不同途径骨髓间充质干细胞移植后脊髓损伤大鼠运动功能比较的Meta分析*

高中洋 李浩鹏 秦杰 宋辉 贺西京*

不同途径骨髓间充质干细胞移植后脊髓损伤大鼠运动功能比较的Meta分析*

高中洋 李浩鹏 秦杰 宋辉 贺西京*

目的比较静脉移植与局部移植骨髓间充质干细胞(Bone Marrow Stromal Cells,BMSCs)对脊髓损伤大鼠运动功能恢复的效果。方法计算机检索Medline、EMbase、The Cochrane Library(2014年第10期)、中国生物医学文献数据库、万方数据库、中国知网1990～2014年第10期间的静脉移植与局部移植BMSCs治疗脊髓损伤大鼠的随机对照实验。使用RevMan 5.2.0软件进行Meta分析，纳入研究分为脊髓损伤后3天内细胞移植(3天组)和脊髓损伤后7天细胞移植(7天组)2个亚组，对细胞移植后2、4、6周三个时间点的BBB评分进行分析。结果共6篇文献符合纳入标准。Meta分析结果示：细胞移植后2周，3天组静脉与局部移植BBB评分差异无统计学意义(WMD：-1.15[-2.72,0.42]，=0.15)，7天组静脉移植BBB评分低于局部移植，差异有统计学意义(WMD：-1.02[-1.99,-0.05]，＜0.05)；细胞移植后4周，3天组静脉与局部移植BBB评分差异无统计学意义(WMD：-0.26[-2.26,1.74]，=0.80)，7天组静脉移植BBB评分低于局部移植，差异有统计学意义(WMD：-0.96[-1.85,-0.07]，＜0.05)；细胞移植后6周，3天组静脉与局部移植BBB评分差异无统计学意义(WMD：2.56[-4.39,9.51]，=0.47)，7天组静脉移植BBB评分低于局部移植，差异有统计学意义(WMD：-1.72 [-2.71,-0.73]，＜0.05)。结论脊髓损伤后3天内进行BMSCs移植，局部移植和静脉移植对改善大鼠后肢运动功能没有明显区别；脊髓损伤后7天进行移植，局部移植对大鼠后肢运动功能的恢复效果优于静脉移植。

脊髓损伤；骨髓间充质干细胞；局部移植；静脉移植；BBB评分

脊髓损伤(SCI)是威胁人类健康的重大疾病，如何改善脊髓损伤患者的神经功能，提高生活质量，成为医学领域的一大挑战。研究表明细胞移植可通过分化为神经元、分泌神经生长因子等机制来修复损伤脊髓，从而改善神经功能[1,2]。骨髓间充质干细胞(BMSCs)由于其强大的分化潜能、低免疫原性等原因成为研究热点[3]。BMSCs移植途径主要有损伤局部移植和静脉移植两种，局部移植是将BMSCs直接注入脊髓损伤区域附近进行移植，静脉移植是细胞通过血液循环进入损伤区域进行移植[4]。哪一种移植途径能更好的修复损伤脊髓、改善神经功能，尚存在争议。本研究分析两种移植途径对改善SCI大鼠运动功能的效果，从而探讨BMSCs治疗脊髓损伤更加有效的移植方法。

1 资料与方法

1.1 文献检索

通过计算机检索Medline、EMbase、TheCochraneLibrary (2014年第10期)、中国生物医学文献数据库、万方数据库、中国知网1990～2014年第10期间的文献，英文数据库检索词为：bonemarrowstromalcell、mesenchymalstromalcells、spinal cord injury、cell transplantation、transplantation ways；中文数据库检索词为骨髓间充质干细胞、脊髓损伤、细胞移植、移植途径。同时对符合纳入标准文献的参考文献进行人工检索，防止遗漏。以PubMed为例，具体检索策略(见表1)。

表1 PubMed检索策略

1.2 纳入标准

研究设计：随机对照动物实验；研究对象：急性脊髓损伤大鼠；干预措施：至少使用静脉移植和损伤局部移植两种方法进行BMSCs移植；结局指标：包含大鼠BBB评分（Basso Beattie Bresnahan scale,BBB），通过对BBB评分的分析观察大鼠的后肢运动功能[5,6]。

