医疗废弃物）
主要优势	心血管疾病证据较充分	新生儿 / 儿科疾病应用广泛，免疫原性低
局限性	异体需 HLA 匹配，采集痛苦	细胞数量有限，需高剂量输注

4、挑战与未来方向

基于BMMNC和UCB-MNC的细胞疗法因其可及性、安全性和潜在的治疗效果，在再生医学中展现出广阔的前景（图1）。尽管具有这些优势，但仍存在一些挑战需要解决。自体BMMNC给药是一种常见方法，但存在一些局限性，可能会限制其在某些情况下的应用。

可以从BM和CB中分离单核细胞。通常，BM-MNC为自体给药，而CB-MNC既可以自体给药，也可以同种异体给药。这些细胞通过多种机制发挥作用，包括血管生成、神经保护、免疫调节、抗炎、抗凋亡和分化。BM-MNC和CB-MNC均已用于治疗各种疾病，例如神经系统疾病、心脏病、2型糖尿病、肺部疾病和新生儿疾病。箭头表示疗效改善。

年龄、健康状况和影响骨髓功能的疾病等因素会影响所采集BMMNC的可用性、质量和活力，可能导致移植细胞不足。在自体BMMNC不切实际的情况下，同种异体BMMNC可以作为替代方案。然而，同种异体BMMNC治疗是一个活跃的研究领域，在转化为临床应用之前，需要进一步进行临床前试验。

机制解析与新型策略探索：BMMNCs和UCB-MNCs的疗效源于多种细胞类型（如HSCs、MSCs）的协同作用，但具体机制尚未阐明。当前研究转向单一干细胞（如MSCs）或细胞外囊泡（EVs），以简化治疗策略并增强靶向性。未来需解析不同细胞成分的功能，并开发基于EVs的无细胞疗法，以规避异体移植的免疫风险。

临床转化与标准化推进：尽管短期安全性数据积极，长期随访仍是评估BMMNCs和UCB-MNCs风险的关键。异体治疗需结合HLA匹配与免疫抑制方案，同时关注供体特异性抗体产生。

此外，亟需通过大规模研究确定最佳剂量、时机及给药途径，并直接比较BMMNCs与UCB-MNCs在不同疾病中的疗效差异，以建立精准治疗框架。跨学科合作与技术创新将是突破现有瓶颈的核心驱动力。

参考资料：https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-981-96-1261-1_1

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