间充质干细胞移植对压力性尿失禁治疗作用的研究进展

刘冬梅，张丽君

(临沂市妇女儿童医院，山东临沂276000)

压力性尿失禁(stress urinary incontinence, SUI)是指腹压突然增加导致的尿液不自主流出，其发生主要和盆底组织松弛、尿道括约肌功能障碍、尿道黏膜萎缩及尿道周围神经受损等有关[1,2]。目前标准的SUI治疗方式都是以缓解患者尿失禁症状为主要目的，包括盆底肌肉训练的非手术治疗以及各种尿道悬吊术的手术治疗，这些治疗方式并非基于病因学原理，并且由于患者的特异性，治疗效果有限。随着生物学技术的发展，利用干细胞的分化潜能及分泌功能，通过尿道旁注射干细胞，以期修复尿道解剖结构及周围神经，为SUI的治疗提供了新途径。间充质干细胞(mesenchymal stem cells，MSCs)具有自我更新及多向分化潜能，目前在生物学功能恢复和解剖结构修复等领域具有重要地位，为SUI提供了新的治疗方法。现将MSCs移植对SUI治疗作用的研究进展情况综述如下。

1 MSCs的来源及特性

1.1 MSCs的来源 MSCs最初是在1970年由Friedenstein等[3]利用贴壁法从骨髓中分离出来，随后发现MSCs广泛存在于人体组织如脂肪、胎盘、脐带、鼻黏膜以及关节滑膜等，并发现MSCs具有自我复制、多向分化的潜能。研究[4，5]表明，MSCs来源于血管周围，由血管周细胞产生，可以从每个含血管的组织中分离出来，甚至包括经血。

1.2 MSCs的特性 MSCs在体外经诱导可以向三个胚层细胞分化，包括内胚层的胰岛细胞、肝细胞，中胚层的平滑肌细胞、成骨细胞、心肌细胞，外胚层的神经细胞等[6]。另外，MSCs具有归巢的特性，受损组织或者肿瘤组织可通过分泌细胞因子等诱导MSCs靶向移动，这种归巢行为在细胞移植治疗过程中起着重要作用。研究[7]表明，MSCs的归巢作用受多种因素影响：①体外培养传代数越多，到达靶组织的MSCs数越少；②不同组织来源的MSCs表型存在差异，不同的培养环境影响MSCs的趋化因子受体4及基质金属蛋白酶等[8]的表达，而趋化因子受体4及基质金属蛋白酶是MSCs归巢过程中的重要辅助因子；③MSCs的植入方式主要是静脉注射，由于静脉注射时，部分MSCs会被阻塞在微血管尤其是肺部，影响注射效率，而动脉注射可以避免这个问题;但动脉注射存在易导致微血管阻塞的风险;而在受损的组织如心肌、骨骼肌等周围局部注射会显著提高疗效，但对注射技术要求较高，否则会造成医源性二次损伤[9]。

MSCs还具有分泌活性因子、低免疫原性、免疫调节等特征，MSCs移植已广泛应用于瘢痕组织修复、肿瘤的基础和临床治疗研究中。

2 MSCs移植在SUI治疗中的应用

2.1 MSCs移植在大鼠SUI治疗中的应用

2.1.1 不同来源的MSCs移植对大鼠SUI的治疗效果 罗新等[10]从健康足月剖宫产胎儿的脐带血中分离出人脐带间充质干细胞(human umbilical cord mesenchymal stem cells，HUMSCs)，并在体外进行传代培养，通过流式细胞仪鉴定后转染pEGFP-N1荧光质粒并植入SUI模型大鼠的尿道周围，植入后SUI模型大鼠的漏尿点压力(1eak point pressure，LPP)明显增加，同时降低了喷嚏阳性率；组织学检查发现SUI模型大鼠尿道括约肌和筋膜之间结缔组织紧密，括约肌层厚度明显增厚，荧光细胞在尿道及周围组织均有分布，这说明HUMSCs可以在尿道及其周围组织存活并增殖，可改善大鼠SUI局部解剖结构，从而影响尿流动力学。蓝建发等[11]将HUMSCs植入SUI模型大鼠的尿道周围，所有大鼠均在植入前1周和植入后第6周进行尿流动力学检查，分别测定LPP以及最大膀胱容积，并于植入后第6周行免疫组化检测，结果表明SUI模型大鼠移植后其LPP及最大膀胱容积均明显升高，且其尿道括约肌中的结蛋白、重链肌球蛋白和蛋白基因产物含量均明显上升，表明HUMSCs植入SUI模型大鼠后作用于尿道，通过修复其受损的肌肉组织及神经组织，达到治疗SUI的目的。研究[12,13]分别将骨骼肌来源的、骨髓来源的MSCs植入到SUI模型大鼠的尿道周围，均观察到LPP的显著增加。