1.3 排除标准

1.4 纳入研究的偏倚分析评价

采用SYRCLE动物实验偏倚风险评估工具评价纳入研究的偏倚风险[7,8]。

1.5 资料提取

由2名研究者分别对纳入研究的相关数据进行提取，提取完成后相互核对。提取的数据有：纳入研究的一般特征，包括研究者姓名、国籍，研究发表时间等；实验组大鼠的基本信息，包括纳入例数，大鼠品种，脊髓损伤模型，脊髓损伤节段等；纳入研究的干预措施，包括细胞移植的时间及方法等；结局指标，包括BBB评分的时间点和分值。

1.6 统计分析

使用RevMan5.2.0软件进行Meta分析。本研究是以不同途径进行间充质干细胞移植后SCI大鼠BBB评分的加权均数差(WMD)作为效应指标，并计算其95%置信区间(CI)。通过2检验进行统计学异质性分析，检验水准设为：为=0.1，同时结合I2判断异质性的大小。若＞0.1且I2＜50%，认为各研究之间异质性小，使用固定效应模型(Fixedeffect model)分析；若≤0.1和/或I2≥50%，在排除临床异质性的前提下，使用随机效应模型(Randomeffectmodel)分析。本研究分为SCI后3天内细胞移植和SCI后7天细胞移植2个亚组，进一步探讨异质性来源。

2 结果

2.1 文献检索结果

1、保证采煤机内、外喷雾水路相互独立，互不影响。确保采煤机内、外喷雾的压力及流量符合要求，使之都能达到良好的喷雾降尘效果。

通过计算机共检索到317篇文献，最终纳入6篇文献[9-14]。这6篇文献发表于2008～2013年间，均为随机对照动物实验。文献筛选流程及结果（见图1）。

图1 文献筛选流程及结果

2.2 纳入研究的基本特征及偏倚分析评价纳入研究的基本特征见表1，偏倚分析评价结果见表2。

表1 纳入研究的基本特征

表2 纳入研究的偏倚分析评价结果

2.3 Meta分析结果

所有纳入研究分为2组，分别为SCI后3天以内进行BMSCs移植（3天组）和SCI后7天进行BMSCs移植（7天组）。对细胞移植后2、4、6三个时间点的BBB评分进行分析。

2.3.1 细胞移植后2周BBB评分

2周时进行BBB评分的共5篇文献[7,9-12]，3天组静脉移植与局部移植BBB评分差异无统计学意义（WMD：-1.15 [-2.72,0.42]，=0.15），I2=82%，亚组内异质性高。7天组静脉移植BBB评分低于局部移植，差异有统计学意义（WMD：-1.02[-1.99,-0.05]，＜0.05），I2=74%，亚组内异质性高。总体上静脉移植BBB评分低于局部移植，差异有统计学意义（WMD：-1.14[-1.82,-0.47]，＜0.05），I2=74%。亚组间无统计学异质性。（如图2）。

2.3.2 细胞移植后4周BBB评分

4周进行BBB评分的共5篇文献[7,8,10-12]，3天组静脉移植与局部移植BBB评分差异无统计学意义（WMD：-0.26 [-2.26,1.74]，=0.80），I2=0%，亚组内无统计学异质性。7天组静脉移植BBB评分低于局部移植，差异有统计学意义（WMD：-0.96[-1.85,-0.07]，＜0.05），I2=93%，亚组内异质性高。总体上静脉移植BBB评分低于局部移植，差异有统计学意义（WMD：-0.87[-1.69,-0.05]，＜0.05），I2=87%。亚组间无统计学异质性。（如图3）。

2.3.3 细胞移植后6周BBB评分

6周进行BBB评分的共3篇文献[7,11,12]，3天组静脉移植与局部移植BBB评分差异无统计学意义（WMD：2.56 [-4.39,9.51]，=0.47）。7天组静脉移植BBB评分低于局部移植，差异有统计学意义（WMD：-1.72[-2.71,-0.73]，＜0.05），I2=88%，亚组内异质性高。总体上静脉移植BBB评分低于局部移植，差异有统计学意义（WMD：-1.64 [-2.64,-0.63]，＜0.05），I2=79%。亚组间统计学异质性较低。（如图4）。

