间充质干细胞修复大动物模型脊髓损伤疗效评价的Meta分析

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2183

中国组织工程研究 ›› 2021, Vol. 25 ›› Issue (7): 1142-1148.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2183

• 干细胞循证医学 evidence-based medicine of stem cells • 上一篇

间充质干细胞修复大动物模型脊髓损伤疗效评价的Meta分析

孔德胜1，2，何晶晶1，2，冯宝峰1，2，郭瑞云1，2，Asiamah Ernest Amponsah1，2，吕飞1，2，张舒涵1，2，张晓琳3，马隽1，2，4，崔慧先1，2，4

1河北医科大学-爱尔兰国立高威大学干细胞研究中心，河北省石家庄市 050017；2河北省干细胞医学转化工程研究中心，河北省石家庄市 050017；河北医科大学，3流行病与卫生统计学教研室，4解剖教研室，河北省石家庄市 050017

收稿日期:2020-04-20 修回日期:2020-04-23 接受日期:2020-05-28 出版日期:2021-03-08 发布日期:2020-12-09
通讯作者: 马隽，博士，副教授，河北医科大学-爱尔兰国立高威干细胞研究中心，河北省干细胞医学转化工程研究中心，河北医科大学解剖教研室，河北省石家庄市 050017 崔慧先，博士，教授，河北医科大学-爱尔兰国立高威干细胞研究中心，河北省干细胞医学转化工程研究中心，河北医科大学解剖教研室，河北省石家庄市 050017
作者简介:孔德胜，女，1989 年生，河北省邢台市人，汉族，河北医科大学博士后，主要从事干细胞对神经系统损伤修复的研究。
基金资助:
河北省高层次人才资助项目(B2019005009)；国家自然科学基金青年项目(81801278)；河北省自然科学基金面上项目(H2019206637)

Efficacy of mesenchymal stem cells in the spinal cord injury of large animal models: a meta-analysis

Kong Desheng1, 2, He Jingjing1, 2, Feng Baofeng1, 2, Guo Ruiyun1, 2, Asiamah Ernest Amponsah1, 2, Lü Fei1, 2, Zhang Shuhan1, 2, Zhang Xiaolin3, Ma Jun1, 2, 4, Cui Huixian1, 2, 4

1Hebei Medical University-National University of Ireland Galway Stem Cell Research Center, Shijiazhuang 050017, Hebei Province, China; 2Hebei Research Center for Stem Cell Medical Translational Engineering, Shijiazhuang 050017, Hebei Province, China; 3Department of Epidemiology and Health Statistics, 4Department of Anatomy, Hebei Medical University, Shijiazhuang 050017, Hebei Province, China

Received:2020-04-20 Revised:2020-04-23 Accepted:2020-05-28 Online:2021-03-08 Published:2020-12-09
Contact: Ma Jun, MD, Associate professor, Hebei Medical University-National University of Ireland Galway Stem Cell Research Center, Shijiazhuang 050017, Hebei Province, China; Hebei Research Center for Stem Cell Medical Translational Engineering, Shijiazhuang 050017, Hebei Province, China; Department of Anatomy, Hebei Medical University, Shijiazhuang 050017, Hebei Province, China Cui Huixian, MD, Professor, Hebei Medical University-National University of Ireland Galway Stem Cell Research Center, Shijiazhuang 050017, Hebei Province, China; Hebei Research Center for Stem Cell Medical Translational Engineering, Shijiazhuang 050017, Hebei Province, China; Department of Anatomy, Hebei Medical University, Shijiazhuang 050017, Hebei Province, China
About author:Kong Desheng, MD, Hebei Medical University-National University of Ireland Galway Stem Cell Research Center, Shijiazhuang 050017, Hebei Province, China; Hebei Research Center for Stem Cell Medical Translational Engineering, Shijiazhuang 050017, Hebei Province, China
Supported by:
the High-Level Talent Funding Project in Hebei Province, No. B2019005009; the Youth Program of National Natural Science Foundation of China, No. 81801278; the General Program of Natural Science Foundation of Hebei Province, No. H2019206637

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
脊髓损伤：是一类常见中枢神经系统疾病，由于损伤后轴突再生功能障碍，可导致神经功能的毁灭性永久性丧失，从而造成大脑与身体的“连接中断”，最常见的临床症状表现为肢体瘫痪。迄今为止，脊髓损伤的疗效不佳，亟待探索有效新疗法。
间充质干细胞：可从多种祖细胞组织，如骨髓、骨骼肌、脂肪组织、脐带、胎盘和羊膜中分离，较其他类型体细胞更易获得，被认为是一种最具潜力的细胞治疗来源。由于间充质干细胞具备低伦理争议、增殖迅速、高生存力、高活力等细胞特性，同时具有神经分化潜能，并且可以通过旁分泌途径分泌生长因子，提示其可作为未来脊髓损伤临床治疗的最佳优势选择之一。

