干细胞在压力性尿失禁中的应用

徐 磊，石 红

(大连医科大学 附属第一医院 妇产科，辽宁 大连 116011)

目前，全世界有20亿人正遭受着压力性尿失禁(stress urinary incontinence,SUI)的病痛。挪威的EPINCOT研究显示，年龄在20～34岁之间的女性尿失禁的患病率为15%，75岁以上的女性患病率升高到35%，患病率与年龄呈正相关。瑞士的一项对1081位女性进行的纵向人口调查发现，尿失禁的患病率从1991年的15%上升到2007年的28%[1]。

之前的治疗方案在不同程度上都存在一定的缺陷。应用α、β肾上腺素能阻滞剂治疗SUI还没有通过美国的FDA和欧洲的EMEA批准[2]，而度洛西汀也未得到FDA的批准，在患者不想进行手术而主动要求药物疗法时，才可作为二线的药物给予治疗。单纯的盆底肌训练，或者配合生物反馈和电刺激的治疗是SUI的一线疗法，治疗至少需要3个月的时间，但是效果并不理想。经膀胱镜进行填充剂的注射在SUI治疗后可获得短期的成功[3]，但是伴随而来的是严重的慢性炎症，巨细胞反应，尿道周围脓肿，以及下尿路阻塞引起的尿储留，排尿功能障碍，内脏移位甚至肺栓塞。自体脂肪注射会因为转移到其它部位而发生严重的不良反应[4]。传统上用于治疗SUI的尿道悬吊术、耻骨阴道悬吊术(PVS)等，已经基本被经阴道无张力尿道中段悬吊带术(TVT)所取代。TVT为目前SUI治疗的金标准，治疗后11年成功率可达到77%。对于括约肌功能不足引起的尿失禁，TVT可以达到一个很好的治疗结果，成功率为87%。但是，TVT与PVS、尿道中段悬吊术(TOT)在膀胱病变、尿路阻塞、排尿障碍、复发性感染和网格侵蚀等方面都无明显差别[5]。

干细胞疗法是目前最新治疗SUI的方法。研究者尝试应用细胞疗法使SUI患者功能障碍的肌肉和结缔组织再生，最常见用于治疗的两种干细胞为胚胎干细胞和成体干细胞[6]。

1 SUI的分型

SUI可以分为两类：一类是解剖型SUI，是由于盆底肌肉筋膜松弛，使得膀胱颈和尿道活动度增加所引起的；另一类为内括约肌功能障碍型SUI，主要是由于膀胱颈和尿道括约肌关闭功能不全引起的。干细胞主要适用于第2类SUI的治疗，通过移植后干细胞的增殖和分化，来恢复括约肌的功能。过去，用于治疗的方法主要为药物治疗、手术治疗和加强盆底肌肉的治疗。药物治疗的效果不理想；加强盆底肌肉的治疗过程漫长，且治愈率低；各种悬吊术在治疗解剖型SUI时效果显著，但对于括约肌功能障碍型SUI却无显著效果；大剂量注入填充质虽然能在短期内恢复尿道功能，但是术后复发率极高，并且容易引起严重的并发症[7]。移植自体干细胞治疗的出现则解决了以上治疗的困难。

2 干细胞治疗的辅助检查

老年人尿失禁发病率较高，被认为是尿道括约肌再生性低下所引起的。Strasser等[8]通过检测尿道和括约肌细胞的密度、凋亡特征来测定括约肌老化过程中结构发生的改变。结果显示年龄的增长与横纹肌细胞数量下降呈正相关，新生儿尿道前括约肌的横纹肌细胞数量约占总细胞数的87.6%，而92岁女性只占总数的34.2%。近年来研究者对SUI的形态学和功能学进行了很多研究，通过影像学和尿动力学实验测定尿道括约肌、膜性尿道的主要肌肉并不困难。应用传统的三维尿道超声进行检查，发现横纹括约肌为尿道闭合机制的关键结构[9]，横纹肌的收缩性与尿失禁的等级、临床特征显著相关。

