骨髓間充質(zhì)干細胞在慢性疼痛治療中的研究進展

王麗蓉 張宗澤 陳 暢

武漢大學中南醫(yī)院麻醉科 湖北 武漢 430071

1 概述

慢性疼痛指時間上持續(xù)3 個月或3 個月以上的疼痛，包括神經(jīng)病理性疼痛、炎癥性疼痛、癌痛等。2018年，國際疾病分類（international classification of diseases，ICD）第11 版首次收錄并分類標注慢性疼痛，并將慢性疼痛分為7 個亞類，包括：①慢性原發(fā)性疼痛；②慢性癌癥相關性疼痛；③慢性術后疼痛和創(chuàng)傷后疼痛；④慢性神經(jīng)病理性疼痛；⑤慢性頭痛和頜面痛；⑥慢性內(nèi)臟痛；⑦慢性肌肉骨骼疼痛［1］。據(jù)流行病學分析，慢性疼痛患者占世界總人口的20%左右，成年慢性疼痛患者占總成年人人口數(shù)量的30%［2］。2012年，根據(jù)美國醫(yī)學研究院（Institute of Medicine，IOM）組織調(diào)查的一項研究調(diào)查顯示，美國因慢性疼痛每年損失近6 000 億美元［3］。慢性疼痛嚴重降低患者的生活質(zhì)量，同時給個人與國家造成經(jīng)濟負擔。目前存在的疼痛治療手段繁多，主要包括藥物治療、物理治療及神經(jīng)阻滯等。然而，由于慢性疼痛病因眾多，機制復雜，單一應用疼痛治療措施效果欠佳，多模式復合鎮(zhèn)痛效果優(yōu)良，但尚未能從源頭長期緩解某些頑固性疼痛，如神經(jīng)病理性疼痛。因此，尋找更加有效且長期穩(wěn)定的疼痛治療策略成為國內(nèi)外專家的關注重點。細胞治療的興起為慢性疼痛治療提供了新的可能性，目前已有至少16 種干細胞治療藥物在不同國家被批準上市，且存在研究表明骨髓間充質(zhì)干細 胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BM?SCs）能夠減輕慢性疼痛癥狀［4］。BMSCs 來源于骨髓，具有低免疫排斥、低致瘤、來源方便、穩(wěn)定的優(yōu)點，也是良好的基因載體。由于其成脂、成骨、成軟骨及成纖維的多向分化潛能，BMSCs 最初在組織修復與重建領域受到關注，最近BMSCs 受到專家學者再次關注的重要原因之一是由于其在炎癥緩解和免疫調(diào)節(jié)方面的突出效果。本綜述將圍繞BMSCs 在慢性疼痛治療中的研究進展進行闡述，并討論BMSCs 在慢性疼痛治療中的作用前景及存在的問題。為慢性疼痛的治療方向提供新的參考與思路。

2 BMSCs 在動物模型中的鎮(zhèn)痛作用

BMSCs 在炎性痛、神經(jīng)病理性疼痛及癌性痛中的作用逐漸得到證實。研究表明BMSCs 關節(jié)內(nèi)注射可以顯著減輕OA 大鼠的痛覺過敏，增加患肢重量，提示BMSCs 的炎癥修復及鎮(zhèn)痛作用［5］。神經(jīng)病理性疼痛發(fā)生機制復雜，其臨床治療困難，動物實驗表明BMSCs 移植在坐骨神經(jīng)慢性壓迫性損傷模型（chronic constriction injury，CCI）、脊神經(jīng)根結扎模型（spinal nerve ligation，SNL）及保留性坐骨損傷模型（spared nerve injury，SNI）等神經(jīng)病理性疼痛模型中均能有效緩解疼痛［6］，且持續(xù)緩解SNI 大鼠痛覺敏化的時間長達移植后3 個月［7］。同時研究表明BMSCs 作為基因載體也能減輕神經(jīng)炎癥，抑制癌痛［8］。