目的：间充质干细胞移植作为具有发展前景的脊髓损伤治疗方法之一，目前大多集中于小动物模型相关研究，大动物实验开展较少，并且对干细胞的种类选择与治疗效果仍存在争议。文章通过Meta分析间充质干细胞对大动物模型脊髓损伤相关指标的影响，评价其对脊髓损伤修复的作用。
方法：计算机检索PubMed、Cochrane、OVID、Web of Science和中国知网，检索时限从建库起至2019年12月，收集关于间充质干细胞治疗大动物脊髓损伤的系列研究。由2位研究者按照纳入标准独立完成文献筛选、资料提取及方法学质量评价，采用Stata16.0进行Meta分析。
结果：最终10篇文献纳入研究，Meta分析结果显示：①间充质干细胞可显著改善脊髓损伤后运动功能[I2=97.73%，MD=3.94，95%CI (2.15，5.72 )，P < 0.01]，并根据细胞来源、观察时间、移植时机、移植方式和移植类型分不同进行亚组分析：骨髓间充质干细胞组、非骨髓间充质干细胞组、短时间观察组(<2个月)、长时间观察组(≥2个月)、急性期移植组、非急性期移植组、单纯细胞移植组、异种移植组的运动评分明显高于对照组(P < 0.01)；而支架复合移植组运动评分相较对照组，差异无显著性意义(P > 0.05)；②间充质干细胞治疗组的损伤面积明显小于对照组[I2=98.05%，MD=-1.00，95%CI (-1.95，-0.04 )，P=0.04]；③间充质干细胞治疗组与对照组之间胶质纤维酸性蛋白相对表达量差异无显著性意义[I2=99.48%，MD=80.61，95%CI (-27.48，188.70 )，P=0.14]。
结论：间充质干细胞移植治疗对大动物脊髓损伤的运动功能和损伤修复有明显改善作用，且安全性较高。受纳入文献质量的限制，以上结论需更高质量、更大样本的随机对照实验加以验证。

https://orcid.org/0000-0003-0135-3396(孔德胜)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

关键词: 干细胞, 间充质干细胞, 脊髓损伤, 大动物, 实验, 运动功能, 蛋白, Meta分析

Abstract: OBJECTIVE: Mesenchymal stem cells transplantation is a promising treatment for spinal cord injury. Most of studies focused on small animal models. In large animal experiments, there are still controversies in selection of stem cells and therapeutic effect. This article analyzed the effects of mesenchymal stem cells on related indicators of spinal cord injury in large animal models and evaluated their effects on spinal cord injury repair.
METHODS: PubMed, Cochrane, OVID, Web of Science and CNKI databases were retrieved before December 2019. A series of studies on the treatment of spinal cord injury in large animal models by mesenchymal stem cells were collected. According to the inclusion criteria, two researchers independently completed literature screening, data extraction and methodological quality evaluation, and meta-analysis was conducted with Stata16.0.
RESULTS: A total of 10 articles were included. The results of meta-analysis showed that: (1) Mesenchymal stem cells could significantly improve motor function after spinal cord injury [I2=97.73%, MD=3.94, 95%CI (2.15, 5.72), P < 0.01]. Based on cell source, observation time, intervention phase, transplantation mode and graft type subgroup analysis showed that motor scores of bone marrow mesenchymal stem cells group, non-bone marrow mesenchymal stem cells group, short-term observation (< 2 months) group, long-term observation (≥ 2 months) group, acute stage group, non-acute stage group, cells group and allograft group were significantly higher than those of control group (P < 0.01). There was no significant difference in motor score between scaffold group and control group (P > 0.05). (2) The injury size in mesenchymal stem cells treatment group was significantly smaller than that in the control group [I2=98.05%, MD=-1.00, 95%CI (-1.95, -0.04), P=0.04]. (3) There was no significant difference in the relative expression of glial fibrillary acidic protein between the mesenchymal stem cells treatment group and the control group [I2=99.48%, MD=80.61, 95%CI (-27.48, 188.70), P=0.14].
CONCLUSION: Mesenchymal stem cells transplantation has a significant improvement on the motor function and injury repair of spinal cord injury in large animals, and the security is high. Due to the limitation of the quality of the included literature, the above conclusions need to be validated by high-quality and large-sample randomized controlled trials.

Key words: stem cells, mesenchymal stem cells, spinal cord injury, large animals, experiment, motor function, protein, meta-analysis

中图分类号:

孔德胜, 何晶晶, 冯宝峰, 郭瑞云, Asiamah Ernest Amponsah, 吕飞, 张舒涵, 张晓琳, 马隽, 崔慧先. 间充质干细胞修复大动物模型脊髓损伤疗效评价的Meta分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1142-1148.

Kong Desheng, He Jingjing, Feng Baofeng, Guo Ruiyun, Asiamah Ernest Amponsah, Lü Fei, Zhang Shuhan, Zhang Xiaolin, Ma Jun, Cui Huixian. Efficacy of mesenchymal stem cells in the spinal cord injury of large animal models: a meta-analysis[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2021, 25(7): 1142-1148.

