探索脂肪干细胞生物活性分泌物(ASCBS)鞘内注射防治早产儿脑白质损伤(WMI)的安全性和疗效。
按统一标准在多个医疗中心分3个胎龄组募集63例WMI早产儿,A组:胎龄24~28+6周,21例;B组:胎龄29~32+6周,20例;C组:胎龄33~36+6周,22例。各胎龄组以抛硬币的方法随机分为治疗组及对照组,治疗组连续3 d每天1次腰椎穿刺并鞘内注射ASCBS。于矫正胎龄足月进行新生儿行为神经测定(NBNA),于矫正月龄6个月通过贝利婴幼儿发展量表(BSID)、Peabody运动发育量表第2版(PDMS-2)进行神经发育评估,比较2组间早产儿存活率、NBNA评分、智力发育指数(MDI)、精神运动发育指数(PDI)及PDMS-2发育商。
63例中包括治疗组31例,对照组32例,所有病例中只有治疗组1例失访。治疗组未发现治疗相关不良反应,所有胎龄组中治疗组及对照组存活率及早产并发症发生率比较差异均无统计学意义(均P>0.05)。治疗A组的纠正6月龄的粗大运动发育商及总运动发育商高于对照A组,差异均有统计学意义(粗大运动发育商:治疗A组98.330±6.282、对照A组90.330±3.777,P=0.040;总运动发育商:治疗A组97.330±4.803、对照A组91.000±4.472,P=0.023),其余结果未发现组间差异。
ASCBS治疗早产儿WMI具有较好安全性,并能促进24~28周出生胎龄早产儿的运动发育。
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早产儿脑白质损伤(white matter injury,WMI)是早产儿中枢神经系统损伤的主要类型之一[1],可导致脑性瘫痪、认知障碍等神经系统后遗症,目前尚缺乏有效的治疗方法。干细胞技术有巨大的神经康复潜力,越来越多的研究者认为干细胞通过旁分泌机制产生疗效[2,3,4]。本课题组成功提取脂肪干细胞生物活性分泌物(adipose stem cells derived bioactive secretome,ASCBS)[5],本研究通过对早产儿WMI鞘内注射ASCBS,探讨其治疗早产儿WMI的安全性及疗效。
自2016年1月至2017年3月,在9个医疗中心分3个胎龄组[6]募集早产儿WMI病例63例,A组:胎龄24~28+6,共21例(治疗A组11例、对照A组10例);B组:胎龄29~32+6,共20例(治疗B组10例,对照B组10例);C组:胎龄33~36+6,共22例(治疗C组10例、对照C组12例)。本研究经中国人民解放军海军总医院医学伦理委员会批准(审批号:海医伦2011005号),患儿监护人均被充分告知所接受治疗及风险,并签署知情同意书。
A组:出生72 h内,监护人同意后入组。B组:出生72 h内,至少符合以下围生期缺氧病史2项者入组[7]:(1)出生1 h内,pH≤7或碱剩余(BE)≤-12 mmol/L;(2)Apgar评分5 min<4分或10 min<5分;(3)10 min仍需复苏;(4)胎盘早剥、脐带脱垂、子宫破裂、胎心变异或晚期变异减速,至少符合以上其中1条者;(5)出生3 d内,2次以上二氧化碳分压<25 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa);(6)低血压持续或需药物维持24 h,或外院转入时低血压且入院前未行有效处理者;(7)外院转入后血气检测乳酸值≥5 mmol/L。C组:出生7 d内,同时符合病史、症状及相关检查结果者入组。(1)围生期缺氧病史至少2项以上(同B组);(2)临床症状:反应较差、意识改变、抽搐、肌力和肌张力异常、神经反射异常、反复呼吸暂停等;(3)辅助检查:床旁振幅整合脑电图检查发现异常[8]或床旁超声诊断脑室周围白质软化症[9],出生1周内临床稳定的患儿依靠头颅磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)+弥散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)确诊[8]。
排除患有遗传性、代谢性疾病、颅内活动性感染、Ⅲ~Ⅳ级脑室周围出血、病情危重且不能维持循环呼吸或酸碱/电解质稳定、出凝血功能障碍伴有出血倾向的患儿。
患儿按抛硬币法随机分入治疗组或对照组,本研究未对患儿家长采用盲法,只在随访时对评估者设盲。治疗组入组后连续3 d,每天1次进行ASCBS鞘内注射。治疗A、B组注射剂量为0.25 mL/次,治疗C组剂量为0.50 mL/次;治疗组及对照组均接受常规治疗。
健康志愿者经吸脂术获取脂肪组织,经Ⅰ型胶原酶消化后接种培养,适度传代后收集ASCBS。ASCBS质控中细菌、真菌、病毒检测阴性,内毒素<250 EU/L,其中部分因子血管内皮生长因子水平≥10 μg/L,肝细胞生长因子水平≥1 μg/L,脑源性神经营养因子水平≥100 ng/L,碱性成纤维细胞生长因子水平≥100 ng/L。