3 BMSCs 在臨床實驗中的鎮(zhèn)痛作用

近年BMSCs 廣泛應用于臨床實驗，其在鎮(zhèn)痛方面的價值得到具體體現(xiàn)。一項研究表明，在30 位骨關節(jié)炎患者實施單次關節(jié)內(nèi)注射BMSCs，結果顯示關節(jié)炎患者疼痛可持續(xù)緩解至注射后6 個月［9］。Hou 等［10］對15 位乳腺癌相關的淋巴腫大患者中進行BMSCs 移植，結果顯示BMSCs 可在減輕腫大淋巴體積的同時減輕疼痛。以上均提示BMSCs 在臨床疼痛診療中具有潛在治療價值。

4 BMSCs 鎮(zhèn)痛的作用機制

4.1 抑制炎癥，調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)BMSCs 可調(diào)控炎癥微環(huán)境，緩解炎癥進程，促進組織再生。動物實驗中已證實，BMSCs 可緩解多種炎性疾病炎癥進程，如系統(tǒng)性紅斑狼瘡、關節(jié)炎、炎癥性腸病、腹膜炎、肝炎等［11?13］。BMSCs 調(diào)控炎癥的途徑廣泛，目前的研究主要聚焦于以下兩個方面：①影響免疫細胞如巨噬細胞、肥大細胞、中性粒細胞的功能；研究發(fā)現(xiàn)BMSCs 鞘內(nèi)注射可以促進已經(jīng)轉變?yōu)镸1 型（促炎作用）的小膠質(zhì)細胞轉變?yōu)镸2 型（抗炎作用），下調(diào)腫瘤壞死因子（TNF）?α、白細胞介素（IL）?1β 等炎癥因子的表達，減輕神經(jīng)炎癥反應，緩解中樞敏化表達并促進巨噬細胞滅活因子如IL?10、IL?4 的釋放［14，15］；②通過自身分泌或促進其他免疫細胞分泌營養(yǎng)因子如：神經(jīng)營養(yǎng)因子（nerve growth factor，NGF），血管生長因子（vascular endo?thelial growth factor，VEGF），轉 化 生 長 因 子?β（transforming growth factor?β，TGF?β）等，修復受損的神經(jīng)纖維，改善炎癥微環(huán)境［6］。

4.2 上調(diào)阿片類受體表達阿片受體廣泛分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，包括μ、κ、δ、σ4 個亞型。目前廣泛使用的嗎啡、可待因、美沙酮、芬太尼等鎮(zhèn)痛藥均與阿片受體的興奮和上調(diào)相關［16］。但阿片類藥物長期使用副作用明顯，成癮性較高，且多個國家存在濫用阿片類藥物，因此急需更加安全有效的藥物替代［17］。Guo 等［18］發(fā)現(xiàn)在CCI 神經(jīng)病理性疼痛大鼠模型中，阿片受體拮抗劑納洛酮能減輕BMSCs 產(chǎn)生的鎮(zhèn)痛效果或重新引發(fā)痛覺過敏。中樞阿片受體拮抗劑6β 鈉曲醇（6 βnaltrexol，6βNOL）也能減弱BMSCs 的鎮(zhèn)痛效果，提示BMSCs 的抗痛覺過敏作用涉及內(nèi)源性阿片系統(tǒng)。最近的研究發(fā)現(xiàn)BMSCs在內(nèi)源性疼痛調(diào)節(jié)的關鍵部位延髓腹內(nèi)側核（ros?tral ventromedial medulla，RVM）中誘導和選擇性上調(diào)阿片μ 受體（Mu opioid receptor，MOR），并伴有疼痛減輕效應［19］。