图/表（结果） 7

2.1 检索结果分析根据检索策略，共检索出相关文献542篇，通过
NoteExpress 软件排除重复文献44篇，剩下的文献通过阅读题目、摘要和全文，排除不符合要求文献488篇，最终纳入文章10篇[10-19]，详见图1。

2.2 基线分析及质量评价共纳入10个研究，共108只动物，治疗组61只，对照组47只。8个研究对象为比格
犬[10-12，14-18]，其余2个研究对象分别为小型猪和恒河猴[13，19]，均为大动物脊髓损伤模型，3个研究运用脂肪间充质干细胞，1个研究运用脐带间充质干细胞，其余6个研究运用骨髓间充质干细胞，纳入研究的基线特征见表1，根据SYRCLE动物实验偏倚风险评估工具进行质量评价，见表2。

2.3 Meta分析结果
2.3.1 运动功能的Meta分析 5个研究报告了脊髓损伤后间充质干细胞对大动物运动功能的影响[10-12，16，18]，运用Olby评分表进行评价，其中1个研究包含自体移植和异体移植2个实验
组[18]，因此对运动功能的分析包括6个研究，合计标本量为84只动物，实验组和对照组各42只。各研究结果之间异质性较高，选择随机效应模型，结果显示间充质干细胞治疗组的运动评分明显高于对照组[I2=97.73%，MD=3.94，95%CI (2.15，5.72 )，P < 0.01]，见图2。根据不同细胞来源、观察时间、移植时机、移植方式和移植类型分不同的亚组进行分析。结果显示：①在细胞来源方面，骨髓间充质干细胞和非骨髓间充质干细胞来源组的运动评分均明显高于对照组，差异有显著性意义，MD=4.23和3.58，95%CI分别为1.53-6.93，0.84-6.33；②在观察时间方面，短时间观察(< 2个月)和长时间观察(≥2个月)的间充质干细胞治疗组的运动功能评分均高于对照组；③在大动物模型急性期进行移植组运动评分高于对照组[MD=3.09，95%CI (0.59-5.59)，P < 0.01]，同样，在非急性期移植组也有相似结果，运动评分明显高于对照组[MD=4.55，95%CI (1.91-7.19)，P < 0.01]；④与支架复合移植组运动评分相较对照组，差异无显著性意义[MD=2.64，95%CI (0.88-4.41)，P=0.10]，而单纯细胞移植组的运动评分明显高于对照组[MD=4.35，95%CI(1.98-6.72)，P < 0.01]；⑤在移植类型方面，因5个研究为异种移植，异种移植组的运动评分高于对照组[MD=4.28，95%CI (2.30-6.26)，P < 0.01]，而同种移植只有1项研究，无其他统计结果。具体数据详见表3。

2.3.2 损伤部位大小的Meta分析 5个研究报告了造模后间充质干细胞对大动物模型脊髓损伤部位大小的影
响[13-15，18-19]，合计标本量为54只动物，实验组为29只，对照组25只。各研究结果之间异质性较高，选择随机效应模型，结果显示间充质干细胞治疗组的损伤尺寸明显小于对照组[I2=98.05%，MD=-1.00，95%CI (-1.95，-0.04 )，P=0.04]，见图3。

2.3.3 胶质纤维酸性蛋白表达水平的Meta分析 4个研究报告了间充质干细胞对大动物脊髓损伤后组织中胶质纤维酸性蛋白的表达[12，14-16]，运用Western blot或PCR检测损伤部位中胶质纤维酸性蛋白的相对表达量。合计标本量为30只动物，实验组和对照组分别为15只。各研究结果之间异质性较高，选择随机效应模型，结果显示间充质干细胞治疗组与对照组之间胶质纤维酸性蛋白相对表达量差异无显著性意义[I2=99.48%，MD=80.61，95%CI (-27.48，188.70 )，P=0.14]，见图4。 2.3.4 发表偏倚的检测运动功能分析中纳入6个研究，发表偏倚检验结果：t=0.60，P=0.546，不存在发表偏倚；损伤部位大小分析中纳入5个研究，发表偏倚检验结果：t=-3.3，P=0.046，存在发表偏倚；胶质纤维酸性蛋白表达水平分析中纳入4个研究，发表偏倚检验结果：t=-0.81，P=0.501，不存在发表偏倚。
2.3.5 敏感性分析对异质性大的结局指标通过逐一删除研究、转换效应模型等方法进行敏感性分析，I2差别不明显，考虑与研究纳入模型的疾病严重程度、方法学等方面相关。

