勃起功能障碍（erectile dysfunction，ED）是常见的男性疾病之一，由于无法实现或维持足够的勃起，给患者的生活质量造成了严重的负面影响。资料显示，40岁以上的男性中有50%存在ED^[1]，其患病率随着年龄增大而增加。有研究者预测，全球ED发病人数在2025年将达到3.22亿^[2]。ED已成为不可忽视的健康问题。

海绵体神经是调控阴茎勃起的主要自主神经，起源于盆腔神经节，包含交感神经与副交感神经纤维，与细小的动静脉分支共同形成神经血管束，穿行经前列腺进入阴茎海绵体，直接负责性刺激的响应^[3]。静息状态下，海绵体平滑肌收缩维持阴茎松弛；接受性刺激后，一氧化氮与乙酰胆碱作为递质从海绵体神经纤维释放，分别提高细胞内环磷酸鸟苷（cyclic guanosine monophosphate，cGMP）与cAMP的水平，并引起Ca²+浓度降低，海绵体肌松弛，从而允许血液填充海绵体内间隙，阴茎完成勃起^[4]。海绵体神经损伤性勃起功能障碍（cavernous nerve injury-induced erectile dysfunction，CNIED）是盆腔手术特别是根治性前列腺切除术（radical prostatectomy，RP）的常见并发症。近年来微创术式不断发展，即使在双侧神经保留的RP中，一定程度的海绵体神经损伤依然不可避免^[5]。

ED的治疗措施包括心理治疗、生活方式管理、口服药物或海绵体内药物注射、真空勃起装置辅助、冲击波治疗、阴茎假体植入等。一线治疗方案一般是口服5型磷酸二酯酶抑制剂（phosphodiesterase type 5 inhibitor，PDE5i），如西地那非、乌地那非、他达那非等^[6]。PDE5i类药物的原理是增加cGMP水平以提高阴茎勃起硬度。考虑到该类药物对一氧化氮通路的依赖性，CNIED患者对PDE5i的反应率并不令人满意^[7]。为了克服传统治疗方案的局限性，更好地恢复CNIED患者的勃起功能，基于神经再生与修复的干细胞疗法成为了治疗CNIED的一道曙光。

早在2004年就有研究报道并证实神经细胞系衍生的胚胎干细胞在移植入CNIED大鼠的海绵体后，可以促进受损海绵体神经的修复，并改善大鼠的勃起功能^[8]。近年来，随着对干细胞认知的深入与分离提取技术的成熟，已有部分研究步入初期临床试验阶段。本文综述了基于干细胞治疗CNIED的研究现状，并总结探讨了干细胞疗法的疗效强化策略。

1 干细胞概述

干细胞是具有多向分化潜能、自我更新能力及克隆形成特征的低分化或未分化细胞。根据其来源主要分为胚胎干细胞（embryonal stem cell，ESC）、诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSC）和成体干细胞（adult stem cell，ASC）。其中，ESC和iPSC的再生能力更强，但由于伦理问题、免疫排斥、致癌性等原因，这2种干细胞的研究应用受限，临床试验大多处于Ⅰ/Ⅱ期^[9]。相比之下，更具安全性且兼备高增殖、高分化能力的ASC更受研究者青睐。

间充质干细胞（mesenchymal stem cell，MSC）是除造血干细胞外最受关注的一种ASC。其来源广泛，可从各种机体组织或体液中（包括脐带、外周血、脂肪组织、骨髓、肌肉、尿液等）分离得到^[10]。除具备增殖分化能力之外，MSC还可分泌生物活性因子，激活并引导内源性干细胞与祖细胞进行组织修复。此外，其分泌物还能发挥抗凋亡、抗瘢痕形成、促血管重建等作用，具有免疫调节特性^[11]。

在ED修复与再生过程中，干细胞通过调节信号通路（如基质细胞衍生因子/趋化因子受体4）动员、增殖和分化成为内皮或神经细胞，释放如血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）等活性因子促进血管生成与神经纤维再生，并上调一氧化氮合酶，从而使海绵体平滑肌细胞纤维化减少、含量增加。此外，干细胞还能通过免疫调节和抗凋亡作用进一步抑制神经或肌肉的损伤。干细胞的多重积极效应使其成为ED有效再生治疗的候选对象^[12]。

