間充質干細胞和血腦屏障 (BBB)

現代研究表明，靜脈注射間充質干細胞 (MSC) 可以穿過血腦屏障 (BBB)，從而產生各種再生效應。

間充質干細胞和血腦屏障 (BBB)

血腦屏障是保護大腦免受血液中有害物質侵害的關鍵結構，但其高度選擇性也使得大多數藥物難以入腦，這為中樞神經系統疾病的治療帶來了巨大挑戰。

近年來，間充質干細胞作為一種新興的治療工具，展現出突破這一屏障的巨大潛力。現代研究表明，靜脈注射的間充質干細胞能夠遷移至大腦損傷區域，通過多種機制發揮神經再生與修復作用。

血腦屏障的特性與治療挑戰

血腦屏障是一種高度特化的選擇性屏障。根據Ballabh等人的研究，它通過緊密連接的內皮細胞等結構，嚴格調控物質從血液到大腦的運輸，從而有效保護神經元免受毒素和病原體的侵害。然而，這種強大的保護功能也使得絕大多數治療藥物分子難以有效進入腦組織，成為治療阿爾茨海默病、帕金森病、中風等神經系統疾病的主要障礙。

間充質干細胞穿越血腦屏障的證據

令人鼓舞的是，研究表明間充質干細胞具有獨特的“歸巢”能力，能夠感知并遷移至身體的損傷或炎癥區域，這其中就包括大腦。多項動物模型研究為此提供了有力證據：

• 在阿爾茨海默病模型中，Kim等人的研究證實，靜脈注射的MSCs能夠穿越血腦屏障并遷移到模型小鼠的大腦組織中。
• 在中風模型中，Yilmaz等人的研究利用放射性標記和全身成像技術，直觀地展示了靜脈注射的MSCs在短暫經過肺部后，能夠最終穿越血腦屏障，聚集在大腦缺血區域。
  這些發現通過基于磁共振的細胞追蹤等技術得到了反復驗證，共同證實了MSCs在全身給藥后能夠靶向中樞神經系統。

間充質干細胞的獨特優勢與穿越機制

間充質干細胞之所以能突破血腦屏障，與其固有的生物學特性密不可分。

尺寸與變形能力：MSCs的直徑通常在10-15微米左右，與白細胞大小相似，這使其能夠在全身微循環中高效運輸。更重要的是，它們能夠發生“細胞變形”，通過擠壓方式穿過比自身直徑更小的毛細血管，從而有效繞過肺部等部位的短暫滯留，實現全身分布。

主動歸巢機制：研究指出，MSCs可能擁有與白細胞類似的主動歸巢機制。當大腦出現損傷或炎癥時，會釋放特定的趨化信號。MSCs能夠感知這些信號，通過與血腦屏障內皮細胞相互作用，主動遷移至病變部位。

旁分泌作用：除了直接遷移，MSCs還能分泌豐富的生物活性因子（分泌組）。這些因子本身可能調節血腦屏障的通透性，并直接發揮神經再生、抗炎和免疫調節等作用，間接實現治療目標。

間充質干細胞會被困在肺部嗎？

研究表明，靜脈內給藥后干細胞在肺部的滯留只是一種短暫現象，這意味著細胞最終會到達身體的其他部位 ⁽¹¹⁾。物理尺寸在整個身體的任何細胞的遷移能力中起著重要作用。（見下圖）。

細胞的大小會導致某些區域被困，從而導致遷移能力的喪失。間充質干細胞 (MSC) 的大小取決于它們的原始來源（骨髓、脂肪組織、臍帶血或臍帶組織）。重要的是，內源性MSC的尺寸較小 (～10 μm)，這可以通過體循環實現高效運輸 (10)。

根據 Majore 等人2009年進行的一項研究。單個臍帶組織來源的間充質干細胞的平均直徑約為 11 μm（與白細胞大小相似）⁽⁹⁾。

間充質干細胞還會經歷稱為細胞變形的過程，這可以促進較大的細胞通過較小的血管 ⁽¹⁰⁾。該數據表明，MSCs 可以繞過肺部“首過效應”（被困在肺部），導致整個身體（包括中樞神經系統）的有效循環。

靜脈注射干細胞可以穿過血腦屏障

一般來說，神經系統疾病很難治療，部分原因是藥物難以通過血腦屏障 (BBB)。然而，間充質干細胞在通過 IV 給藥時可以穿過血腦屏障 (BBB)。研究表明，間充質干細胞迅速遷移到大腦受損區域。這已通過使用基于磁共振的移植細胞跟蹤得到證實。^(1). 

