髓內注射干細胞治療脊髓損傷的臨床研究現狀

王型金，戎 鑫，黃康康，洪 瑛，劉 浩*

1.四川大學華西醫院骨科，成都 610041

2.四川大學華西醫院麻醉手術中心，成都 610041

3.四川大學華西護理學院，成都 610041

脊髓損傷（SCI）是一類多種原因造成脊髓完整性和連續性破壞，進而導致受傷平面以下運動能力受損、感覺功能及自主神經功能障礙的疾病［1-3］。其發生的主要原因為各類創傷因素，如交通事故、高處墜落及重物砸傷等［4］。在脊髓受到暴力作用后，受傷部位出現組織變形和撕裂，大量出血以及細胞死亡，緊接著發生缺血、水腫，造成脊髓上下行神經纖維（運動和感覺神經通路）脫髓鞘、斷裂，甚至脊髓神經元的死亡［5-6］。SCI 的發生率逐年增加，由于其具有很強的致殘性和危險性，給患者及家庭帶來沉重的負擔［1，7-9］。目前，SCI 的治療方式主要有手術、藥物、高壓氧、物理康復等。由于SCI 病理生理過程的復雜性，以及神經細胞幾乎很難自我修復，其治療效果及預后仍不盡人意［10-13］。

干細胞在一定條件下具有增殖和自我更新能力，能進一步分化為多種功能細胞。近年來，髓內注射干細胞治療SCI 逐漸成為研究熱點［13-16］。髓內注射可將干細胞直接注入損傷的脊髓處，相較其他給藥途徑，細胞存活時間較長，理論上可促進脊髓組織的長期修復［17］。本文就治療SCI 所用干細胞類型、髓內注射操作及臨床應用作如下綜述。

1 干細胞類型

目前，髓內注射干細胞治療SCI 主要采用自體骨髓間充質干細胞和神經干細胞，2 種干細胞用于不同類型的SCI 均安全可行［14］。自體骨髓間充質干細胞具有低免疫原性，在SCI 的修復過程中，可遷移至受傷的脊髓，隨后發生表型變化，表現出一種神經細胞表型，允許表達促進修復的因子，但并非替換受損及壞死的細胞［18］；神經干細胞具有多能性，可以分化為不同的細胞類型，具有促進組織再生及在損傷脊髓中形成新回路的潛能［19］。在SCI 的修復中，神經干細胞可以通過分化為少突膠質細胞促進軸突的髓鞘再生，達到修復受損脊髓的目的，理論上對脊髓神經修復效果更好［14］。而在使用神經干細胞進行治療的臨床研究中均使用了免疫抑制劑［20-23］，這與部分患者在術后出現發熱、頭痛等不良事件有關［14］，同時也會影響干細胞移植的療效［20］。

2 髓內注射操作方式

髓內注射的操作方式包括臺式固定注射和手持注射［22］。臺式固定注射穩定性較好，但對患者的創傷較大；手持注射較為方便，但存在精確度較差的問題。

臺式固定注射借助錨定裝置可精準定向在一個或多個位點進行操作。Curtis 等［23］在進行移植操作時，首先取出患者手術部位的內固定裝置，再將一個由4 根不銹鋼柱和螺釘組成的支撐平臺放置于患者椎板切除水平的上、下椎體上。在該支撐平臺的輔助下，將連接有注射泵的注射針頭插入脊髓組織進行干細胞注射。細胞注射速率為5 μL/min，持續2 min，注射完成后停留1 min 觀察有無細胞懸液漏出，再緩慢拔出注射器，防止細胞沿針道回流，接著行下一部位注射。該研究中，注射針頭可在注射時隨患者呼吸運動以及脊髓搏動時進行漂浮，進而保持注射的準確性與穩定性。因此，整個過程中患者無須暫停自主呼吸。但因需要固定注射裝置，術中切口與肌肉剝離范圍較大，有加重患者術后椎旁肌肉萎縮及脊柱不穩定的風險［22］。

手持注射醫師可通過訓練在注射過程中保持穩定，并能主動調整注射器以適應患者潛在的呼吸運動。Saini等［24］采用注射器在損傷部位周圍6個注射點進行注射，注射速率為300 μL/min，細胞總劑量為2×108個，注射完成后在原位停留5 min，以防止細胞滲漏。Yoon 等［25］采用了同樣的方式進行干細胞注射。Curt 等［20］和Levi 等［21-22］根據術前MRI和術中超聲觀察患者SCI部位的髓內改變，以確定干細胞注射部位，細胞注射速率為20 μL/min，頸段SCI患者使用的細胞數量為15×106～ 40×106個，胸段SCI患者使用的細胞數量為20×106個。在Curt 等［20］和Levi 等［21-22］的研究中，所有患者都曾在受傷后接受椎板減壓切除術治療，移植過程均在不移動原有內置物的情況下進行。主刀醫師使用手持注射器將針頭緩慢插入脊髓，進針深度根據術前MRI 確定，注射完成后停留1 min，避免細胞沿針道流出。部分患者須在SCI 水平上下進行多次注射，相鄰注射部位須沿脊髓長軸間隔5 ～ 7 mm。Oh 等［26］在切除椎板并切開硬膜后，采用注射器在正常脊髓區域與損傷脊髓區域共5 個點進行注射，注射細胞總量為1.6×107個，硬膜下腔注射的細胞總量為3.2×107個，每個部位的注射均在10 s內完成，然后停留1 min再取出針頭，取針后在注射部位涂上纖維蛋白膠防止細胞滲漏。