2 干细胞治疗CNIED的临床前模型

用于ED研究的动物模型包括大鼠、狗、猴子、猫等。1989年Quinlan等^[13]通过对海绵体神经消融成功建立了CNIED大鼠模型。由于大鼠海绵体神经易于识别与暴露、购买与饲养成本相对更低等优势，已成为CNIED研究的理想实验动物。除应用射频或冷冻对海绵体神经进行消融外，双侧CNIED大鼠模型也可通过神经离断或神经钳夹粉碎完成构建^[14]，其中，神经钳夹粉碎似乎更能模拟盆腔手术后ED的神经生理环境，能够在不破坏神经固有结构的前提下满足研究需求^[15]。

干细胞疗法的有效性已在多种不同类别的ED大鼠模型（老年性ED、血管性ED、糖尿病ED等）中得到评估与验证^[16-18]。干细胞移植后ED动物模型的内皮、平滑肌与神经细胞标志物水平增加，胶原蛋白含量减少，一定程度支持了干细胞对ED的治疗作用。

考虑到伦理问题、免疫原性、致癌性等因素，ESC或iPSC在ED治疗领域的研究应用较为局限，更多的学者选用具有旁分泌功能的MSC进行干细胞治疗。对于CNIED，MSC移植可发挥抗凋亡能力，逆转海绵体组织中的结构损伤，修复海绵体神经损伤^[19-20]。CNIED大鼠模型通常使用脂肪来源干细胞（adipose-derived stem cell，ADSC）、骨髓间充质干细胞（bone manrrow mesenchymal stem cell，BMSC）及肌源性干细胞（muscle-derived stem cell，MDSC）作为MSC的组织来源。有研究比较了ADSC与BMSC的治疗效果，蛋白质印迹法与免疫荧光分析结果显示，ADSC处理组的内皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）表达略高于BMSC处理组，且透射电子显微镜下，ADSC处理组的内皮与平滑肌细胞的超微结构特征也更为清晰，这表明与BMSC相比，ADSC在血运重建方面可能更有效^[21]。事实上，考虑到ADSC比BMSC更为活跃，可以产生更多自分泌细胞因子与免疫调节因子，加之脂肪组织的干细胞/祖细胞数量更多，且较易通过抽脂获得，ADSC在干细胞来源选择上具优先性^[22]。此外，Chen等^[23]发现，iPSC来源的间充质干细胞（iPSC-derived mesenchymal stem cell，iMSC）移植同样能恢复内皮成分和平滑肌成分，增加神经元型一氧化氮合酶（neuronal nitric oxide synthase，nNOS）表达和组织重量，并发挥抗凋亡作用，增强主盆腔神经节中S100β的表达，最终改善CNIED，并显示出长期的治疗效果。iMSC避免了需要侵入性手术以收集自体干细胞的操作，同时具有较低的衰老风险和更强的扩增能力，因此为MSC提供了一种可靠的新来源。

除组织来源外，干细胞的递送形式也是一个需要考虑的问题，主要包括前列腺周围植入与海绵体内注射。有研究比较了前列腺周围植入与海绵体内注射ADSC对CNIED大鼠的治疗效果，结果显示2种递送形式在恢复勃起功能方面同样有效，但可能涉及不同的病理生理学^[24]。目前临床前最常使用的仍是ADSC的海绵体内注射。最近，Wu等^[25]的研究发现，主盆腔神经节周围注射人牙龈来源的MSC 2周后，CNIED大鼠勃起功能显著恢复，组织纤维化明显缓解，为干细胞组织来源与递送方式的选择提供了新的方向与线索。

