干细胞治疗勃起功能障碍:全球论文数量中国第一;海绵体注射是主要的给药途径
2025-02-08 点击量:781
预计2025年ED患者数量将达到3.22亿。而且其对男性患者的影响是多方面的,一方面影响性生活质量、损害夫妻感情;另一方面,阴茎是全身血管的延续,ED可作为心血管疾病的预测指标;及时有效地诊断和治疗ED,有助于提高患者的生活质量,促进身心健康。 根据病因,ED 可分为心因性、器质性、混合性三类。临床常见危险因素包括糖尿病 (DM)、吸烟、高血压、根治性盆腔手术、中风、药物、衰老等,这些因素均可促进 ED 的发生。5型磷酸二酯酶抑制剂 (PDE5i) 是目前治疗 ED 的最重要药物,有效率高达 83%。但某些 ED 亚型患者对 PDE5i 反应不佳,糖尿病引起的 ED (DMED)的反应率为 63%,海绵体神经损伤 (CNI) 相关 ED (CNI-ED) 的反应率为 48%。二线和三线治疗包括真空勃起装置、尿道内栓剂、海绵体内注射和阴茎植入物。然而,这些策略也存在局限性,例如无法纠正阴茎的病理状态,并且由于副作用、成本和不令人满意的结果而限制其应用,这凸显了全面探索 ED 的病理机制和治疗策略的迫切需要。 众所周知,干细胞具有自我更新能力,可以分化为成熟细胞。根据其分化潜能,干细胞可分为全能性(如受精卵)、多能性(如胚胎干细胞)、专能性(如间充质干细胞)、寡能性和单能性细胞。最常用且最容易获得的干细胞是间充质干细胞,其几乎没有致瘤作用,也不受伦理限制。自1868年Ernst Haeckel提出干细胞概念以来,干细胞的探索及其在疾病中的应用一直是科学研究和临床实践的重点。它们在各种疾病的治疗中具有重要意义,并极大地促进了再生医学的发展。 干细胞在ED中的应用起步较晚,直到21世纪才有相应的报道。然而,干细胞治疗(SCT)在ED中的应用已取得了令人惊讶的阶段性成果。大量基础和临床试验已证实,干细胞移植可部分恢复各种因素引起的勃起功能障碍,提高性生活质量。更重要的是,干细胞不仅能缓解症状,还能通过解决病理机制来治疗 ED,包括分化为特异性效应细胞、分泌大量生长因子和外泌体,从而改善局部病理环境,刺激组织修复。 尽管许多研究为干细胞治疗在勃起功能障碍治疗中的基础研究和临床转化做出了贡献,但研究者往往无法基于纷繁复杂的文献快速掌握该领域当前的研究进展、前沿和未来的发展方向。传统的文献综述一般带有一定的主观性和片面性,不能全面系统地阐明上述问题。因此,本文旨在对干细胞治疗勃起功能障碍的研究进行文献计量和可视化分析,为该领域的未来探索提供理论参考。 出版物和引用的趋势 干细胞治疗ED的年度研究总体呈现波动上升趋势,表明该领域越来越受到学术界的关注。WoSCC上关于干细胞治疗和ED的初始研究发表于2004年,该领域发表的第一个高峰是2012年,2017年以后的发表数量与2012年基本持平甚至有所追赶。2007年至2016年发表的文献被引用率相对较高,其中被引用最多的文献发表于2012年。上述引用率趋势可能受到发表年份的影响,即越早的文献被引用的频率越高。 文章数量和被引次数的全球趋势 国家/地区及机构分析 本研究按干细胞治疗和ED相关出版物数量对作者所在的国家或地区进行排序。中国(192)和美国(187)在发表论文总数方面分别位居第一和第二位,占出版物总数的70%以上。同样,H指数排名前2的国家也是美国(45)和中国(38)。上述结果表明,这两个国家在该领域具有巨大的优势,发表了大量高质量的文献。至于平均每篇文章的引用次数(ACI),排名前3的国家分别是加拿大(64.9)、埃及(59.5)和比利时(40.5),表明这三个国家很早就参与了该领域的研究。 为了更清楚地反映合作关系,结合地理位置信息重新审视国家或地区的分布。总体而言,全球各国之间的合作紧密。美国与其他国家的合作强度最高,其次是中国。其中,合作最为密切的也是中国和美国,另外,欧洲目前是该领域的研究中心,合作最为频繁。 干细胞治疗 ED 研究成果最丰富的 10 个国家/地区 各国/地区及机构对SCT治疗勃起功能障碍研究的可视化结果。( A )在国家/地区合作中,节点大小代表文章数量,颜色深度代表合作强度。( B )在机构合作中,节点大小代表文章数量。蓝色代表研究早期阶段,黄色代表研究近期阶段。 由于作者和机构需要资金进行科研,资金的投入与国家在该领域的领先水平相关。如下表所示,国家自然科学基金资助的论文数量最多。前10个基金中有8个来自中国和美国,这与两国在该领域的研究实力相符。 干细胞治疗勃起功能障碍研究前 10 项基金 下表详细列出了干细胞治疗和ED相关出版物数量排名前10的机构。美国加州大学旧金山分校(42)排名第一,其ACI(48.1)和H指数(25)也名列前茅。紧随其后的是几所中国的机构,如中山大学(26)、上海交通大学(24)和北京大学(21)。 值得一提的是,南京大学虽然发表的论文并不多(14),但它在ACI(50.3)中排名第一,表明该机构的文献发表时间较早或质量较高。