间充质干细胞移植治疗卵巢早衰的作用机制及临床案例

卵巢早衰（POF）又称原发性卵巢功能不全（POI），是指女性青春期后40岁以前卵巢功能丧失，以血清促性腺激素高、雌激素低为特征，月经不调、闭经、生育能力。POI的主要临床原因目前包括染色体和遗传缺陷、自身免疫性疾病、感染因素和医学因素。

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图源：视觉中国

POI的诊断标准是“至少4个月过少/闭经，并且FSH水平升高>25IU/l两次>4周。

目前，POI的主要临床治疗是激素替代疗法，可以缓解低雌激素相关症状，降低长期心血管疾病和骨质疏松症的风险。然而，激素替代疗法不会逆转卵巢功能，并且已被证明会增加患乳腺癌、静脉血栓形成、子宫内膜癌和卵巢癌的风险。其他措施，如在适当年龄辅助生殖技术辅助卵母细胞和胚胎冷冻保存，但不是最佳的，对POI患者卵巢功能的恢复尚无有效的治疗方法，因此研究和开发安全有效的POI治疗方法可以修复受损的卵巢组织结构，同时改善卵巢储备功能和生育能力，这对于改善卵巢早衰患者的生活质量和生育结果至关重要。

间充质干细胞（MSCs）是一种多能干细胞，具有显著的增殖、修复潜力和分化成多种细胞系的能力，广泛存在于各种组织中。MSCs易于分离、培养和扩增，易于被外源基因导入和表达。它们在体外长期培养过程中始终保持多向分化的潜力，具有稳定的遗传背景。目前正在进行数百项针对各种疾病的MSCs的临床试验，证明了MSCs的巨大益处和潜力。

间充质干细胞是临床实践中应用最广泛的干细胞，具有独特的自我更新和多分化潜力。MSCs的治疗潜力归因于其独特的生物学特性，包括分化、免疫调节和旁分泌细胞因子。图1显示了MSCs的多种来源及其多向分化和自我复制的潜力。

图1：MSCs的不同来源和分化潜力。该图显示了MSCs的多种来源及其自我复制和多向分化的潜力。MSC=间充质干细胞。

一些基础和临床研究中，使用间充质干细胞进行细胞治疗有助于缓解卵巢功能障碍。不同来源的间充质干细胞具有一定的生物学特性和功能差异，其治疗POI的作用机制和疗效各不相同，但间充质干细胞的多向分化潜能和稳定的遗传背景等诸多共性使其成为治疗POI的理想候选者。POI的临床治疗。为了进一步增强MSCs对POI的治疗效果，许多基于不同来源MSCs的卵巢早衰治疗方法已经被探索和测试。表格1总结了不同来源的间充质干细胞在卵巢早衰治疗中的应用。

表格1POI治疗中不同来源间充质干细胞的研究。

间充质干细胞已被广泛研究作为一种潜在恢复POI患者的卵巢功能的细胞疗法。移植间充质干细胞是一种很有前景的治疗方法，可通过间充质干细胞向卵巢的迁移和归巢、旁分泌机制、分化、增殖、抗凋亡作用、自噬、氧化应激调节、抗纤维化作用和免疫调节。间充质干细胞治疗卵巢早衰的潜在机制如图2所示。

图2：间充质干细胞在POI治疗中的潜在机制和新策略。间充质干细胞治疗的潜在治疗机制包括迁移和归巢功能、增殖、抗炎、抗凋亡、旁分泌、免疫调节、抗纤维化以及自噬和氧化应激的调节。

HGF=肝细胞生长因子，IGF-1=胰岛素样生长因子1，MSC=间充质干细胞，NGF=神经生长因子，TNF-α=肿瘤坏死因子-α，TrKA=酪氨酸受体激酶A，POI=原发性卵巢不足，VEGF=血管内皮生长因子。

间充质干细胞向靶组织的迁移和归巢功能：MSCs的归巢功能可以被认为是MSCs在组织血管中停滞后通过内皮进行的运输。间充质干细胞的治疗的关键挑战是将细胞有效递送至目标受损器官。在之前发表的文章中，Liu等人报道，静脉注射BMSCs可以归巢到受伤的组织部位，然后完全维持定居在卵巢间质的生物学活力，并使BMSCs在POI中发挥其潜在的恢复功能大鼠模型。