3 干细胞治疗CNIED的临床研究

干细胞治疗ED的临床试验多处于Ⅰ/Ⅱ期，以受试者的国际勃起功能指数-15（international index of erectile function-15，IIEF-15）、勃起硬度评价（erect hardness scale，EHS）、阴茎血管的基底收缩速度峰值（peak systolic velocity，PSV）和阻力指数（resistance index，RI）等作为勃起功能的评价指标，并已经取得初步的成果，但其安全性与有效性有待在更大规模的队列研究中进行评估与验证。

2016年报道了一项Ⅰ/Ⅱ期试点临床试验（INtra-cavernous STem-cell INjection clinical trial，INSTIN），该研究使用自体骨髓-单核细胞（bone marrow mononuclear cell，BM-MNC）治疗RP后的ED患者。在第1阶段，12例受试者被分为4组，分别接受剂量递增的BM-MNC海绵体内注射，并用IIEF-15、EHS及彩色双相多普勒超声进行疗效评估。随访6个月时，在总人群中观察到勃起功能评价指标与治疗前相比有显著改善^[26]。在试验Ⅱ期，Ⅰ期研究纳入的12例受试者的勃起功能随时间推移出现下降趋势，平均随访（62.1±11.7）个月后的勃起功能评分与随访1年时相比略低^[27]。这些结果表明海绵体内注射BM-MNC治疗RP后ED的可行性与安全性，但可能需要重复注射以维持长期疗效。

Haahr等^[28]于2018年报道了一项Ⅰ期临床试验，讨论了ADSC在治疗RP后ED患者的有效性和安全性。该研究使用自体来源的ADSC对21例常规治疗无效的ED患者进行的海绵体内注射治疗，分别在第1、3、6、12个月使用IIEF-5与EHS评估受试者的勃起功能。治疗后6个月，受试者的IIEF-5评分显著增加。根据尿失禁状态对21例患者进一步分层，无尿失禁的15例患者中有8例在第12个月时恢复了足够的勃起功能，而6例尿失禁患者未能恢复勃起功能。治疗后短时间内有8例出现与抽脂相关的可逆性不良反应，但随访过程中未出现严重的不良反应。该研究表明，海绵体内注射ADSC是治疗RP后ED安全且有效的方法。

2021年报道的Ⅰ期临床试验招募了10例常规PDE5i治疗无效的ED患者（5例RP后ED，5例糖尿病ED），使用BMSC移植治疗，有9例患者完成了试验，均没有出现与自体BMSC治疗相关的严重不良反应，且治疗1个月后，平均国际指数评分显著增加（24.9 vs 18.1，P＝0.0222）^[29]，证实了自体BMSC在ED患者中的安全性与潜在有效性。

其他来源的MSC也可以通过改善人体阴茎血流恢复勃起功能，并首先在糖尿病ED中得到临床验证。2021年报道的一项随机单盲临床试验将20例难治性糖尿病ED患者分为干预组和对照组，干预组通过海绵体内注射从自体口腔黏膜中提取的MSC（50×10⁶~60×10⁶个细胞），对照组注射生理盐水。结果显示，注射前、注射后3个月和6个月，干预组的IIEF-15评分分别为（7.2±2.1）、（9.2±3.4）和（10.6±4.7）分，呈显著上升趋势（P＝0.01），且注射后6个月干预组与对照组的IIEF-15评分存在显著差异（P＝0.02）；尽管两组间PSV和RI变化差异不具有统计学意义，但在干预组中显示出改善的趋势^[30]。2021年还报道了一项Ⅰ/Ⅱ期临床试验，研究人员对22例难治性糖尿病ED患者连续2次海绵体内注射同种异体沃顿胶质来源MSC（Wharton’s jelly-derived MSC，WJ-MSC），结果显示受试者IIEF-5、EHS、PSV和20 min PSV均有显著改善，且无严重不良反应^[31]。这项研究首次证实了WJ-MSC治疗ED的耐受性与有效性。

一些研究认为，对于组织再生，干细胞分泌的活性因子可能比干细胞本身更为关键。2022年有研究者将去角质乳牙牙髓干细胞培养基上清液直接注入38例ED患者的海绵体，给药及随访期间未出现不良反应。其中，37例患者（97.4%）IIEF-5改善，且年轻或病史少的受试者恢复情况更好^[32]。研究者推测，干细胞培养基上清液可以利用自体的原位干细胞，通过修复受损的血管内皮细胞促进一氧化氮生成，有望成为ED再生医学领域的下一代疗法。