记录鞘内注射ASCBS相关的不良反应:非感染性发热、兴奋、抽搐、颅内出血、移植相关不良事件;校正胎龄40周新生儿行为神经测定(neonatal behavioral neurological assessment,NBNA);校正月龄6个月采用贝利婴幼儿发展量表(Bayley scales of infant development,BSID)及Peabody运动发育量表第2版(Peabody developmental motor scale 2,PDMS-2)评估发育情况。比较各胎龄组病死率及并发症:新生儿呼吸窘迫综合征(newborn respiratory distress syndrome,NRDS)、脓毒症、肺出血、脑室周围-脑室内出血(periventricular-intraventricular hemorrhage,PIVH)、早产儿视网膜病(retinopathy of prematurity,ROP)。
采用SPSS 17.0软件进行数据分析。计量资料以±s表示,计量资料的2组比较采用独立样本t检验;计数资料以例(%)表示,由于样本量较小,组间比较采用Fisher′s精确概率法。P<0.05为差异有统计学意义。
治疗A组与对照A组、治疗B组与对照B组、治疗C组与对照C组在胎龄、出生体质量、剖宫产、性别、Apgar评分、出生后血气分析pH值、乳酸值、BE的差异均无统计学意义(均P>0.05)(表1)。
组别 | 胎龄(周,±s) | 出生体质量(g,±s) | 剖宫产[例(%)] | 男童[例(%)] | Apgar评分(分,±s) | pH(±s) | 乳酸值(mmol/L,±s) | 碱剩余(mmol/L,±s) | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 min | 5 min | 10 min | |||||||||
治疗A组 | 27.270±0.467 | 1 034.550±211.600 | 3(27.27) | 6(54.55) | 6.300±2.584 | 7.900±0.994 | 8.830±1.169 | 7.260±0.151 | 6.130±3.477 | -5.480±7.468 | |
对照A组 | 27.400±0.699 | 1 158.900±478.777 | 5(50.00) | 5(50.00) | 6.290±2.928 | 7.710±1.704 | 8.290±0.951 | 7.310±0.143 | 4.440±2.810 | -5.980±3.654 | |
治疗B组 | 30.100±0.483 | 1 378.500±283.275 | 2(20.00) | 5(50.00) | 4.200±3.795 | 6.300±2.584 | 8.170±1.472 | 7.240±0.143 | 11.040±7.635 | -6.530±11.610 | |
对照B组 | 30.900±0.483 | 1 474.000±308.228 | 5(50.00) | 30(30.00) | 5.330±2.915 | 7.250±1.982 | 8.600±1.140 | 7.150±0.207 | 5.700±5.560 | -11.780±7.623 | |
治疗C组 | 35.200±0.789 | 2 345.000±360.902 | 6(60.00) | 7(70.00) | 3.800±3.190 | 6.860±2.193 | 8.750±1.258 | 7.080±0.128 | 13.250±5.209 | -0.830±19.065 | |
对照C组 | 34.420±1.084 | 2 031.670±465.654 | 10(83.33) | 7(58.33) | 6.330±3.327 | 8.000±2.160 | 8.330±1.155 | 7.180±0.083 | 6.200±2.452 | -9.962±3.030 | |
t/χ2值 | |||||||||||
A组 | -0.495 | -0.783 | 1.147 | 0.043 | 0.011 | 0.284 | 0.932 | -0.805 | 0.938 | 0.190 | |
B组 | -1.494 | -0.721 | 1.978 | 0.833 | -0.723 | -0.856 | -0.536 | 0.949 | 1.347 | 1.069 | |
C组 | 1.901 | 1.735 | 2.759 | 0.321 | 0.819 | 0.919 | 0.695 | -2.032 | 2.198 | 1.202a | |
P值 | |||||||||||
A组 | 0.626 | 0.443 | 0.387 | 1.000 | 0.992 | 0.78 | 0.371 | 0.431 | 0.365 | 0.190 | |
B组 | 0.152 | 0.864 | 0.350 | 0.361 | 0.479 | 0.405 | 0.605 | 0.605 | 0.205 | 0.303 | |
C组 | 0.072 | 0.098 | 0.149 | 1.000 | 1.870 | 0.366 | 0.495 | 0.058 | 0.055 | 0.251a |
注:A组:胎龄24~28+6周;B组:胎龄29~32+6周;C组:胎龄33~36+6周;at′检验 Group A:gestational age 24-28+6 weeks;group B:gestational age 29-32+6 weeks;group C:gestational age 33-36+6 weeks;at′ test