间充质干细胞的旁分泌作用：最近的动物实验研究探索了间充质干细胞的旁分泌作用在炎症和退行性疾病的治疗中发挥了重要作用。先前的研究表明，MSCs会释放 EVs等可溶性旁分泌因子来产生这些旁分泌效应。如上所述，MSC-EVs在修复受损卵巢方面发挥着积极作用，MSCs分泌的可溶性旁分泌因子也具有显著的治疗潜力。

间充质干细胞的增殖和抗凋亡作用：MSCs的移植为再生医学应用提供了新的策略，因为MSCs具有良好的增殖和抗凋亡潜力。

临床研究表明，MSCs移植可通过增强POI小鼠的增殖作用，保护卵母细胞和GCs的增殖，降低卵巢凋亡水平来调节卵巢功能。这意味着MSCs移植可以为POI患者的临床治疗提供潜在和积极的治疗策略。因此，研究如何在再生医学应用中改进和提供更有效的MSCs相关治疗至关重要。

间充质干细胞的免疫调节作用：在MSCs相关治疗中，由于其免疫调节潜力，将MSCs移植到靶组织中已成为一种有前途的治疗方法。以前的研究表明，间充质干细胞主要通过细胞间接触因子发挥免疫调节活性。

越来越多的证据表明，由于MSCs的免疫调节作用，MSCs的移植可以为POI患者提供前瞻性的基于细胞的治疗。尽管目前的研究一直在探索MSCs的各种免疫调节作用，但应进一步努力确定MSCs在免疫调节中的生物学作用，以使MSC移植在某些临床应用中更有效。

MSCs的自噬和抗氧化应激作用：在哺乳动物中，自噬在溶酶体降解过程中起着关键作用，它通过消除受损的细胞器和碎片来实现细胞内物质循环和维持内部细胞和组织环境的稳态。自噬影响MSCs的特性，并可能影响其再生和治疗潜力，以前的研究已经确定自噬和氧化应激的调节作用是MSCs治疗POI的重要机制。

间充质干细胞的抗炎和抗纤维化作用：POI可能与卵巢纤维化、血管损伤和炎症反应有关，之前的研究表明，间充质干细胞可能通过抗炎和抗纤维化机制修复受损的卵巢功能。崔等人发现移植到POI大鼠模型受损卵巢中的HUMSCs通过调节TGF-β1/Smad-3信号通路发挥抗纤维化作用，从而显著改善POI大鼠的卵巢功能。

间充质干细胞的分化和组织修复：间充质干细胞是基质再生细胞的异质亚群，是一类具有多向分化潜能的干细胞，具有分化为生殖细胞和配子的潜能。以往的研究表明，人子宫内膜具有多能分化特性，注射到POI小鼠体内可以恢复受损的卵巢动情周期，起到组织修复和再生的作用，恢复POI小鼠的生育能力。

大量实验研究表明，间充质干细胞可定位于受损卵巢间质，分化为卵泡状GCs，促进卵泡生成和激素分泌，对受损卵巢的增殖、存活和组织修复发挥积极作用。

间充质干细胞在治疗POI动物模型中的显著和积极作用以及一些临床前研究，越来越多的临床试验开始评估间充质干细胞治疗卵巢功能不全患者的疗效和安全性。

截止2022年11月04日，在美国国立卫生研究院的最大临床试验注册库clinicaltrials.gov网站上注册的有关干细胞治疗卵巢早衰的临床研究项目有20项。

Yan等人的临床分析发现按照良好生产规范标准分离培养UCMSCs并在阴道超声引导下移植到诊断为POI的61例患者的卵巢中后，所有患者均未观察到严重的并发症或副作用，令人惊讶的是，UCMSCs移植后闭经时间短（<1年）的POI患者中成功受孕并产下健康婴儿，表明移植到患者体内的MSCs通过促进卵泡发育和产卵修复受损的卵巢功能，从而成功地提高了POI患者的生育能力。近年来，关于间充质干细胞在再生医学和组织修复中的应用，人们研究了许多新的治疗方法。

