*题目中的干细胞专指间充质干细胞*
尽管新生儿重症监护医学最近取得了进展，但一些新生儿疾病，包括早产儿的支气管肺发育不良（BPD）、严重脑室出血（IVH）、缺氧缺血性脑病（HIE）和坏死性肠炎（NEC），仍然是主要的死亡原因。因此，迫切需要开发新的安全有效的治疗方法来改善这些难治性和破坏性的新生儿疾病。近年来，随着对肺发育、发病和修复机制中的生理作用的深入研究，发现了肺部器官特异性未分化干/祖细胞群体，为再生医学领域的研究打开了新的大门[1]。支气管肺发育不良（BPD）
支气管肺发育不良（BPD）是早产儿的一种慢性肺部疾病，经过补充氧气和机械通气治疗。干细胞疗法被视为预防和治疗BPD的有前途的创新疗法之一[2,3]。肺脏存在的干/祖细胞包括内皮细胞、间充质细胞和上皮细胞。内皮祖细胞通过归巢到损伤部位参与血管修复和再生，以恢复内皮完整性和安全的组织灌注。BPD患儿的脐血中内皮祖细胞的数量下降，这也提示内皮祖细胞的数量减少可能与新生儿BPD的肺血管不成熟有关[4,5]。同样，气管抽吸物中含有脱落的MSC的婴儿比那些气管抽吸物中不含的婴儿更有可能发生BPD，可能在于肺部发育过程中出现了MSC的脱落，导致肺部MSC不能很好地支持肺部的发育[6,7]。但是也有研究显示BPD患儿的脐血中造血干细胞和MSC的数量增多，而且与BPD疾病的严重程度呈正相关，不过BPD患儿脐血里面的粒细胞集落刺激因子（G-CSF）减少[8]。内皮细胞集落形成细胞（ECFC）是具有内在自我更新潜能并能在体内形成新生血管的内皮前体细胞亚群[9,10]，在BPD患儿脐血中的数量较少[4]。相反，ECFC水平高的人不会发生BPD，这表明它在肺血管成熟过程中起着关键作用。肺脏的干/祖细胞群体的功能受损或枯竭可能与BPD的发病机制有关[11]。ECFC在体外对高氧高度敏感，克隆形成能力降低，并丧失其血管生成能力[9]，因此早产儿离开母体的保护后，ECFC在发育分化成熟之前就接受氧疗，很可能加剧了ECFC的丢失[12,13]。新生大鼠慢性高氧导致气管扩大和肺毛细血管丢失，在出生后第4天气管内注射MSC可提高存活率和运动耐量，同时减轻肺泡和肺血管损伤以及肺动脉高压[14,15]。但是氧疗对新生儿也有一定的益处，在高氧诱导的啮齿动物模型中，肺泡Ⅱ型上皮细胞表现出增殖和分化为肺泡Ⅰ型上皮细胞的能力[16]。支气管肺泡细胞是一种肺干细胞，可产生肺泡I型和II型细胞，在BPD的发病中起着关键作用。给与MSC治疗，MSC激活了BPD动物模型中的支气管肺泡细胞，支气管肺泡细胞增殖和分化，进而促进了肺部的发育[17]。出生后第5天的大鼠进行高氧性肺损伤模型，发现MSC对维持肺结构、存活率、炎症反应和胶原生成的作用呈剂量依赖关系[18]。气管内和腹腔内注射MSC均能显著减轻高氧诱导的肺部凋亡细胞数、过氧化物酶活性和IL-6的表达，但气管内注射人脐血来源的MSC比腹腔注射更能有效地减轻新生大鼠高氧性肺损伤[19]。MSC的条件培养液保护肺上皮细胞和微血管内皮细胞免受氧化应激，防止高氧诱导的肺泡发育损害，并通过刺激细支气管肺泡干细胞修复肺[14,15,20]。分离出MSC的外泌体，这些外泌体同样适合治疗肺部疾病[21]。MSC和MSC外泌体可以增加肺中细支气管肺泡干细胞和远端上皮祖细胞的数量，从而在BPD所致的肺泡损伤修复和远端肺细胞上皮的修复中发挥作用[17]。年韩国某团队首次报道对早产儿（25.3±0.9周）进行了MSC治疗BPD的开创性临床研究，在单中心的I期剂量递增临床试验中，评价了单次气管内注射异体脐血来源MSC的安全性和可行性；这些早产儿都在接受持续的呼吸机支持，没有出现临床好转的迹象；刚开始是3例小患儿接受小剂量（1×/kg），随后的6例小患儿接受高剂量（2×/kg）MSC治疗；该治疗耐受性良好，治疗后第7天气管抽吸物中的细胞因子水平显著降低，84天内无任何严重不良反应或剂量毒性[22]。