各胎龄段治疗组均未发现ASCBS治疗后发热、兴奋性增高、呼吸暂停加重、中枢神经系统感染、重度颅内出血、抽搐等不良反应。各胎龄组组间病死率及并发症发生率比较差异均无统计学意义(均P>0.05)(表2)。
组别 | NRDS | 脓毒症 | 肺出血 | PIVH | ROP | 死亡 | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
治疗A组 | 10(90.91) | 3(27.27) | 6(54.55) | 5(45.45) | 2(18.18) | 4(36.36) | |
对照A组 | 9(90.00) | 1(10.00) | 1(10.00) | 1(10.00) | 2(20.00) | 4(40.00) | |
治疗B组 | 7(70.00) | 2(20.00) | 1(10.00) | 4(40.00) | 2(5.26) | 1(10.00) | |
对照B组 | 7(70.00) | 0(0) | 1(10.00) | 2(20.00) | 1(3.13) | 1(10.00) | |
治疗C组 | 2(20.00) | 1(10.00) | 0(0) | 1(10.00) | 0(0) | 0(0) | |
对照C组 | 5(41.67) | 0(0) | 0(0) | 3(25.00) | 0(0) | 0(0) | |
χ2值 | |||||||
A组 | 0.005 | 1.014 | 4.677 | 3.226 | 0.011 | 0.029 | |
B组 | 0 | 0.509 | 0 | 0.952 | 0.023 | 0 | |
C组 | 1.180 | 0.038 | - | 0.825 | - | - | |
P值 | |||||||
A组 | 1 | 0.586 | 0.063 | 0.149 | 1 | 1 | |
B组 | 1 | 0.586 | 1 | 0.628 | 0.879 | 1 | |
C组 | 0.381 | 1 | - | 0.594 | - | - |
注:A组:胎龄24~28+6周;B组:胎龄29~32+6周;C组:胎龄33~36+6周;NRDS:新生儿呼吸窘迫综合征;PIVH:脑室周围-脑室内出血;ROP:早产儿视网膜病;-:2组计数资料均为0,不作统计 Group A:gestational age 24-28+6 weeks;group B:gestational age 29-32+6 weeks;group C:gestational age 33-36+6 weeks;RDS:respiratory distress syndrome;PIVH:periventricular-intraventricular hemorrhage;ROP:newborn retinopathy of prematurity;-:no statistic when count data of both groups were 0
治疗A组在PDMS-2评估中粗大运动和总运动发育商高于对照A组,差异均有统计学意义(均P<0.05),其余随访观察指标均未发现差异有统计学意义(均P>0.05)。治疗B组及治疗C组在全部疗效观察指标中与相应对照组比较均未发现差异有统计学意义(均P>0.05)(表3)。
组别 | NBNA评分 | MDI | PDI | 粗大运动发育商 | 精细运动发育商 | 总运动发育商 | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
治疗A组 | 35.000±3.109 | 97.830±15.880 | 100.330±15.655 | 98.330±6.282 | 96.500±2.950 | 97.330±4.803 | |
对照A组 | 35.670±1.633 | 85.500±14.110 | 87.330±7.840 | 90.330±3.777 | 94.000±6.000 | 91.000±4.472 | |
治疗B组 | 34.220±3.114 | 100.110±17.033 | 100.220±14.438 | 97.220±3.930 | 98.000±9.836 | 96.890±5.278 | |
对照B组 | 34.500±2.928 | 97.890±11.219 | 96.330±13.802 | 96.000±7.762 | 94.330±7.858 | 95.000±8.675 | |
治疗C组 | 34.300±2.058 | 106.100±10.671 | 107.300±12.000 | 99.400±8.127 | 99.500±6.151 | 99.500±6.536 | |
对照C组 | 34.080±3.423 | 107.250±10.989 | 98.250±14.360 | 94.330±6.597 | 101.000±6.310 | 96.670±6.527 | |
t值 | |||||||