参考文献

[1] BADHIWALA JH, WILSON JR, FEHLINGS MG. Global burden of traumatic brain and spinal cord injury. Lancet Neurol. 2019;18(1): 24-25.
[2] GBD 2016 TRAUMATIC BRAIN INJURY AND SPINAL CORD INJURY COLLABORATORS. Global, regional, and national burden of traumatic brain injury and spinal cord injury, 1990-2016: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2016. Lancet Neurol. 2019;18(1):56-87.
[3] 刘克勋,霍洪军,赵岩,等. 间充质干细胞移植治疗脊髓损伤的进展及发展趋势[J]. 中国组织工程研究,2018,22(21): 3410-3416.
[4] NITZSCHE F, MÜLLER C, LUKOMSKA B, et al. Concise Review: MSC Adhesion Cascade-Insights into Homing and Transendothelial Migration. Stem Cells. 2017;35(6): 1446-1460.
[5] MUKHAMEDSHINA YO, AKHMETZYANOVA ER, KOSTENNIKOV AA, et al. Adipose-Derived Mesenchymal Stem Cell Application Combined With Fibrin Matrix Promotes Structural and Functional Recovery Following Spinal Cord Injury in Rats. Front Pharmacol. 2018;9:343.
[6] COFANO F, BOIDO M, MONTICELLI M, et al. Mesenchymal Stem Cells for Spinal Cord Injury: Current Options, Limitations, and Future of Cell Therapy. Int J Mol Sci. 2019;20(11):2698.
[7] KWON BK, STREIJGER F, HILL CE, et al. Large animal and primate models of spinal cord injury for the testing of novel therapies. Exp Neurol. 2015;269:154-168.
[8] ALIZADEH A, DYCK SM, KARIMI-ABDOLREZAEE S. Traumatic Spinal Cord Injury: An Overview of Pathophysiology, Models and Acute Injury Mechanisms. Front Neurol. 2019;10:282.
[9] HOOIJMANS CR, ROVERS MM, DE VRIES RB, et al. SYRCLE’s risk of bias tool for animal studies. BMC Med Res Methodol. 2014;14:43.
[10] WU GH, SHI HJ, CHE MT, et al. Recovery of paralyzed limb motor function in canine with complete spinal cord injury following implantation of MSC-derived neural network tissue. Biomaterials. 2018;181: 15-34.
[11] LIU D, LI X, XIAO Z, et al. Different functional bio-scaffolds share similar neurological mechanism to promote locomotor recovery of canines with complete spinal cord injury. Biomaterials. 2019;214:119230.
[12] KIM Y, JO SH, KIM WH, et al. Antioxidant and anti-inflammatory effects of intravenously injected adipose derived mesenchymal stem cells in dogs with acute spinal cord injury. Stem Cell Res Ther. 2015;6:229.
[13] ZURITA M, VAQUERO J, BONILLA C, et al. Functional recovery of chronic paraplegic pigs after autologous transplantation of bone marrow stromal cells. Transplantation. 2008;86(6):845-853.
[14] LEE SH, KIM Y, RHEW D, et al. Effect of the combination of mesenchymal stromal cells and chondroitinase ABC on chronic spinal cord injury. Cytotherapy. 2015;17(10): 1374-1383.
[15] PARK SS, LEE YJ, LEE SH, et al. Functional recovery after spinal cord injury in dogs treated with a combination of Matrigel and neural-induced adipose-derived mesenchymal Stem cells. Cytotherapy. 2012;14(5):584-597.
[16] PARK SS, BYEON YE, RYU HH, et al. Comparison of canine umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cell transplantation times: involvement of astrogliosis, inflammation, intracellular actin cytoskeleton pathways, and neurotrophin-3. Cell Transplant. 2011;20(11-12):1867-1880.
[17] GABR H, EL-KHEIR WA, FARGHALI HA, et al. Intrathecal Transplantation of Autologous Adherent Bone Marrow Cells Induces Functional Neurological Recovery in a Canine Model of Spinal Cord Injury. Cell Transplant. 2015;24(9):1813-1827.
[18] JUNG DI, HA J, KANG BT, et al. A comparison of autologous and allogenic bone marrow-derived mesenchymal stem cell transplantation in canine spinal cord injury. J Neurol Sci. 2009;285(1-2):67-77.
[19] 刘晓刚,邓宇斌,蔡辉,等. 控释胶质细胞源性神经营养因子与骨髓间充质干细胞源神经元样细胞移植可减少脊髓损伤后空洞形成[J].中国组织工程研究,2013,17(1):68-73.
[20] BASSO DM, FISHER LC, ANDERSON AJ, et al. Basso Mouse Scale for locomotion detects differences in recovery after spinal cord injury in five common mouse strains. J Neurotrauma. 2006;23(5):635-659.
[21] BASSO DM, BEATTIE MS, BRESNAHAN JC. A sensitive and reliable locomotor rating scale for open field testing in rats. J Neurotrauma. 1995;12(1):1-21.
[22] YANG Z, WANG KK. Glial fibrillary acidic protein: from intermediate filament assembly and gliosis to neurobiomarker. Trends Neurosci. 2015;38(6):364-374.
[23] ROPPER AE, THAKOR DK, HAN I, et al. Defining recovery neurobiology of injured spinal cord by synthetic matrix-assisted hMSC implantation. Proc Natl Acad Sci U S A. 2017;114(5):E820-E829.
[24] NAKAJIMA H, UCHIDA K, GUERRERO AR, et al. Transplantation of mesenchymal stem cells promotes an alternative pathway of macrophage activation and functional recovery after spinal cord injury. J Neurotrauma. 2012;29(8):1614-1625.
[25] SHIUE SJ, RAU RH, SHIUE HS, et al. Mesenchymal stem cell exosomes as a cell-free therapy for nerve injury-induced pain in rats. Pain. 2019;160(1):210-223.
[26] ABBASZADEH HA, NIKNAZAR S, DARABI S, et al. Stem cell transplantation and functional recovery after spinal cord injury: a systematic review and meta-analysis. Anat Cell Biol. 2018;51(3):180-188.
[27] FU H, HU D, ZHANG L, et al. Efficacy of Oligodendrocyte Progenitor Cell Transplantation in Rat Models with Traumatic Thoracic Spinal Cord Injury: A Systematic Review and Meta-Analysis. J Neurotrauma. 2018;35(21):2507-2518.
[28] PAPA S, VISMARA I, MARIANI A, et al. Mesenchymal stem cells encapsulated into biomimetic hydrogel scaffold gradually release CCL2 chemokine in situ preserving cytoarchitecture and promoting functional recovery in spinal cord injury. J Control Release. 2018;278:49-56.
[29] SUN G, LI G, LI D, et al. hucMSC derived exosomes promote functional recovery in spinal cord injury mice via attenuating inflammation. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2018;89:194-204.
[30] RYU HH, KANG BJ, PARK SS, et al. Comparison of mesenchymal stem cells derived from fat, bone marrow, Wharton’s jelly, and umbilical cord blood for treating spinal cord injuries in dogs. J Vet Med Sci. 2012;74(12):1617-1630.
[31] YOUSEFIFARD M, NASSERI MALEKI S, ASKARIAN-AMIRI S, et al. A combination of mesenchymal stem cells and scaffolds promotes motor functional recovery in spinal cord injury: a systematic review and meta-analysis. J Neurosurg Spine. 2019;32(2):269-284.
[32] 潘晓明,吴玲玲,陈浩浩,等. 脐带间充质干细胞移植对脊髓损伤小鼠运动功能的修复和镇痛作用[J]. 解剖学杂志, 2020,43(1):3-9.
[33] KRUPA P, VACKOVA I, RUZICKA J, et al. The Effect of Human Mesenchymal Stem Cells Derived from Wharton’s Jelly in Spinal Cord Injury Treatment Is Dose-Dependent and Can Be Facilitated by Repeated Application. Int J Mol Sci. 2018;19(5):1503.
[34] LI G, CHE MT, ZHANG K, et al. Graft of the NT-3 persistent delivery gelatin sponge scaffold promotes axon regeneration, attenuates inflammation, and induces cell migration in rat and canine with spinal cord injury. Biomaterials. 2016;83:233-248.
[35] TAKAHASHI A, NAKAJIMA H, UCHIDA K, et al. Comparison of Mesenchymal Stromal Cells Isolated from Murine Adipose Tissue and Bone Marrow in the Treatment of Spinal Cord Injury. Cell Transplant. 2018; 27(7):1126-1139.
[36] MUNISWAMI DM, KANTHAKUMAR P, KANAKASABAPATHY I, et al. Motor Recovery after Transplantation of Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells in Rat Models of Spinal Cord Injury. Ann Neurosci. 2019; 25(3):126-140.
[37] LIU AM, CHEN BL, YU LT, et al. Human adipose tissue- and umbilical cord-derived stem cells: which is a better alternative to treat spinal cord injury? Neural Regen Res. 2020;15(12):2306-2317.
[38] TIAN DZ, DENG D, QIANG JL, et al. Repair of spinal cord injury in rats by umbilical cord mesenchymal stem cells through P38MAPK signaling pathway. Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2019;23(3 Suppl):47-53.