4 干细胞治疗CNIED的疗效强化策略

MSC扩增能力较低、易衰老，且可能受疾病影响出现活性下降的情况。此外，在归巢动力学方面，干细胞在体内的迁移代谢强度及局部保留的数量也是治疗时需要考虑的因素。鉴于上述局限性，单纯海绵体内注射MSC的长期疗效尚未得到普遍认可。当下，还有很多临床前试验正在研究治疗的强化策略以摆脱临床应用中长期疗效不足的困境。

4.1 联合口服药物

干细胞联合口服药物在RP后ED治疗中具有不错的潜力。研究显示，海绵体内注射BMSC和长期口服PDE5i联合治疗与单独给药方案相比，联合治疗更有助于CNIED大鼠勃起功能的恢复^[33]。Jeong等^[34]的研究表明，乌地那非+ADSC/BDNF膜的治疗可显著增加CNIED大鼠nNOS、VEGF及cGMP的表达，进一步保护海绵体神经，改善血管生成。

4.2 联合低能冲击波疗法

有研究者将ADSC与低能冲击波疗法（low energy shock wave therapy，LESWT）结合来治疗CNIED大鼠。治疗4周后发现，ADSC/LESWT组大鼠的α平滑肌肌动蛋白含量及nNOS、eNOS、cGMP水平均显著增加，此外，ADSC/LESWT降低了海绵体细胞凋亡指数。这项研究还证明，ADSC更有利于受损海绵体神经的恢复，LESWT更有助于改善海绵体的血管生成^[35]。

4.3 联合活性因子

TGF-β1是海绵体神经损伤后主要的负效应细胞因子，TGF-β1-Smad信号通路与各种组织纤维化密切相关。肝细胞生长因子（hepatocyte growth factor，HGF）已被证明可拮抗TGF-β1-Smad信号转导，有研究结果显示，ADSC与HGF联合使用疗效更好，而这种作用可能与TGF-β1-Smad信号转导的下调相关^[36]。体外研究结果表明，低剂量脂多糖可以提高ADSC的活力，与ADSC上清液相比，脂多糖预处理的同种异体ADSC上清液能更好地减少TGF-β1诱导的海绵体平滑肌细胞纤维化^[37]。在体内研究中，同种异体ADSC疗法可以更好地改善勃起功能，该结局可能与海绵体HGF含量增加和主盆腔神经节中髓鞘碱性蛋白增加有关^[37]。最近，还有研究者通过3D球体培养制备出富含活性因子的BMSC条件培养基，增强了CNIED的治疗效果^[38]。

4.4 联合再生材料

Fang等^[39]从人骨髓中分离出MSC，从人脐带血中分离出内皮祖细胞（endothelial progenitor cell，EPC），通过联合移植治疗CNIED大鼠模型。首次证明EPC有助于增强MSC的旁分泌活性，通过促进VEGF与神经生长因子（nerve growth factor，NGF）的释放，进一步增强海绵体神经纤维的修复。

血源性富血小板血浆（platelet-rich plasma，PRP）富含生长因子，如VEGF、胰岛素样生长因子1、成纤维细胞生长因子、血小板源性生长因子等，可以在MSC增殖分化、血管再生、神经再生等过程中发挥关键作用。在CNIED大鼠模型中，使用PRP已被证明可以改善海绵体内压（intracavernosal pressure，ICP），保留髓鞘轴突并降低凋亡指数^[40]。基于脊髓损伤大鼠模型的研究结果显示，富含生长和神经营养因子的PRP可促进干细胞向神经谱系的增殖和分化^[41]。这些结果提示，PRP能够作为潜在的再生材料，与干细胞协同，提高ED再生治疗的效果。