A组 | -0.471 | 1.422 | 1.819 | 2.673 | 0.916 | 2.364 | |
B组 | 1.941 | 0.327 | 0.584 | 0.421 | 0.874 | 0.558 | |
C组 | 0.183 | -0.248 | 1.583 | 1.615 | -0.562 | 1.013 | |
P值 | |||||||
A组 | 0.647 | 0.186 | 0.099 | 0.023 | 0.381 | 0.040 | |
B组 | 0.057 | 0.749 | 0.567 | 0.697 | 0.395 | 0.585 | |
C组 | 0.857 | 0.807 | 0.129 | 0.122 | 0.581 | 0.323 |
注:A组:胎龄24~28+6周;B组:胎龄29~32+6周;C组:胎龄33~36+6周;NBNA:新生儿行为神经测定;MDI:智力发展指数;PDI:精神运动发展指数 Group A:gestational age 24-28+6 weeks;group B:gestational age 29-32+6 weeks;group C:gestational age 33-36+6 weeks;NBNA:neonatal behavioral neurological assessment;MDI:mental develop index;PDI:psychomotor develop index
根据世界卫生组织统计数据,我国年出生早产儿117万人,早产发生率为7.1%。WMI是早产儿脑损伤的主要类型[10],在缺氧-缺血、感染/炎症等病理情况下,早产儿脑白质内少突胶质细胞前体细胞易受损并中止分化,活化的小胶质细胞在炎症损伤中产生了核心作用[11],最终导致白质内髓鞘化进程停滞[10]。2012年发表的《早产儿脑损伤诊断和防治专家共识》[12]指出:"早产儿脑损伤一旦发生无特效治疗",因此,临床迫切需要治疗WMI的方法。
越来越多研究者认为干细胞神经修复机制在于细胞分泌效应而不是细胞替代效应[2,3,4]。脂肪干细胞(ASC)能分泌白细胞介素(IL)-8、血管内皮生长因子、碱性成纤维细胞生长因子和神经生长因子等抗炎因子及神经营养因子[13]。ASC的无细胞提取物能改善神经干细胞存活、增殖及分化[14]。有学者分别采用ASC和骨髓间充质干细胞(MSC)的条件培养液成功下调了活化小胶质细胞促炎因子表达,并使其IL-10等抗炎因子的表达水平增高[15,16]。ASC无细胞提取物治疗脑卒中[17]、亨廷顿病[18]的动物模型证实有效;Morioka等[19]采用γ干扰素预处理MSC后取条件培养液治疗WMI的大鼠模型,发现治疗有效保护了脑白质及髓鞘,提示MSC通过细胞分泌机制能改善炎症引起的脑白质损伤。本课题组前期在WMI的大鼠模型的研究发现:ASCBS治疗能保护大鼠胼胝体完整性及髓鞘组织、促进脑白质髓鞘化,并且脑室内移植的效果优于静脉途径[20]。为探索治疗早产儿WMI,本课题组开展了此项多中心开放性随机对照实验。
本研究未发现治疗组病死率升高及不良反应,提示ASCBS的鞘内治疗具有良好的安全性。早产并发症发生率的组间比较均未发现差异有统计学意义,为进一步确认ASCBS的安全性,研究者查阅了关于肺出血与ASCBS相关性的文献。目前此方面研究较少,但急性肺损伤的动物实验已明确MSC的旁分泌作用能对肺产生保护[21,22];Chang等[23]用MSC气管内移植治疗早产儿支气管肺发育不良的临床Ⅰ期实验,移植3 d后病例的肺泡灌洗液中炎性因子水平显著下降,且未发生肺功能下降等不良事件。因此,理论上不存在ASCBS诱发早产儿肺出血的可能。本研究中肺出血发生率可能受到了入组偏移的影响,由于设计为开放实验,家长通常在了解患儿的胎龄、体质量、血气分析结果及辅助呼吸策略等信息后决定是否入组,更重的病情可促使家长选择更激进的治疗策略而产生偏移。早产儿肺出血的高危因素包括低胎龄、低体质量、感染、血小板异常、酸中毒等[24];本研究显示,治疗A组的出生胎龄、体质量、pH值的均数均低于对照A组,而乳酸值均数及脓毒症发生率高于对照A组,虽然此5项结果中均P>0.05,但每项均提示治疗A组有更多肺出血危险因素,不排除多种危险因素产生协同作用造成治疗A组的肺出血发生率轻微升高(P=0.063)。
尽管本研究样本量和随访时长有限,但仍在A胎龄组证实ASCBS对早产儿运动发育的促进作用:治疗A组的PDMS-2粗大运动、总运动发育商高于对照组(均P<0.05),提示ASCBS治疗能有效促进出生胎龄在24~28周早产儿运动发育,尤其是粗大运动发育。根据鲁利群等[25]的研究,早产儿的运动发育在出生后18个月存在明显的追赶生长,本研究中的病例在后续发育中是否仍存在差异有待进一步随访。
本研究的设计及结果足以支持ASCBS的安全性,但进行疗效评估则存在不足:(1)样本量较小:入组63例评估但样本量被稀释成3个胎龄阶段,限制了t检验以评估神经发育的统计效力;(2)随访时间较短:本研究在校正月龄6个月的神经发育评估获得阳性结果,但考虑对照组在发育中的追赶生长,不能排除在后期组间比较结果为阴性。总结本研究结果,早产儿WMI的ASCBS鞘内治疗是安全的,并对24~28周胎龄的早产儿的运动发育存在促进作用,后期的研究应该以更大样本量及更长随访时间为目标进行。