引言

脊髓损伤是由外界直接或间接因素导致的，在损害的相应节段出现运动、感觉丧失和肌张力异常及病理反射等异常改变，给患者及其整个家庭带来极其沉重的精神心理及经济压力[1]。
权威研究报道，2016年全球脊髓损伤患者新增27 000 000例，国内新增脊髓损伤患者4 339 654例，主要由于高处坠落和交通意外造成[2]。目前脊髓损伤的常规治疗方法主要有手术治疗、牵引固定非手术治疗、激素神经营养物质等药物治疗，但是效果不佳。那么，如何实现神经轴突的再生和脊髓功能的重建，仍是脊髓损伤治疗中面临的最大挑战。近年来，以干细胞为代表的细胞生物技术在脊髓损伤修复中发挥巨大作用，具有独特优势，引发科研人员与医务工作者的广泛关注，已经开展大量临床前实验。中国已有3个临床备案和4个中国临床中心注册的干细胞治疗脊髓损伤项目，其干细胞种类均为间充质干细胞，间充质干细胞治疗脊髓损伤表现出了巨大的潜力和应用前景，为脊髓损伤患者的运动、感觉功能重建带来了新的曙光。
间充质干细胞是目前最具有应用前景的一类干细胞，自体/异体移植免疫排异反应极低，并且制备技术成熟、生产监管要求明确。间充质干细胞具有多种生物学功能和广泛的组织再生修复潜能[3]，可以归巢迁移到损伤区域并与受损组织结合[4]，通过分泌各种神经营养因子、细胞因子和/或通过靶细胞上的特定受体激活信号通路，介导免疫调节、抗凋亡和抗炎作用。多项研究证实间充质干细胞具有促进脑和脊髓神经组织再生能力，支持间充质干细胞具有治疗神经退行性疾病和创伤性脑脊髓损伤的潜力[5-6]。
目前，间充质干细胞疗法的临床前研究通常使用小型实验动物(大鼠、小鼠)作为模型，检测受损组织的结构和功能恢复情况。然而，小动物和人类种属差异大，小动物实验结果不能准确反映与预测人类研究结果，因而对临床试验的支撑、指导效果不甚理想[7]。因此，科研人员将目光转向非人灵长类动物和其他大型动物(如猪、狗和猴)，将其作为中间临床前模型，承启啮齿类小动物模型结果与人类临床试验，期待获得更为准确的实验数据支持，研发更有效的治疗方法，为揭示疾病机制、药物开发、生物组织工程以及电生理和康复研究提供更广阔的平台[8]。因此，该研究筛选了应用大动物模型开展间充质干细胞治疗脊髓损伤的相关文献，并在此基础上进行数据提取、结果评价和Meta分析。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