髓內注射干細胞是一種有應用前景的SCI 治療方法，但手術操作需要考慮SCI 部位形態的自然演變過程。SCI 患者在受傷后早期，損傷部位可能會出現水腫，這是由局部細胞損傷導致的炎性反應和細胞滲漏引起的，這種水腫狀態通常會在幾周內逐漸減輕，但在這一過程中，細胞注射量應有所限制，以避免增加壓力，損傷周圍正常神經組織。在SCI后期，傷口周圍可能會形成囊腫，這是由細胞壞死和神經軸突斷裂導致的神經膠質細胞增生和膠質纖維化；囊腫可以產生額外的壓力并損傷周圍組織，這種情況下注射干細胞可以幫助改善組織修復，但應根據囊腫大小和位置及患者具體情況來調整細胞注射量和次數，以確保安全性和耐受性［14，21-22］。手持注射相較于臺式固定注射更加簡便，無須移除內固定，避免了額外剝離椎旁肌肉，主刀醫師的可控性更高，同時對患者的創傷更小，適用于不同類型的SCI 患者。在術中超聲的輔助下，可準確定位損傷部位，并能對整個注射過程進行監測，防止操作過程中注射至其他部位［14，27］。

3 臨床應用

3.1 安全性

采用干細胞治療SCI，具有形成髓鞘、促進和引導軸突生長和連接損傷部位的潛能［28-29］，同時也有導致異常增殖的風險［30-31］。因此，干細胞治療SCI 的安全性常被作為試驗的主要結局指標或共同主要結局指標。目前，髓內注射干細胞治療SCI 的臨床研究中，尚未發生因干細胞制劑導致的嚴重不良事件［20，22-23，25-27，32］。

Curtis等［23］的研究中，受試者在完成干細胞移植后進行了為期18 ～ 27個月的隨訪，期間未發生脊髓水腫、腫脹、積液或感染等不良事件，也未出現腦脊液漏或切口感染等操作相關并發癥。但在Curt等［20］和Levi等［21-22］的研究中，干細胞移植后存在腦脊液漏、假性硬膜膨出及傷口感染等問題。其中，胸段SCI的患者在完成髓內注射后，1例于術后11 d發生腦脊液漏，1例于術后13 d發生假性硬膜膨出，1例在移植后49周發生便秘和尿路感染，上述患者均進行了延長住院時間治療或再入院治療；在后期6年的隨訪過程中，共出現包括膀胱功能障礙、異位骨化、脫肛、精神失常及骨折在內的6 例嚴重不良事件，但未發生與干細胞制劑或移植操作相關的并發癥。在頸段SCI 的患者中，在1 ～ 12 個月的隨訪中共有9 例出現了包括傷口感染、便秘、自主反射障礙、術后敗血癥、癲癇、傷口血腫、失語、后路可逆性腦病綜合征、尿路感染在內的嚴重不良事件，但沒有一例被認為與手術操作、干細胞注射操作或干細胞制劑有關［21-22］。Yoon 等［25］的研究中，平均10.4 個月的隨訪過程中沒有再次手術的不良事件，但有1 例在干細胞移植術后出現了短暫的神經功能惡化，包括上肢握力的減退。除此之外，有7例發生神經性疼痛，3 例發生頸后部肌肉張力增高。

綜上所述，目前采用髓內注射干細胞的方式治療SCI 總體安全，未發生因干細胞注射導致的嚴重不良事件，但由于髓內注射需要打開硬膜進入脊髓，對無菌和手術操作技巧要求較高，否則有傷口感染的風險，不利于患者的護理；同時，對硬膜進行穿刺有術后腦脊液漏和假性硬膜膨出的風險。因此，髓內注射干細胞需要注意對脊髓的保護，并嚴格遵守無菌操作，以避免操作相關的并發癥發生。

3.2 有效性

采用干細胞治療SCI 的臨床研究中，有許多指標可用于評估患者治療后功能改善的情況［14］，包括SCI 國際標準化神經學分類（ISNCSCI）評分、美國脊髓損傷協會（ASIA）分級、神經功能穩定性、神經電生理監測、自主神經功能評定、查體情況等［20，22，27，33-34］。采用不同的評估方式可提高干細胞治療SCI 有效性檢測的敏感度，并最大限度地提高研究結果的臨床適用性［14］。