4.3 通過細胞外囊泡抑制疼痛細胞外囊泡（ex?tracellular vesicles，EVs），是一組納米級顆粒，可攜帶核酸、蛋白質(zhì)等物質(zhì)。近年來，間充質(zhì)干細胞釋放的細胞外囊泡在多種疾病中展現(xiàn)其強大的治療效果，包括神經(jīng)退行性疾病、糖尿病、神經(jīng)病理性疼痛等［20?23］。細胞外囊泡因具備和干細胞相同甚至更優(yōu)的治療效果而引起專家學者的廣泛關注。研究表明干細胞來源囊泡可緩解神經(jīng)炎癥，調(diào)控炎癥微環(huán)境［24］。Khatab 等［25］發(fā)現(xiàn)在膠原酶Ⅶ關節(jié)內(nèi)注射誘導的小鼠關節(jié)炎模型中，人源BMSCs 和BMSCs培養(yǎng)物致炎側注射均可以在早期即緩解關節(jié)炎炎癥痛，間接佐證BMSCs 可間接通過釋放囊泡發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用。Teng 等［26］也發(fā)現(xiàn)在大鼠背根神經(jīng)節(jié)慢性壓迫模型（chronic compression of dorsal root gan?glion，CCD）中，BMSCs 鞘內(nèi)注射能顯著緩解疼痛，但BMSCs 局限于注射部位，說明BMSCs 可能通過釋放胞內(nèi)物質(zhì)如囊泡、外泌體等間接治療疼痛。

5 BMSCs 的臨床應用現(xiàn)狀及局限

BMSCs 自身具有許多優(yōu)勢，它源自于自體，使用不受倫理學的限制，能夠逃避自身的免疫攻擊，且取材容易，體外擴增方便，單次注射即可很好緩解疼痛。目前BMSCs 治療骨關節(jié)炎已經(jīng)應用于Ⅰ/Ⅱa 臨床實驗且效果顯著，僅少數(shù)人出現(xiàn)注射后疼痛，其余均能獲得在注射后6 個月達到良好的疼痛治療效果［27?29］。但目前臨床上尚未推薦使用BM?SCs 作為藥物替代治療手段。原因眾多，首先，輸注BMSCs 的劑量、途徑及移植時機差異等均可能導致臨床治療的效果差異。目前的研究表明，BMSCs 可以通過靜脈注射、關節(jié)內(nèi)注射、鞘內(nèi)注射、腹腔內(nèi)注射等途徑進入體內(nèi)，在趨化因子作用下，BMSCs 可以自主進入“危險地帶”，但植入效率不高。以靜脈注射為例，BMSCs 通常需要經(jīng)過肺組織的首過效應，此途徑除了會減少移植的細胞數(shù)量，同時還會增加肺的工作負擔，增加肺損傷的概率。而關節(jié)內(nèi)、鞘內(nèi)、腹腔注射等雖然能進行點對點的靶位治療，但BMSCs 的存活率并不高，與局部環(huán)境的pH、滲透壓及組織成分不同相關。其次，BMSCs 體內(nèi)監(jiān)測及移植成功評判標準是臨床應用的又一難題，目前關于BMSCs 的體內(nèi)示蹤包括：熒光蛋白標記示蹤法；熒光染料標記示蹤法；核酸標記法；熒光原位雜交；磁共振對比增強劑標記示蹤法；量子點（quan?tum dots，QDs）標記示蹤法及代謝顯像等。這些方法應用實驗動物體內(nèi)尚可，但應用于人體存在對人體的毒副作用、倫理學限制等問題?？傊?，雖然BMSCs 在動物實驗中取得了良好的效果，但應用于人體仍然需要較長的前期準備。

盡管BMSCs 治療慢性疼痛挑戰(zhàn)巨大，但前景巨大，從長遠來看，BMSCs 治療慢性疼痛彌補了傳統(tǒng)疼痛治療方法的缺陷。不會造成因多次聯(lián)合用藥而帶給患者的毒副作用，且目前已有研究證明BMSCs 的培養(yǎng)上清也能發(fā)揮抗炎鎮(zhèn)痛的作用，無細胞治療也成為可能。雖然目前BMSCs 安全的應用于臨床仍然有許多的路要走，但有希望成為未來治療甚至治愈慢性疼痛的新契機。