4.5 磁性纳米颗粒

2016年，有研究者使用NanoShuttle磁性纳米颗粒磁化ADSC来治疗CNIED大鼠，在磁铁作用下磁化的ADSC能在海绵体中保留3 d^[42]。辅助磁场的添加可进一步改进这项技术，即使是小剂量的磁化ADSC也能更好地改善勃起功能^[43]。这一系列研究创造性地将纳米颗粒植入干细胞，通过改造干细胞，提升其驻留受损组织的时间。有研究者将超顺磁性氧化铁纳米颗粒作为神经调节素-1基因的载体，在外部磁场作用下，提高了基因转染进入ADSC的效率，为CNIED的再生治疗提供了新策略^[44]。

4.6 基因治疗

基因治疗是一种替换或上调基因的技术，目前已有许多基因递送载体，例如质粒、腺病毒、脂质体等。阴茎易于暴露、血流有限且细胞更新速度缓慢，是基因治疗的适用靶标^[45]。基于DNA重组技术，通过载体转染，调控干细胞基因表达的ED再生治疗方案已被广泛探索。2020年，有研究者发现ADSC感染编码鼠BDNF的慢病毒载体，可有效改善CNIED^[46]。此外，Yang等^[47]的研究也显示，同时在ADSC中过表达VEGF和胶质细胞源性神经营养因子也能优化神经源性ED的治疗效果。在CNIED大鼠中，过表达miRNA-145的BMSC抑制1型胶原、基质金属蛋白酶2和磷酸-Smad2水平，从而使组织中的ICP/平均动脉压和平滑肌含量均得到改善^[48]。联合基因修饰的干细胞治疗，往往会选择性地过表达再生所需要的活性因子，更有利于组织损伤的控制甚至逆转。

4.7 基因编辑

规律成簇的间隔短回文重复（clustered regularly interspaced short palindromic repeats，CRISPR）-CRISPR相关蛋白9（CRISPR-associated protein 9，Cas9）系统利用如Cas9等工程酶，借助一段起引导作用的小RNA嵌入DNA，以此切除并取代DNA的特定部分，实现基因编辑。CRISPR方法能够精准地调控、敲除或校正疾病的相关基因，有助于疾病的机制研究与治疗。CRISPR基因编辑技术与干细胞重编程的结合是近年来的一大热点^[49]，在例如脊髓性肌萎缩症的遗传病中已经显示出了一定的应用价值^[50]。目前尚未见CRISPR方法与干细胞联合治疗ED的报道，但这确实是一个值得努力的方向。Rho/Rho相关卷曲螺旋形成蛋白激酶（Rho-associated coiled-coil containing protein kinase，ROCK）通路的抑制是治疗CNIED的有效路径，大量的动物体内实验证明，RhoA/ROCK抑制剂或将是CNIED联合治疗的新选择^[51-53]。

5 小结

CNIED是不可忽视的临床问题，干细胞在ED治疗中的潜力已在众多的动物模型与临床研究中得到验证。干细胞治疗ED的临床试验多处于Ⅰ/Ⅱ期，单纯海绵体内注射干细胞的长期安全性与疗效还有待在更大规模的队列中进行评估与验证。一些临床研究仅仅采用IIEF-15或EHS等主观指标进行勃起功能评价，缺乏对如血流动力学与神经冲动传导速度的客观测量，容易造成数据结果的偏倚，后续的临床研究可能还需要进一步完善勃起功能评定的标准，同时可以考虑使用联合疗法提升治疗效果。

联合治疗的效力已经在小规模临床前试验中得到证明。无论是与传统疗法（如口服药物、LESWT）结合，还是添加生物因子，抑或是构建工程化干细胞等方式都能进一步改善患者的勃起功能，突破单一疗法疗效不足的瓶颈。其中，基因编辑干细胞有望在ED再生治疗中占据一席之地。

强化策略无疑是更具前景的研究方向，但要把这些策略真正应用于临床为时尚早。如相关操作的标准化程序尚未制定，可能会导致研究结果不一致；不同疗法间的相互作用机制也需要更加深入的探索以指导临床决策。总之，干细胞治疗的应用之路是漫长又充满希望的，期待其能尽早为更多的ED患者带来福音。