除了病人的临床病史和尿动力学检查外，不同超声技术由于可以清楚呈现尿道括约肌的形态，因此也成为诊断尿失禁的有效方法。正常女性横纹肌厚度为3.5 mm，收缩时为1.8 mm。I级SUI女性括约肌厚度为3.2 mm收缩后为1.6 mm[10]。正常男性、尿失禁男性以及I级SUI男性的收缩评估结果分别为1.42 mm和0.59 mm和0.82 mm[11]。这些结果说明，尿道括约肌的形态特征和收缩性的评估可以为SUI诊断和治疗提供依据。

Digesu G等[12]通过三维超声检测完全治愈以及治疗后复发的患者，结果显示前者的括约肌数量明显多于后者。对原发性和继发性SUI的女性进行超声检查未发现明显差别。相对于传统的测定尿道功能的手段，三维超声无疑为更加有效的辅助诊断手段。

另一方面，磁共振成像越来越多的应用于括约肌功能障碍而引起SUI的患者。一些影像学特征的变化在括约肌功能障碍的患者中很常见，如尿道短，尿道肌肉薄，或者膀胱颈异常。正常人尿道的平均长度为3 cm，当尿道长度<3 cm，且尿道括约肌功能减弱时更易引起SUI。

3 治疗SUI干细胞的种类

干细胞分为胚胎干细胞和成体干细胞。胚胎干细胞的治疗虽然在理论上成立，但是由于伦理道德的问题，以及细胞调控困难而不能应用于治疗。成体干细胞则没有伦理方面的顾虑。成体干细胞常常被认为是骨髓基质干细胞，骨髓腔中包含数种细胞群，其中的间叶细胞(mesenchymal cell MSCs)，可以向多个方向转化，然而，获得自体骨髓干细胞具有明显的局限性，需要在全麻下进行，带来巨大的疼痛感，并且每次只能获取极少量的干细胞，这些都降低了应用骨髓干细胞治疗SUI的可行性[13]。成体干细胞分为很多种类，经过多年研究发现，肌源性干细胞和脂源性干细胞被认为是很适合应用于治疗SUI的原料，因为它们可以在局麻下大量获得，不会对机体造成严重的损伤。肌源性细胞治疗由于移植后的低存活率而阻碍了其发展。为了提高生存率，需要挑选出特别的干细胞，即MDSCs(Muscle-derived stem cells)，这种干细胞具备多种优点。首先，MDSCs不同于其他平滑肌细胞，它能分化组成肌管，由于在此过程中要经历有丝分裂，因此降低了其无限繁殖的可能性以及阻塞尿道的风险。其次，MDSCs分化的肌管和肌纤维能够整合到宿主的肌肉中，以此避免发生免疫和过敏反应。最后，MDSCs已经被证明比其他肌源性细胞具有更好的存活和繁殖能力[14]，因为它表达很低的MHC-1，不会引发活性淋巴细胞的渗透，降低了免疫排斥反应发生率。这些优点使MDSCs成为治疗SUI的最具潜能的材料。而另外一种具备潜能的材料为成肌细胞和成纤维细胞，将它们联合应用治疗SUI，也能取得很好的临床效果。但面临的问题是大剂量的成纤维细胞能够引起尿道组织柔韧性的降低，并且产生尿路梗阻，所以准确把握移植的量以及部位对于治疗效果至关重要[15]。

4 干细胞移植技术的发展

干细胞移植用于治疗SUI在早期被多种因素所阻碍，如移植后的低存活率，细胞移植部位的不准确和控制移植细胞数量的困难等。随着实验研究的不断发展，以上诸多问题都被解决了。首先，利用preplating技术，可以分离出特殊的干细胞，因为这种干细胞在体外表现出很慢的分裂时间和极小的融合能力，需要经过5～6 d才能粘附到烧瓶上。这种干细胞即MDSCs，其具有很强的存活能力，因此解决了干细胞移植后低存活率的问题[16]。此后出现的经尿道超声引导技术取代了早期的经尿道内窥镜技术，这种技术能够确保干细胞注射到指定的部位。为了准确的调整注射剂量，一种特别设计的注射器因运而生，用于精确的注射干细胞。这些技术都在很大程度上推动了干细胞治疗SUI的进程。