材料方法

1.1 文献检索计算机检索PubMed、Cochrane、OVID、Web of Science和中国知网，检索时限从建库起至2019年12月，检索关于间充质干细胞治疗大动物脊髓损伤的系列研究。采取主题词与自由词组合的方式检索，PubMed英文检策略：((myelopathy, traumatic) OR (injuries, spinal cord) OR (post-traumatic myelopathy) OR (spinal cord contusion) OR (spinal cord laceration) OR (spinal cord transection) OR (spinal cord trauma) OR (contusion, spinal cord) OR (contusions, spinal cord) OR (cord contusion, spinal) OR (cord contusions, spinal) OR (cord injuries, spinal) OR (cord injury, spinal) OR (cord
laceration, spinal) OR (cord lacerations,
spinal) OR (cord transection, spinal) OR (cord transections, spinal) OR (cord
trauma, spinal) OR (cord traumas, spinal) OR (injury, spinal cord) OR (laceration, spinal cord) OR (lacerations, spinal cord) OR (myelopathies, post-traumatic) OR (myelopathies, traumatic) OR (myelopathy,
post-traumatic) OR (post traumatic
myelopathy) OR (post-traumatic
myelopathies) OR (spinal cord contusions) OR (spinal cord injury) OR (spinal cord laceration) OR (spinal cord transections) OR (spinal cord traumas) OR (transection, spinal cord) OR (transections, spinal cord) OR (trauma, spinal cord) OR (traumas,
spinal cord) OR (traumatic myelopathies) OR (traumatic myelopathy)) and ((MSC) OR (mesenchymal stem cell)) and ((swine) OR (monkey) OR (canine) OR (dog) OR
(primate) or (pig))；中文检索词：
“脊髓损伤”“间充质干细胞”“猪”“狗”“犬”“猴”。
1.2 纳入与排除标准
1.2.1 研究类型随机对照实验
(randomized controlled trials，RCTs)或半随机对照实验(quasi-RCTs)，发表语种为中文或者英文，无论是否使用盲法。
1.2.2 纳入标准研究对象为脊髓损伤的大动物模型，包括犬类、猪、猿类、猴子等。干预措施为实验组采取间充质干细胞治疗，包括骨髓间充质干细胞、脐带间充质干细胞、脂肪间充质干细胞等，对照组采取空白对照、生理盐水或PBS治疗。
1.2.3 排除标准 ①非中英文文献；②重复发表的文献；③只有摘要无全文的文献；④未设置对照组或数据不全；⑤文献统计学方法使用错误；⑥实验动物为非大动物，如小鼠、大鼠、兔等。
1.3 文献质量评价由2名研究者独立按照纳入和排除标准筛选文献，并对纳入研究的基线资料进行提取整理，包括纳入研究的文献题目、第一作者、发表时间、动物种类、干预分组、每组动物例数、研究类型、评价时间、结局指标。文献资料提取完成后由2名研究者交叉核对，对于有分歧的纳入研究，交给第3名研究者协助判定。纳入研究的偏倚风险评价采用SYRCLE动物实验偏倚风险评估工具(SYRCLE’ s risk of bias tool for animal studies)推荐的10个条目进行评价[9]，评估结果以“是”“否”和“不确定”分别代表低偏倚风险、偏倚风险和不确定偏倚风险。
1.4 结局指标有效性指标：①Olby运动评分；②损伤部位面积；③损伤部位胶质纤维酸性蛋白表达。
1.5 统计学分析采用Stata 16.0软件进行数据提取及Meta分析。术后运动评分、损伤部位大小和胶质纤维酸性蛋白的表达量为连续性变量，采用均数差(mean difference，MD)或标准化均数(standard mean difference，SMD)及95%CI表示。采用Q检验和I2值判断研究间异质性，当异质性较小时(P > 0.1，I2 < 50%)，采用固定效应模型；若异质性较大时(P ≤ 0.1，I2 ≥ 50%)采用随机效应模型。P < 0.05时两组间差异有显著性意义。发表偏倚利用基于回归的Egger检验，P ≥ 0.05时，无发表偏倚，同时进行敏感性分析。