这个临床研究随访2年，在矫正年龄18-24个月时，MSC组的平均体重明显高于对照组；在身高、头围、脑瘫和失明的发生率以及基于贝利婴幼儿发育量表的神经发育结果方面，治疗组和对照组之间没有发现差异[23]。两名患有严重BPD的早产患儿，多次静脉注射异体骨髓来源的MSC；一名是(1.2-13.9)x/kg，每周一次，连续5周；另一名是5x/kg，每周一次，连续3周；虽然两名患儿的肺部炎症减轻，但是患儿均死亡于MSC治疗后的第3周和第6周，其中病理检查显示肺气肿囊状区，细支气管平滑肌肥大，肺泡结构简化，肺泡数减少，间质细胞增生和纤维化[24]。年澳大利亚Monash大学的团队报道了人羊膜MSC治疗6名患有BPD早产儿（出生后36周）的安全性评估结果，在一项单中心、开放标记的I期试验中，静脉输注异体MSC（1×/kg）；因为没处理好细胞成团的问题，所以在第一个婴儿中，在细胞注射过程中出现一过性心肺损害，引起肺栓塞；后续添加了过滤器，降低细胞浓度和细胞输注速度，在随后的5名婴儿中再也没用出现肺栓塞事故[25]。所有5名婴儿都活了2年，全身性发育和智力迟缓，重度听力损失，1名进展为脑瘫[26]。年我国医院开展异体脐带MSC治疗1岁内重度BPD患儿的随机对照剂量爬坡的2期临床研究。计划入组72名患儿，分对照组、MSC低剂量组（2.5x/kg）、MSC高剂量组（5x/kg）；单次MSC静脉注射，随访长达2年，但该项目还没正式招募患儿（NCT）[27]。年报道了美国Rush医院开展和评估脐血来源的MSC治疗12名极低体重BPD早产儿（克-克）的安全性，6名患儿接受低剂量MSC（1x/kg），另6名患儿接受高剂量MSC（2x/kg），均采用气管内注射；12名患者中有8名至少有1次非常常见的并发症，包括动脉导管未闭、腹股沟疝、脓毒症、肺炎、败血症合并脑膜炎、脑室出血继发脑积水、睾丸扭转、肺动脉高压/发育不良，但是都排除了与MSC气管内注射有关；12例患者中有8例出生后给予氢化可的松治疗，其中3例同时接受地塞米松治疗；所有患者均存活至完成84天的随访，但1名患者在出生天时死于肺动脉高压[28]。严重脑室出血（IVH）
超过50%的重度（≥3级）IVH早产儿死亡或发展为出血后脑积水，这需要高达70%的病例进行分流手术[29]。在诱导严重IVH后2天早期进行MSC脑室内注射或者静脉注射，均可以显著减缓脑损伤面积，明显减轻重度IVH大鼠的行为障碍、脑室周围细胞凋亡和星形胶质细胞增生，降低胼胝体厚度和脑髓鞘形成[30-32]；同时上调炎性细胞因子白细胞介素（IL）-1α、IL-1β、IL-6和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）水平[30]。韩国的研究团队为了评估脑室局部注射脐血来源的MSC治疗重度IVH早产儿（26.1±0.7周）的安全性和可行性，研究者进行了I期剂量递增临床试验。前3名患儿接受低剂量（5×/kg）的MSC，后6名患儿接受高剂量（1×/kg）的MSC；接受MSC脑局部注射的IVH患者无死亡，但是8名患儿经过脑局部注射的操作后出现了并发症，包括严重的BPD、脓毒症、坏死性小肠结肠炎、需要手术的早产儿视网膜病变、腹股沟疝和癫痫（研究者认为这些严重并发症与脑局部注射MSC的操作没有直接关系）；这9名患儿经过MSC脑局部注射的治疗后，临床收益不明显[33]。新生儿缺氧缺血性脑病（HIE）