目前各臨床研究中，對髓內注射干細胞治療SCI 的治療效果進行了初步探索。Curtis 等［23］使用人脊髓源性神經干細胞對4 例慢性胸段SCI 患者進行了治療，在18 ～ 27 個月的隨訪中發現，2 例的ISNCSCI 評分有不同程度提升，但所有患者的生活質量評分并沒有顯著變化。Curt 等［20］對12 例ASIA分級為A 或B 級的亞急性或慢性胸段SCI 患者進行了6年的隨訪發現，5 例患者在輕觸覺、針刺覺或直腸深壓覺等感覺功能方面有細微改善，并伴有運動誘發電位和感覺誘發電位的改善。Levi 等［22］對29例亞急性或慢性頸段或胸段SCI 患者進行髓內注射神經干細胞制劑治療，隨訪1年后發現，患者上肢運動、力量、敏感度和握力等均有所改善。Oh 等［26］使用患者自體骨髓間充質干細胞對16 例慢性頸部SCI 患者進行了注射治療，隨訪12 個月發現，2 例上肢運動功能改善，4 例感覺誘發電位改善，6 例運動誘發電位改善，僅有1 例運動評級提升。Saini等［24］與Yoon 等［25］均使用患者自體骨髓間充質干細胞在SCI 部位周圍進行多次注射。Saini 等［24］的研究顯示，術后隨訪時MRI 提示13 例損傷部位的囊腔均縮小。Yoon等［25］的研究顯示，急性期接受治療的患者中，29.5%的神經功能ASIA 分級從A 級改善至B 或C 級；亞急性期接受治療的患者中，33.3%的神經功能從A 級改善至B 或C 級；慢性期接受治療的患者神經功能沒有變化。

綜上，髓內注射干細胞可部分提高患者感覺及運動功能評分，初步證明了其有效性，但還有較多問題亟待進一步研究。首先，不同研究中患者從受傷到接受干細胞治療的時間窗不同。雖然慢性期患者在進行干細胞治療后病情有所改善［21，23，26］，但Yoon等［25］的研究發現，在傷后急性期（＜ 2周）或亞急性期（2 ～ 8周）進行干細胞治療的患者中，有30.4%患者的神經功能有所改善，而在慢性期（＞ 8周）進行干細胞治療的患者中則未觀察到明顯的變化。因此，盡早進行干細胞治療似乎具有更好的療效［35］。除此之外，各研究中使用的干細胞劑量也不相同，療效差異可能與干細胞類型［23，25］、注射次數［23-24，26］及試驗設計本身有關，但各研究結果均提示干細胞治療后患者的神經功能有所改善。因此，未來還需要SCI 患者類型、損傷節段及干細胞類型與劑量一致的臨床研究來進一步證實髓內注射干細胞治療SCI 的有效性。

4 結語與展望

綜上所述，髓內注射干細胞治療SCI 的安全性與有效性已得到初步證實，在干細胞制劑注射后的隨訪過程中，未發生與干細胞制劑相關的嚴重并發癥，進一步證實了干細胞治療SCI 的安全性。治療后，患者的感覺和運動功能部分得到了改善，且MRI 表明脊髓內部囊腔體積縮小，神經電生理監測結果提示運動誘發電位和感覺誘發電位改善，表明髓內注射干細胞治療SCI 有效。但關于干細胞治療SCI 對患者運動功能、二便功能和生活質量的改善情況，還需要更多的研究來進行評估。此外，各臨床研究中使用的干細胞量有一定差異，在3 項使用自體骨髓間充質干細胞的臨床研究中，干細胞使用量為2×108個和1.6×107個，干細胞注射總體積為1.8 mL和1.0 mL［24-26］；在4項使用神經干細胞的臨床研究中，干細胞使用量為12×105～ 4×107個［20-23］，干細胞注射總體積為60 μL ～ 1 mL。對于髓內注射操作使用的干細胞量尚無統一結論，且細胞量越高也并未帶來更明顯的功能改善。干細胞治療SCI 的注射量和治療次數因患者個體差異而異，需要根據患者具體情況而定。

髓內注射干細胞的方法主要為手持注射與臺式固定注射。手持注射方式操作簡便、患者創傷較小，在臨床研究中使用較多；臺式固定注射更加穩定，但對患者創傷較大，未來是否能夠結合脊柱內窺鏡技術，通過內窺鏡通道進行髓內注射，還須進一步研究。目前使用的干細胞種類主要為自體骨髓間充質干細胞和神經干細胞，自體骨髓間充質干細胞具有多向分化潛能和免疫調節作用，可促進神經組織再生和修復；神經干細胞具有神經元特異性，可分化為神經元和膠質細胞，可更好地促進神經組織再生。雖然這兩種干細胞都被證明在治療SCI 中具有潛在的療效，但哪一種干細胞更有效，目前還沒有一致的結論。因此，干細胞注射治療SCI 的髓內注射方式、干細胞選擇還需要進一步深入研究。