大腦開放 (BBB) 被認為能夠允許MSC和/或其分泌組有效地穿過 大腦中的所需部位，從而導致各種再生效應，例如神經再生、炎癥減少和減少在疼痛。

我們發現多項研究關注神經系統疾病，例如多發性硬化癥、帕金森氏癥、中風和 ALS，這些研究通過靜脈注射間充質干細胞觀察到了積極的結果。⁽⁸⁾ 因此，可以確定間充質干細胞可以在多種不同的疾病模型中穿過血腦屏障（BBB）。^{(4, 3, 5)}

參考：  

(1) Liu, L.、Eckert, MA、Riazifar, H.、Kang, D.-K.、Agalliu, D. 和 Zhao, W. (2013)。 從血液到大腦：系統移植的間充質干細胞能否穿過血腦屏障？ 干細胞國際。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3753739/。 

(2) Conaty P;Sherman LS;Naaldijk Y;Ulrich H;Stolzing A;Rameshwar P; (nd). 間充質干細胞歸巢至血腦屏障的方法。分子生物學方法（新澤西州克利夫頓）。https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30196403/。 

(3) Kim, S., Chang, K.-A., Kim, J. a., Park, H.-G., Ra, JC, Kim, H.-S., & Suh, Y.-H. (2012)。 靜脈注射人脂肪干細胞對阿爾茨海默病小鼠的預防和治療作用。公共科學圖書館之一。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3458942/。

(4) Trounson, A.（2009 年，6 月 11 日）。 人類干細胞治療研究的新視角。BMC醫藥。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2702289/。

(5) Yilmaz, G.、Vital, S.、Yilmaz, CE、Stokes, KY、Alexander, JS 和 Granger, DN（2011 年 3 月）。 缺血后腦微血管系統中選擇素介導的骨髓基質細胞募集。中風。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3042505/。

(6) 洛杉磯科納 (nd)。 間充質干細胞 (MSC) 的類型及其作用機制。RSS。https://www.dvcstem.com/post/mscs。

(7) Torres Crigna, A.、Daniele, C.、Gamez, C.、Medina Balbuena, S.、Pastene, DO、Nardozi, D.、… Bieback, K.（2018 年，6 月 15 日）。 以臨床前模型為重點的用于治療腎損傷的干細胞/基質細胞。醫學前沿。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6013716/。

(8) Petrou, P., Kassis, I., Levin, N., Paul, F., Backner, Y., Benoliel, T., . . . D. Karussis（2020 年，11 月 30 日）。自體間充質干細胞移植對活動性進行性多發性硬化癥的有益作用。2021 年 2 月 23 日檢索自 https://academic.oup.com/brain/article/143/12/3574/6012789?login=true

(9) Majore, I.、Moretti, P.、Hass, R. 和 Kasper, C.（2009 年，3 月 20 日）。人臍帶間充質干細胞樣培養物中亞群的鑒定。細胞通信和信令：CCS。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2676292/。

(10) Krueger, TEG, Thorek, DLJ, Denmeade, SR, Isaacs, JT, & Brennen, WN（2018 年，8 月 1 日）。簡明回顧：基于間充質干細胞的藥物遞送：好的、壞的、丑陋的和承諾。干細胞轉化醫學 (AlphaMed Press)。https://stemcellsjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/sctm.18-0024。

(11) Fischer, UM、Harting, MT、Jimenez, F.、Monzon-Posadas, WO、Xue, H.、Savitz, SI、Laine, GA 和 Cox, CS（2009 年 6 月）。肺部通道是靜脈內干細胞遞送的主要障礙：肺部首過效應。干細胞和發育。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3190292/。

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