动物模型很好地描述了神经干细胞分化为成熟的髓鞘少突胶质细胞的过程[34]。少突胶质前体细胞是一种高度增殖的细胞群，形成前少突胶质细胞，然后发育成熟为髓鞘少突胶质细胞。前少突胶质细胞是人类胎儿大脑中在30-40周期间占主导地位的少突胶质细胞谱系，它对自由基的损伤非常敏感[35]。这一群祖细胞的破坏会导致脑部成熟和髓鞘的异常，这是早产新生儿弥漫性白质损伤的基础[36]。腹腔注射人脐带MSC显著减少了脑室周围白质软化大鼠的脑内促炎细胞因子的表达，并增加了大脑髓磷脂碱性蛋白阳性区域[37]。目前，尽管中低温是新生儿缺氧缺血性脑病（HIE）唯一的临床治疗方法，但它只有部分有效[38]。早产羊缺氧缺血性损伤和内毒素诱导后，给这些有脑损伤的早产羊注射MSC后，MSC增强了内源性修复，表现为少突胶质细胞增殖增加和髓鞘恢复，同时减少炎症细胞的激活，从而减少早产脑白质损伤[39,40]。MSC同样可以抑制新生儿脑损伤大鼠的脑部星形胶质细胞活化，从而减轻炎症，减少髓鞘的丢失、促进神经发生，也改善了运动行为[41-44]。在大鼠缺氧缺血性脑病模型中，低温联合MSC治疗缺氧缺血性脑病，可以减少巨噬细胞活性和脑脊液中促炎症细胞因子的浓度来，改善了神经功能恢复和减轻了炎症反应[45,46]。美国杜克大学23名缺氧缺血性脑病患儿低温处理的同时，在出生时、出生后24小时、48小时、72小时内接受静脉注射自体脐血有核细胞（多种细胞混合），细胞剂量为(1-5)x/kg，72%的患儿1年后的Bayley评分大于85分[47]。同一个团队随后开展异体脐带来源的MSC治疗6名新生儿缺氧缺血性脑病（1期临床研究），患儿出生后48小时内接受静脉注射2x/kg的脐带MSC，其中3名患儿在2个月后接受第二次相同剂量的脐带MSC治疗；这次静脉回输脐带MSC，安全性很好，没出现不良反应，临床疗效还在观察和评估[48]。日本年报道了一项临床研究的结果，6例新生儿缺氧缺血性脑病患儿在出生的72小时内静脉注射自体脐血有核细胞（多种细胞混合），长大至18个月时，其中的4例患儿的神经功能发育接近正常，而另2例患儿进展为脑瘫[49]。坏死性肠炎（NEC）
坏死性肠炎是导致早产儿发病率和死亡率的主要原因，在过去20年中死亡率保持在20%-30%之间[50]。虽然疾病的确切发病机制尚不清楚，但患坏死性肠炎的婴儿通常早产且出生体重低[51]。坏死性肠炎的幸存者经常会有包括短肠综合征和神经发育延迟在内的长期后遗症[50]。MSC被认为是坏死性肠炎的一种可能的治疗方法。不同来源的MSC在动物模型中对坏死性肠炎的治疗作用相似[52-54]。腹腔注射MSC可显著降低动物模型坏死性肠炎的严重程度，显著减轻组织学损伤和改善肠屏障功能，提高存活率[55]。给健康新生儿大鼠腹腔注射MSC后，3周后MSC迁移到肠（67%）、肺（16%）、肝（25%）和脾（16%）[56]。尽管目前还没有任何针对新生儿坏死性肠炎的MSC治疗的临床试验，MSC或MSC的外泌体，依然可能是治疗坏死性肠炎的一种很有前途的新疗法[57]。小结
十几年前就认识到，患有更严重的肺部疾病的婴儿更有可能出现神经发育不良的风险[58-60]。这两种疾病都发生在炎症环境中，两者的特征都是祖细胞丢失或破坏。因此，MSC因为同时具有减轻新生儿的整体炎症环境和促进内源性祖细胞增殖（修复的能力）的功效[61]，使得MSC治疗成为早产儿疾病的一个有吸引力的选择[62]。MSC治疗新生儿疾病的注射途径包括局部脑室内[30,32]、鼻腔注射[63,64]、气管[19,65]、腹腔内[19,37,64]和全身静脉[31,47,49,65]。尽管MSC的鼻腔输送是微创的，但它并不能减轻新生儿肺损伤[64]。在对MSC在实验性BPD中治疗潜力的系统回顾和荟萃分析中，除鼻腔途径外，所有亚组中MSC的治疗效果均优于对照组[66]。如果还想对鼻腔注射MSC这种途径有更多的了解，请看本