5 干细胞治疗SUI的实验室研究

Furuta A等[15]首先报道了应用干细胞治疗SUI的实验。他们将通过活检获得的肌肉组织分离后得到成肌细胞，然后经尿道将成肌细胞注射到SUI小鼠模型的括约肌中，结果证明移植后的成肌细胞能够使括约肌再生，恢复括约肌的功能，因此迈出了干细胞治疗SUI的第一步。

Lee等[16]利用preplating技术分离提纯肌源细胞群，得到MDSCs，解决了干细胞移植后的低存活率问题。实验中，将MDSCs注射到SUI小鼠模型的尿道括约肌中。最终结果显示，经过MDSCs注射的小鼠漏尿点压(leak point pressure LPP)值基本恢复正常，此外，括约肌细胞数量和纤维数量也都明显增加，并且没有检测到CD8的存在。由此证明了干细胞治疗SUI的安全性。

Strasser等[18]通过对猪进行实验，进一步验证了干细胞治疗SUI的可行性。首先，对8头猪进行肌肉活检得到骨骼肌组织，通过酶催化分离提纯出单克隆的成纤维细胞和成肌细胞，将它们进行免疫荧光标记后注射到尿道括约肌中。组织学检查显示移植的细胞至少能存活10周，荧光成像显示成肌细胞在尿道组成了新的成纤维细胞。此外，尿道闭合压也明显增加。这一实验很大程度的推进了应用成体干细胞治疗SUI的进程。

Chermansky等[19]通过小鼠模型证实干细胞治疗SUI的可行性。将MDSCs注射到小鼠模型的尿道后发现，MDSCs能够融合到被腐蚀的中段尿道的平滑肌层。此外，与那些只注射盐水的被腐蚀的尿道相比，注射了MDSCs的尿道平滑肌层邻近部位的神经组织也在不断的增加。这些结果显示MDSCs在尿道组织中有多向分化的能力，并且可以引起自分泌作用，使肌肉神经恢复的更加完全。此外，注射MDSCs组的LPP值相对于只注射盐水组显著提高，在注射后的第4周基本恢复到正常水平。

Kwon等[20]通过SUI小鼠模型的实验来比较MDSCs与成纤维细胞。用LPP来对比二者的功能，短期实验显示当每组剂量相同时，MDSCs，成纤维细胞以及二者的混合物所产生的治疗效果无明显差别，但当将剂量提高到10倍时，只有大剂量的成纤维细胞能导致尿道阻塞，同样高剂量的MDSCs则没有引起这样的不良反应。提示成纤维细胞可能引起严重的不良反应，尽管能够改善SUI症状，使LPP值增加，但是却很大程度地降低了尿道的柔韧性。已经通过实验证明了成纤维细胞治疗SUI存在一定风险，应当准确把握注射的剂量和部位，才能有效的降低尿道阻塞等不良反应的发生。

6 干细胞治疗SUI的临床研究

首个临床实验是在欧洲完成的。主要问题是在成肌细胞，成纤维细胞和胶原质联合应用中，评估成肌细胞在联合治疗中的作用很困难。Strasser等[11]在2002～2004年之间通过对比实验，验证了成体干细胞治疗与胶原质治疗的区别。对其中的63位患者进行干细胞注射治疗，对另外29位患者进行胶原质注射治疗，然后将二者的治疗结果进行比较。干细胞注射治疗的过程是在经尿道超声引导下进行的。值得注意的是，该技术的应用有着重要的作用，能够准确地将干细胞注射到指定的部位。然后用尿道探针将成纤维细胞注射到黏膜下，用于治疗黏膜萎缩，再将成肌细胞注射到横纹括约肌中，进行肌肉重塑(成肌细胞和成纤维细胞都是从病人上臂活检中获得)。胶原质注射治疗的过程是在尿道内窥镜下进行的，胶原质作为填充剂注射到尿道用来强化尿道壁。1年后的实验结果显示，尽管注射胶原质组的生活质量(Incontinence Quality of Life I-QOL)和尿失禁指数都明显改善，但是只有2例患者(10%)的尿失禁治愈，其他病人无相关的改变。相反，经过干细胞治疗组中，50例患者的尿失禁被治愈，12例患者的症状明显改善，只有1例治疗效果不显著，他们的平均尿失禁指数也由术前的5.95降低到术后的0.44，此外，干细胞注射治疗后没有发生严重的并发症。但是此次实验还存在一些不足：注射过程中无法准确控制注射的剂量；前列腺切除术后的男性病人，进行细胞注射治疗的困难性也影响了治疗后的结果；此外，临床实验时间的短暂以及病人数量的不足都对实验的准确性造成了一定的影响。