讨论

脊髓损伤是脊柱外科一种常见的创伤性疾病，导致神经元死亡、功能性运动和感觉丧失，通常会引起损伤面以下躯体感觉与功能的严重障碍，丧失生活自理能力。脊髓损伤具有发病率高、治愈率低、致残率高、并发症多的特点，给患者、家庭、社会带来沉重的医疗压力与经济负担。脊髓损伤病理生理过程中最关键的阶段是继发性损伤，即随后发生的不受控制的破坏性级联反应，伴随着异常的分子信号、炎症、血管变化和继发性细胞功能障碍。脊髓损伤后的面积或体积可直接代表损伤程度，而脊髓损伤运动功能评分则标志着功能损伤程度，且不同类型动物具有不同的评分系统，如评价小鼠的BMS评分系
统[20]、大鼠的BBB评分系统[21]、大动物的Obly评分等[11]。胶质纤维酸性蛋白基因激活和蛋白诱导在中枢神经损伤和神经退行性变后星形胶质细胞活化中起着重要作用。在创伤性脑损伤和脊髓损伤之后，胶质纤维酸性蛋白及其分解产物迅速释放，使其成为此类神经系统疾病的有力候选生物标记物[22]。
ROPPER等[23]在脊髓损伤后通过免疫荧光和Western blot测量损伤部位胶质纤维酸性蛋白的表达水平，结果显示间充质干细胞和支架组在移植早期可以明显减低胶质纤维酸性蛋白的表达，与损伤部位星形胶质增生状态和严重程度相关。
间充质干细胞的应用是最重要、最有前途的治疗策略之一[6]。在大鼠脊髓损伤模型中，间充质干细胞可促进抑炎型M2巨噬细胞增多，维持促进再生的局部环境，进而促进修复[24]，同时可抑制肿瘤坏死因子α和白细胞介素1β的表达，增强白细胞介素10、脑源性神经营养因子和胶质细胞源性神经营养因子的表达，具有抗炎和营养神经的作用，改善损伤引起的疼痛[25]。
然而，临床前研究主要集中在小动物模型上，大量啮齿类(如大鼠、小鼠)动物实验表明间充质干细胞可以改善脊髓损伤的功能修复[26-32]。虽然啮齿动物是研究脊髓损伤机制和治疗发展的宝贵模型，但大型哺乳动物，特别是非人灵长类动物，与人类的体型、神经解剖学和生理学更为相似，其结果更为可靠。该研究聚焦于大动物脊髓损伤模型，分析间充质干细胞的疗效，为临床转化提供更可靠的依据。实验研究表明，比格犬急性脊髓损伤后给予间充质干细胞治疗，免疫荧光发现间充质干细胞可分化为NF160和 NeuN阳性的神经元细胞，进而提高运动评分，改善运动功能[30]。
共纳入10个研究进行Meta分析，以运动评分、损伤部位面积和胶质纤维酸性蛋白的表达水平作为评价指标。在运动功能修复方面，结果显示间充质干细胞可以明显提高脊髓损伤后运动评分[95%CI (2.15，5.72 )，P < 0.01]，这与既往在小动物实验的结果一致。这可能与间充质干细胞释放各种神经营养因子有关，提供适当的微环境，从而促进功能恢复，绝大多数研究表明间充质干细胞能在一定程度上改善运动功能。根据不同细胞来源分类进行亚组分析表明无论骨髓间充质干细胞或非骨髓间充质干细胞均可改善运动功能，但二者功能评分的95%CI相近[ (1.53-6.93) vs. (0.84-6.33)]。有研究将脂肪间充质干细胞和骨髓间充质干细胞移植治疗中、重度小鼠脊髓损伤模型，结果显示在中度损伤模型中，脂肪间充质干细胞促进CD31阳性血管内皮细胞增殖，PKC阳性皮质脊髓束轴突增多，进而增加神经保护作用，促进功能恢复，并且优于骨髓间充质干细胞；而2种干细胞在重度损伤模型治疗中没有明显作用[33]。RYU等[30]将来源于脂肪、骨髓、华通胶的间充质干细胞用于治疗比格犬脊髓损伤，结果显示不同来源间充质干细胞对运动功能均有改善，明显优于对照组，并且脐带间充质干细胞具有更明显的神经保护作用和炎症抑制作用。在移植时机亚组中，间充质干细胞对急性期和非急性期脊髓损伤都有良好的作用，在非急性期的优势更为明显，这可能是在脊髓损伤的继发损伤中，间充质干细胞发挥了更大的作用[8]。此外，该研究显示单纯细胞移植治疗对运动功能的修复作用更优，与LI等[34]认为干细胞复合胶原支架效果更佳不符。这可能与造模方式有关，复合支架移植组多为脊髓横断法造模，脊髓损伤较重，而单纯移植组多为脊髓压迫或钳夹法造模，需更多相关研究证实。
在对局部脊髓损伤部位的修复作用分析中，结果显示间充质干细胞可明显促进损伤修复，减少损伤面积[95%CI (-1.95，-0.04 )，P=0.04]，这一结果与运动功能的改善相一致。间充质干细胞移植后可减少损伤部位炎性因子的表达和增加神经营养因子的表达[35]，MUNISWAMI等[36]发现间充质干细胞移植后可表达多类神经细胞标记物，如MAP2、NF、NeuN，从而向神经方向分化，这些作用都可促进损伤修复，减小损伤面积。胶质纤维酸性蛋白为炎症引发反应性星形胶质细胞增多的标志物，间充质干细胞注射可以减少损伤部位胶质纤维酸性蛋白的表达[25，37-38]，在大鼠脊髓损伤模型中给予人间充质干细胞和支架治疗组的表达量最低[23]。KRUPA等[33]研究显示脐带间充质干细胞治疗大鼠脊髓损伤可明显减低胶质纤维酸性蛋白在基因水平的表达，减少胶质瘢痕化。但该研究中间充质干细胞组与对照组相比较，胶质纤维酸性蛋白的表达水平并无明显差异，可能与分析中纳入研究较少有关。
此次研究的不足之处：①目前尚缺乏规范的动物实验Meta分析的质量评价体系，该研究文献质量评价无标准定量；②纳入文献的部分结局指标存在发表偏倚，敏感性分析结果显示模型稳定性稍差，可能由于研究样本量太少所致，若想获得研究结果的可靠性，仍需大样本、高质量的文献研究纳入分析。
综上所述，通过Meta分析表明，间充质干细胞可以有效改善大动物脊髓损伤运动功能，促进损伤部位修复，对进一步开展临床研究有指导意义。基本可以肯定，间充质干细胞在脊髓损伤的治疗中发挥着积极、有效的作用，今后有待开展临床试验对安全性、有效性进行进一步评估。但受纳入研究质量所限，该研究结论尚需更多高质量的研究加以验证。中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