3 讨论

随着社会的发展，交通事故、高空坠落等逐渐增多，脊柱创伤引起的脊髓损伤成为威胁人类健康的重大疾病，严重影响病人的生活质量，给家庭和社会带来沉重的负担[6]。传统的治疗办法为大剂量激素冲击治疗及手术治疗[15]，通过减轻神经水肿及继发损伤来保护神经功能。近年来关于干细胞移植的研究为治疗脊髓损伤提供了新的方向，BMSCs是一类具有高度自我更新和分化潜能的细胞，它可以通过分泌神经生长因子（NGF）、脑源性神经营养因子（BNDF）等促进神经再生，通过抑制免疫减轻炎症反应来减少脊髓空洞及胶质瘢痕的形成，通过调节凋亡蛋白抑制神经元凋亡，通过分化成神经元、胶质细胞来重建神经传导通路，从而达到修复损伤神经，改善神经功能的目的[15-20]。目前BMSCs移植的途径有多种，包括损伤局部移植、静脉移植、经脑脊液移植、腹腔移植等，其中以损伤局部移植和静脉移植的研究最为多见[21]。至于哪种移植途径更加有利于神经功能恢复，尚存争议。

图2 静脉与局部移植BMSCs 2周后大鼠BBB评分比较的Meta分析结果

图3 静脉与局部移植BMSCs 4周后大鼠BBB评分比较的Meta分析结果

图4 静脉与局部移植BMSCs6周后大鼠BBB评分比较的Meta分析结果

目前大多数动物实验中干细胞移植途径为损伤局部移植[22-24]，由于这种方法是将间充质干细胞直接注射在脊髓损伤区域附近，因此到达损伤区域发挥作用的细胞数目较多，这些细胞以簇状分布于损伤脊髓附近，而且不会进入血液循环以及体内其他部位[25]，移植效率较高，同时也更好的促进神经营养因子的分泌和释放，Kim等[9]的研究表明损伤局部移植相比于静脉移植能够更好的促进BNDF和NGF的分泌。然而损伤局部移植的缺点一样明显，特别在临床应用中，病人需要接受椎板切开手术，暴露脊髓，在损伤区附近进行细胞移植，手术创伤、脊髓的二次损伤及术后神经水肿等会再次加重神经功能的损伤，加重症状[22,26]。

相比之下，静脉移植更加方便、安全，不会造成脊髓的二次损害，从而也渐渐受到了研究者的关注。研究表明间充质干细胞可以向损伤部位迁移，这可能是通过SDF-1/CXCR-4的介导[27,28]，急性脊髓损伤后血脑屏障被暂时性的破坏[29]，间充质干细胞可以通过损坏的血脑屏障迁移至脊髓损伤部位[30,31]，然而最终迁移至损伤区的间充质干细胞数量并不多，有研究报道静脉注射移植到达损伤去的间充质干细胞数量明显少于损伤局部移植[22]，这可能由于两方面原因引起：一方面是由于间充质干细胞在血液循环过程中，大量留存在体内器官中，EUN-SUN等人观察到静脉移植的间充质干细胞在脾脏有大量分布[10]；另一方面，间充质干细胞在血液循环过程中暴露于机体的免疫系统，一部分细胞被杀死[22]。由于到达靶点的细胞数量较少，在促进神经营养因子的分泌上也相对较弱。

笔者采用Meta分析的方法，通过严格的纳入与排除标准，纳入了局部和静脉移植BMSCs治疗SCI大鼠的相关研究，通过对移植后大鼠BBB评分的比较，以期得到关于两种移植途径优劣的结论，从而为以后的临床应用提供依据。

本Meta分析结果中，SCI 3天内进行细胞移植，两种移植途径的BBB评分在2、4、6周时的差异无统计学意义（=0.15、0.80、0.47）；SCI7天后进行细胞移植，两种移植途径的BBB评分在2、4、6周时的差异均有统计学意义，静脉移植BBB评分低于局部移植。以上结果表明：SCI 3天之内进行间充质干细胞移植，两种移植途径对大鼠运动功能恢复效果没有差异，SCI 7天时进行间充质干细胞移植，局部移植对提高SCI大鼠运动功能效果优于静脉移植。急性脊髓损伤包括原发损伤以及随后发生持续数天的继发损伤，继发损伤包括缺血、血管破裂、炎症反应、氧化应激、兴奋性中毒、脱髓鞘、细胞凋亡等一系列病理生理过程[32-34]，SCI3天内，局部移植的间充质细胞立刻暴露在继发损伤中，从而引起移植细胞的凋亡，减少了发挥作用的细胞数量，而静脉移植的间充质细胞“迁移”至损伤区是在趋化因子SDF-1/CXCR-4等介导下缓慢进行，一定程度上避开了炎症因子的损伤，因此局部移植和静脉移植改善SCI大鼠运动功能上没有明显差异。而SCI 7天，炎症因子、自由基释放减少[35]，局部移植发挥神经修复作用的间充质细胞数量明显高于静脉移植，因此局部移植在改善SCI大鼠运动功能上优于静脉移植。