2020年伊利诺伊大学芝加哥分校妇产科介绍了两例卵巢早衰的高加索女性，她们在将自体骨髓来源的间充质干细胞注射到卵巢后7个月恢复了卵巢雌激素的产生和月经。该试验性临床研究已在 ClinicalTrials.gov注册（标识符NCT02696889）。

方法：在本报告中，我们提供了迄今为止已完成研究程序的前两个案例的数据。骨髓间充质干细胞取自卵巢早衰患者髂嵴骨髓，术中骨髓间充质干细胞浓缩富集有核细胞，经静脉注射入患者右侧卵巢。

结果：自体骨髓干细胞移植到卵巢中导致接受治疗的卵巢早衰患者的一些改善。在经阴道超声测量中，与持续到研究结束（1年）的对侧对照卵巢相比，治疗卵巢的体积增加了约50%。与术前水平相比，血清雌激素水平增加了约150%。两名患者中的每一个都有一次月经，而且他们都报告了他们更年期症状的显著改善，这种改善也持续到研究结束（1年）。骨髓间充质干细胞移植手术的耐受性非常好，没有报告任何不良事件。

结论：我们的研究表明，卵巢内自体骨髓来源的间充质干细胞移植后，两名患者的卵巢早衰相关临床表现有希望得到改善。这些早期观察结果要求对卵巢内骨髓来源的间充质干细胞注射液进行额外评估和进一步开发，以治疗卵巢早衰患者。

优化间充质干细胞的移植方案可提高其在临床实践中的安全性和有效性，因此探索适合间充质干细胞临床应用的方法是有效治疗卵巢早衰的基础。针对间充质干细胞的不同来源、培养和保存方法、预处理、给药方式和给药部位可能影响其移植后的性质、功能和安全性以及疗效的问题，已经进行了多项研究。

大量研究表明，间充质干细胞在损伤组织中的存活率和治疗潜力可以通过基因改造、缺氧预处理、热休克预处理以及间充质干细胞与生物材料的结合来提高。

目前，间充质干细胞的给药方式有局部注射、静脉注射和动脉注射，其中局部注射最为常见，但局部注射会导致间充质干细胞分散不均匀、病灶水肿部位，并且需要多次注射。以往的研究表明，静脉注射间充质干细胞侵入性较小，由于间充质干细胞与靶组织有一定距离，因此静脉移植的间充质干细胞可以穿过毛细血管屏障直接到达靶组织，到达靶点的间充质干细胞数量及其疗效可能会受到影响。因此，动脉注射可能是一种有前途的药物输送方式，然而，动脉注射有可能对微血管系统造成损害，产生炎症反应和血栓形成，从而导致器官衰竭。

间充质干细胞优化方案将在规范制备、确保应用安全后逐步应用于POI的临床治疗。随着临床实践的进一步全面和规模化，优化后的间充质干细胞移植方案在规范制备、确保应用安全后，将逐步应用于卵巢功能不全等再生医学的临床治疗。

卵巢早衰（POI）是一种复杂而严重的内分泌疾病，严重影响女性的生活质量和生育能力。

近年来，多项实验研究和临床试验初步证明间充质干细胞对POI患者修复卵巢功能、恢复生殖功能具有良好的治疗作用，为POI女性带来了希望。间充质干细胞衍生的ORP、MSCs衍生的EVs、基因修饰的MSCs和胶原/MSCs等新的治疗策略显著提高了间充质干细胞治疗卵巢早衰的疗效。尽管一些新的间充质干细胞衍生产品已获准在一些国家上市，但仍需进一步全面和更大规模的实验研究，以全面评估其临床治疗应用的疗效和安全性。

卵巢早衰是当今医学的一大难题，目前我国已启动5项干细胞临床研究项目，医学工作者正在全面而深入地评价干细胞治疗恢复卵巢功能的安全性和有效性。干细胞治疗卵巢早衰或可成为患者的新选择，为卵巢早衰引起的绝经、不孕不育等女性患者带来福音，帮助女性留住年轻芳华。

参考资料：

Shi L, Zhang Z, Deng M, Zheng F, Liu W, Ye S. Biological mechanisms and applied prospects of mesenchymal stem cells in premature ovarian failure. Medicine (Baltimore). 2022 Aug 12;101(32):e30013. doi: 10.1097/MD.0000000000030013. PMID: 35960112; PMCID: PMC9371578.