为了评定自体成纤维细胞和成肌细胞移植治疗的效果和安全性，Mitterberger等[21]对123名SUI的女性患者进行干细胞治疗，应用经尿道超声技术，将自体成肌细胞注射到横纹括约肌中，将自体成纤维细胞注射到黏膜下层，然后进行观察。1年后得到的结果为79%的患者完全可以控制排尿，21%的患者有显著或者轻微的改善。她们的尿失禁指数、I-QOL指数以及横纹括约肌的收缩性都显著改善。此外，移植后的患者都没有发生明显的不良反应和并发症，这些结果都证明了自体干细胞移植治疗的效果和安全性。

干细胞治疗SUI的研究已经拓展到前列腺切除术后尿失禁(post-prostatectomy incontinence PPI)的领域。之前，治疗PPI的金标准为移植人工尿道括约肌。这项技术虽然治愈率高，但是移植后需要再次修补。Mitterberger等[21,22]在2004～2005年之间，对63位PPI患者进行成肌细胞和成纤维细胞注射治疗，将成纤维细胞注射到尿道黏膜下层，然后将成肌细胞移植到横纹括约肌中。1年后的结果显示，65%的患者可以控制排尿，27%的患者症状明显改善，8%的患者没有改变。这些临床治疗的结果证明了运用成肌细胞和成纤维细胞的治疗方法，可以增加肌肉细胞的数量，恢复括约肌的收缩性，并且增加黏膜的厚度，达到彻底治愈PPI的目的。但是，此次实验没有设立对照组，而且所有的患者都是由1位医生进行治疗，因此存在一定的误差。

Carr LK等[23]报道了移植MDSCs的临床结果。临床试验所应用的试剂是从大腿侧壁活检中得到的。将MDSCs经尿道和尿道周围途径，首先应用8 mm的Cook Williams膀胱镜注射针将MDSCs注射到尿道的3、9点的位置，然后应用10 mm的Williams注射针，将MDSCs注射到尿道的3、6、9、12点位置，最后将MDSCs注射到患者的尿道周围。经过1年的跟踪研究，发现8例患者中有5例症状明显改善。另外，对两名患者进行膀胱镜检查，没有发现中尿道组织明显变化。这些结果说明应用MDSCs治疗SUI的可行性及细胞放置的位置对于治疗效果的重要性。

7 小 结

干细胞是一类具有自我复制能力的多潜能细胞，在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞。这一特点使得干细胞能够用于恢复尿道功能，从根本上治疗SUI。用于移植的干细胞一般是取自患者自身，通过preplating技术分离培养后，再移植到患者的尿道，因此避免了发生严重的免疫反应，通过移植后的免疫组化可以证明这一点。细胞的移植不仅仅起到填充剂的作用，当移植到尿道后，可以长期的繁殖、自我更新和多向分化，从而补充了横纹括约肌的细胞数量，恢复了萎缩尿道黏膜的功能[24]。移植的干细胞可以释放神经生长因子(nerve growth factor NGF)，提高轴索的再生以及神经损伤后的功能恢复。这一点支持了干细胞具有自我更新和多项分化的能力。释放的NGF等生长因子，通过自分泌和旁分泌作用促进更加完整的反应，引起肌肉和神经的再生性修复，最终达到从根本上治愈SUI的目的[25]。干细胞移植能够提高治疗率和降低治疗风险。然而不是所有的干细胞疗法治疗效果都相同，正如MDSCs，成肌细胞和成纤维细胞所表现出的不同效果和安全性，因此，还需要不断的探索和研究，来确定最适合的治疗方案。此外，大量的随机对照实验以及长期的观察研究也是至关重要的。随着研究不断推进，干细胞在SUI的治疗领域将拥有广阔的前景。

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