2.1.2 MSCs不同植入方式对大鼠SUI的治疗效果 Lin等[14]通过尾静脉注射和局部注射两种途径将大鼠脂肪来源的MSCs植入SUI模型大鼠体内，两种植入方式均使SUI模型大鼠的LPP明显改善，同时尿道组织弹性蛋白含量明显增高，肌层厚度明显改善，而两种植入方式治疗效果无显著性差异；同时，研究中利用细胞追踪技术，显示MSCs在受损的尿道周围存活、增殖并分化为尿道及周围组织。孙晓莹等[15]将HUMSCs分别植入到SUI模型大鼠的尿道周围和坐骨神经周围的近段，1个月后检测LPP及最大膀胱容积，结果表明植入尿道周围的大鼠尿道闭合压显著提高，而其储尿能力没有明显改善，植入坐骨神经周围的大鼠LPP和最大膀胱容积均没有明显改善，是否可以通过延长随访时间以改善大鼠的SUI症状，还有待进一步研究。

2.1.3 植入体外诱导MSCs对大鼠SUI的治疗效果 由于MSCs能够在特定的培养条件下诱导分化，有学者[16,17]尝试将MSCs诱导出平滑肌细胞、横纹肌细胞，标记后植入到SUI模型大鼠的尿道中，4周后对SUI模型大鼠的尿流动力学进行检测，发现其LPP显著提高，植入诱导分化细胞的大鼠尿道修复更加明显，提示将分化好的MSCs植入SUI模型大鼠尿道内可以更好地恢复其受损解剖结构、改善尿流动力学。但移植前是否需要进行MSCs体外诱导分化，目前仍存在争议，而且目前成熟的MSCs体外诱导体系仍需进一步研究。

2.2 MSCs移植在临床SUI患者治疗中的应用

2.2.1 不同剂量的MSCs移植对临床SUI患者的治疗效果 随着动物实验对骨骼肌、脂肪、脐带、泌尿系统等不同来源MSCs治疗作用的不断肯定，MSCs移植逐步应用到临床。首例骨骼肌来源的MSCs临床试验于2008年由Carr等[18]报道，研究共纳入8名SUI病史至少1 a且症状无明显改善的患者，从受试者大腿部骨骼肌提取MSCs并于尿道旁局部注射，12个月后通过尿垫试验、膀胱容量对治疗效果进行评估，发现6名患者症状明显改善，其中1名患者再无漏尿，另2名患者通过尿垫试验发现症状缓解50%，提示对于SUI患者尿道周围注射MSCs可以改善患者症状甚至达到治愈目的。2013年，同一研究组扩大研究[19]范围纳入38名SUI患者，并植入不同剂量的骨骼肌来源MSCs，发现高剂量(32×106、64×106、128×106)的MSCs植入组较低剂量(1×106、2×106、4×106、8×106、16×106)的MSCs植入组效果更显著。而在Sebe等[20]的研究中，纳入12名SUI的女性患者，将患者分为3组，分别给患者不同剂量的MSCs植入，12个月后随访治疗效果，25%(3/12)的患者症状完全缓解，无需使用尿垫，58.3%(7/12)的患者症状明显改善，使用尿垫数量明显下降，但是患者排尿日记没有明显改善，并没有观察到剂量以及疾病的严重程度对疗效的影响，同时这12名女性在最大尿流速、残余尿量上并没有明显改善。目前女性SUI研究最大样本量是由Peters等[21]于2014年发表，纳入80例女性SUI患者，根据注射细胞剂量分为4组，共随访12个月，发现不同的MSCs植入数量导致疗效不同，且疗效呈剂量依赖性，高剂量的MSCs可更加明显的改善SUI患者的症状。

2.2.2 不同来源的MSCs移植对临床SUI患者的治疗效果 由于SUI患者主要为尿道括约肌的受损，所以最初应用的MSCs主要来源于骨骼肌。由于骨骼肌MSCs是有创性的，获得量少，而且需要在体外扩增，在扩增过程中存在污染、表型改变等风险，因此骨骼肌MSCs的使用是有争议的[22]。其他来源的如脂肪、脐带、外周血MSCs，可以获得大量MSCs细胞，还可在体外用特定因子诱导分化成肌细胞，创伤更小，值得进一步研究。Lee等[23]的研究纳入39例保守治疗或者手术治疗失败的SUI女性患者，于其尿道黏膜下的4点、8点位置注射脐带来源的MSCs，12个月后只有10名患者没有改善临床症状。