本Meta分析中，总体异质性较高，通过SCI后移植时间的不同进行亚组分析，亚组内异质性仍存在。纳入研究的6篇文献中，有2篇文献的SCI节段未在T10附近[11,12]，且其中一篇文献只有4周时BBB评分的数据[11]，无法单独进行亚组分析，将此2篇文献排除后，总体异质性仍然较高。笔者推测异质性可能来源于大鼠的大小、性别、年龄等其他因素。本研究纳入的6篇文献，均未交待随机化的实施方法，可能存在实施偏倚，同时纳入文献数量偏少，可能进一步增加偏倚和误差。

综上所述，笔者认为脊髓损伤3天内进行BMSCs移植，局部移植和静脉移植对改善大鼠后肢运动功能没有明显区别；脊髓损伤7天进行移植，局部移植对大鼠后肢运动功能的恢复效果优于静脉移植。

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Comparison of motor function after intralesional,intravenous transplantation of Bone Marrow Stromal Cells in rats of spinal cord injury:a Meta analysis

Gao Zhongyang,Li Haopeng,Qin Jie,et al.Department of Orthopedics,Second Affiliated Hospital,College of Medicine,Xi’an Jiaotong University,Xi’an Shanxi,710004,China

Objective To comparemotor functionafter intralesional,intravenoustransplantationof BoneMarrowStromal Cells(BMSCs)in rats of spinal cord injury.Methods 6 studies were searched from Medline,EMbase,CNKI,The Cochrane Library,China Biology Medicinedisc and Wanfang data-base concerning intralesional,intravenous transplantation of BMSCs in treating spinal cord injury rats between 1990 and 2014 Oct,the data of the studies were collected and Meta-analyzed by RevMan 5.2.0 software,the studies were divided into 2 groups：within 3 days after spinal cord injury to transplant BMSCs(3 day group)and 7 days after spinal cord injury to transplant BMSCs(7 day group),and the BBB scale was meta-analyzed at 2weeks,4weeks,6weeks.Results 2 weeks after transplantation,no difference in BBB scale was found between intralesionalandintravenoustransplantationin 3day group(WMD:-1.15[-2.72,0.42],=0.15), the BBB scale of intralesional transplantation was higher than intravenous transplantation in 7 day group(WMD:-1.02 [-1.99,-0.05],＜0.05);4 weeks after transplantation,no difference in BBB scale was found between intralesional and intravenous transplantation in 3 day group(WMD:-0.26[-2.26,1.74],=0.80),the BBB scale of intralesional transplantation was higher than intravenous transplantation in 7 day group(WMD:-0.96[-1.85,-0.07],＜0.05);6 weeks after transplantation,no difference in BBB scale was found between intralesional andintravenous transplantationin 3 day group(WMD:2.56[-4.39,9.51],=0.47),the BBB scale of intralesional transplantation was higher than intravenous transplantationin 7day group(WMD:-1.72[-2.71,-0.73],＜0.05).Conclusion Within3days afterspinal cordinjury to transplant BMSCs no difference in motor fuction was found between intralesional and intravenous transplantation.7 days after spinal cord injury to transplant BMSCs,the motor function of intralesional transplantation was better than intravenous transplantation.

Spinal cordinjury;BoneMarrowStromal Cells;Intralesional transplantation;Intravenoustransplantation;BBB scale

R744

A

10.3969/j.issn.1672-5972.2017.01.002

swgk2016-06-00151

高中洋（1990-）男，硕士。研究方向：脊髓损伤及脊柱退行性疾病的治疗。

2016-06-30）

国家自然科学基金（批号：81571209）

西安交通大学第二附属医院骨科，陕西西安710004