间充质干细胞修复大动物模型脊髓损伤疗效评价的Meta分析

Efficacy of mesenchymal stem cells in the spinal cord injury of large animal models: a meta-analysis

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[1]	蒲锐, 陈子扬, 袁凌燕. 不同细胞来源外泌体保护心脏的特点与效应[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(在线): 1-.
[2]	闵友江, 姚海华, 孙洁, 周璇, 余航, 孙前谱, 洪恩四. 磁共振评价“三通针法”对脊髓损伤患者脑功能的影响[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(在线): 1-8.
[3]	林清凡, 解一新, 陈婉清, 叶振忠, 陈幼芳. 人胎盘源间充质干细胞条件培养液可上调缺氧状态下BeWo细胞活力和紧密连接因子的表达[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(在线): 4970-4975.
[4]	张超, 吕欣. 髋臼骨折固定后的异位骨化：危险因素、预防及其治疗进展[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1434-1439.
[5]	陈俊名, 岳辰, 何沛霖, 张俊涛, 孙墨渊, 刘又文. 髋关节置换与股骨近端防旋髓内钉内固定修复高龄股骨转子间骨折效果的Meta分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1452-1457.
[6]	陈进平, 李奎, 陈骞, 郭浩然, 张映波, 蔚芃. 开放性脊柱手术应用氨甲环酸的疗效及安全性的Meta分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1458-1464.
[7]	胡凯, 乔晓红, 张永红, 王栋, 秦泗河. 空心螺钉和钢板内固定修复移位型跟骨关节内骨折：基于15篇随机对照试验的Meta分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1465-1470.
[8]	黄登承, 王志科, 曹学伟. 体外冲击波疗法治疗中老年膝骨关节炎短期疗效对比的荟萃分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1471-1476.
[9]	蒋红英, 朱亮, 余曦, 黄靖, 向小娜, 兰正燕, 何红晨. 富血小板血浆干预脊髓损伤患者压力性损伤的作用[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1149-1153.
[10]	吴训, 孟娟红, 张建运, 王亮. 浓缩生长因子修复兔髁突全层软骨损伤[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1166-1171.
[11]	申晋波, 张林. 急性力竭运动导致大鼠跟腱微损伤的超微结构变化及机制[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1190-1195.
[12]	李静, 谢建山, 崔慧林, 曹锡梅, 杨艳萍, 李海荣. 不同毛色小鼠背部皮肤中甘油二酯激酶ζ和蛋白激酶CβⅡ的表达和定位[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1196-1200.
[13]	柴乐, 吕建兰, 胡劲涛, 胡华辉, 许庆军, 余进伟, 全仁夫. 诱导急性脊髓损伤模型大鼠炎症反应信号通路的变化[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1218-1223.
[14]	谭婧玉, 刘海文. 成骨细胞特异因子2基因家族的全基因组鉴定、分类及进化分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1243-1248.
[15]	张秀梅, 翟运开, 赵杰, 赵萌. 类器官模型国内外数据库近10年文献研究热点分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1249-1255.