2.2.3 MSCs不同植入方式对临床SUI患者的治疗效果 MSCs可以通过不同的植入方式到达作用部位，包括血管内注射、局部注射。血管内注射对于血供丰富的受损部位效果较好，主要基于MSCs的归巢理论，而局部注射可以在受损部位获得更高的细胞浓度，从而获得更好的治疗效果。在SUI患者的MSCs疗法中，目前主要通过局部注射MSCs的方法植入。在Sebe等[20]的研究中，除比较不同的MSCs移植数量对疗效的影响外，同时比较了不同植入方式对SUI的缓解效果，将患者分为两组分别于经尿道、尿道周围植入MSCs，根据随访结果，两组之间的疗效并无显著差异。

3 MSCs复合物移植在SUI治疗中的应用

MSCs与生物支架或其他复合物共培养，也逐步显示出治疗SUI的优势。体外实验[24]表明，将MSCs与丝素蛋白壳聚糖及胶原壳聚糖支架上共同培养后，观察MSCs的特性，发现其黏附和增殖的能力显著提高，植入大鼠体内后，较单独植入MSCs者炎症反应明显减少，可使植入的网片更好的发挥支架作用，同时促进受损部位的毛细血管生成。Zou等[25]将MSCs与可降解的真丝吊带共培养后，分别于第4周和第12周进行组织学检测和LPP的测定，并在第12周进行胶原含量测定，发现组织结构恢复及尿流动力学明显改善，还可提高受损组织的胶原含量。Shafaat 等[26]的研究发现，将MSCs与释放雌激素的聚丙烯网片共培养后，细胞外基质的生成以及促进局部血管生成的能力显著提高。富血小板血浆(PRP)是血小板及其分泌的多种生长因子的浓缩产物，研究[27]表明，体外PRP可以促进MSCs的增殖能力，且呈剂量依赖性，目前多应用于骨科，在SUI治疗中的应用研究尚未见报道。

4 MSCs移植治疗SUI的机制

目前关于MSCs移植对SUI治疗作用的机制尚有争议。最初认为，MSCs可在局部通过永久性分化成相关受损的组织的方式达到治疗目的，例如骨骼肌来源的MSCs被认为是卫星细胞的前体。卫星细胞拥有强大的再生能力，并且可以向其他的中胚层细胞分化，包括肌细胞、内皮细胞、脂肪细胞、成骨细胞等。利用体外MSCs诱导分化出的平滑肌细胞、横纹肌细胞可以修复受损尿道组织，提示MSCs在体内可能通过分化成为相应的靶细胞发挥作用。研究[12,28]利用骨骼肌特异性的分子标记物进行组织染色，提示骨骼肌来源的MSCs有分化成骨骼肌细胞的潜能从而达到修复SUI患者受损的尿道括约肌的作用。

另一部分研究否定了植入的MSCs进行分化的理论。有研究[29]表明，MSCs在植入的局部是暂时性存在的，MSCs是通过分泌促进局部组织再生的因子改善解剖结构的。为MSCs命名的美国医学与生物工程院院士阿诺得·卡普兰建议将MSCs更名为“医用信号细胞”，他认为在临床修复医学中MSCs并没有表现出多能性，而是外源性MSCs植入体内后，通过归巢行为到达受损组织血管，成为血管周围细胞，在体内“现场”生产“药物”，而这些“药物”可以在体内发挥特定的作用[30]。有观点[31]认为，受损组织原位的干细胞在归巢的MSCs分泌的各种活性因子作用下，可分化成相应的靶器官细胞，目前被证实的活性因子包括转化生长因子-α (TGF-α)、 TGF-β、肝细胞生长因子(HGF)、上皮生长因子 (EGF)、碱性成纤维细胞生长因子(FGF-2)[32]和胰岛素样生长因子-1 (IGF-1)等[33]。受损组织在MSCs的分泌作用下，新生血管不断生成，调节细胞的凋亡，抑制局部的炎症反应，增强局部受损组织的再生能力，从而达到修复受损组织的目的。MSCs对受损组织的归巢行为研究，目前主要集中在骨髓、脾和淋巴结、心脏、肠等靶器官，且不同受损组织MSCs的归巢率和治疗率不同，目前MSCs针对SUI的相关作用机制研究较少，仍不明确。

MSCs移植疗法作为创伤性较小的治疗方法，对于SUI患者来说是非常有前景的治疗方法,但是目前仍处于研究阶段，需要更多的探讨，其不良反应尚未见报道，其安全性有待进一步研究，包括是否在体外培养的细胞中出现遗传物质的改变、污染以及MSCs植入体内的致瘤性等。MSCs移植疗法的确切疗效及合适的治疗剂量等也有待研究。今后需要制定严格的对照研究，通过更加长期的随访，明确MSCs移植疗法在SUI治疗中的作用及机制，同时在应用的过程中严格挑选适应证患者，相信在不久的将来有更多的SUI患者将受益于MSCs移植疗法。