此外,我们还对这些机构进行了可视化分析,以生成协作网络(上图B)。加州大学旧金山分校仍然位于网络的中心。中国的几所机构似乎起步较晚,这表明中国近年来取得了巨大的进步,才取得了目前在该领域的优势。 干细胞治疗 ED 研究成果产出最多的 10 家机构 作者分析 按照干细胞治疗和ED领域发表论文数量排名,前10位作者产出最高(下表)。前3位作者为林冠廷(35)、吕铁峰(33)和林成胜(18)。这3位作者均来自加州大学旧金山分校,其ACI和H指数均处于领先水平。10位作者中,6位来自美国,2位来自韩国,其余2位来自比利时和意大利。前10位作者中没有一位是中国作者。这可能与中国研究的碎片化和作者影响力的不足有关。 干细胞治疗 ED 研究成果发表量前 10 位的作者 对作者合作情况进行可视化网络分析和聚类分析,反映作者间的合作和研究方向(下图)。美国作者之间形成了学术小组,主要集中在脂肪间充质干细胞(ADSC)的研究。中国的几位作者与美国学术小组合作密切,如刘继红和辛忠诚。韩国作者之间也形成了学术小组,主要集中在链脲佐菌素诱发的糖尿病大鼠的研究。 干细胞治疗ED研究作者可视化结果。( A )作者合作可视化网络分析。节点大小代表文章数量,颜色深浅代表文章平均出版年份。( B )作者合作聚类分析。相同颜色代表一个聚类。 期刊分析 下表列出了 干细胞治疗和 ED 相关出版物数量排名前 10 的期刊。Journal of Sexual Medicine 的出版物数量(62)、ACI(38.2)和 H 指数(28)均排名第一,表明这是该领域研究的热门期刊。其次是 International Journal of Impotence Research(28)、Andrology(20)、Asian Journal of Andrology(18)和 Translational Andrology and Urology(14),它们都是与泌尿外科和男科学相关的专业期刊。而且,这些期刊 2022 年的影响因子 (IF) 都略低,介于 2.5 到 5.5 之间,这可能受到男科学领域专业期刊平均影响因子水平的限制。 发表 干细胞治疗 和 ED 研究的十大期刊 参考文献分析 下图呈现了该领域高引用的参考文献。引用强度最高的出版物发表于2010年,标题为“注射脂肪组织来源的干细胞和干细胞裂解物可改善海绵体神经损伤大鼠模型中勃起功能的恢复” ,该研究主要证明了ADSCs和细胞裂解物对CNI大鼠勃起功能的治疗作用。将上述高引用的参考文献进行聚类,共得到6个聚类,即平滑肌、ADSCs、ED、冠状动脉疾病、神经性阳痿和内皮功能障碍(下图B)。大多数高引用的文献与ADSCs的研究有关。 干细胞治疗勃起功能障碍研究文献的可视化结果。( A ) 文献共被引分析。节点的大小代表文献的被引次数,颜色的深浅代表文献的出版年份。( B ) 文献聚类分析。相同颜色代表聚类。( C ) 文献突发分析。蓝线的红色部分代表文献的突发持续时间。 某篇文献在一段时间内被频繁引用,表明该领域出现了新的突破或热点,即引用量最高的前20篇参考文献值得关注(上图C)。其中引用量最高的一篇是“Mesenchymal stem cells alone or ex vivo gene modified with endothelial nitricoxide synthase reverse age-associated erectile dysfunction”,发表于2007年,强度为16.43;2008年至2012年。作者在这篇文章中指出,基因改造的间充质干细胞可以分化为内皮细胞(EC)和平滑肌细胞(SMC),最终改善老年大鼠的勃起功能。爆发强度排名第二和第三的参考文献(强度=16.36和15.97;均来自2017年至2022年)均为干细胞治疗根治性前列腺切除术后ED患者的临床试验。 初步验证了干细胞在临床治疗ED患者中的有效性和安全性。引用爆发期于2022年结束的其余4篇参考文献分别为2篇关于干细胞治疗ED的临床试验、1篇指南、和1篇综述。以上结果表明,干细胞的临床应用近年来似乎受到了更多的关注。上图中列出的其余参考文献在参考文献列表中有详细说明。 关键词分析 关键词是文章的关键信息,因此对关键词进行了共现分析,如下图A所示。出现频率最高的5个关键词分别为ED(343)、大鼠模型(116)、根治性前列腺切除术(83)、干细胞(74)和CNI(64),说明大鼠是ED基础研究中最常用的实验动物,而CNI是ED的主要原因之一。 聚类分析结果显示,高频关键词被归纳为6个聚类,分别是内皮功能障碍、糖尿病、CNI、内皮生长因子、ED和平滑肌(图B)。结合时间信息,对关键词进行了时间轴可视化(图C)。DM和CNI贯穿全文,说明这两个病因一直是该领域的研究热点。对 EC 和 SMC的研究将持续到2022年,这意味着阴茎海绵体中这两个成分的正常化对勃起至关重要。 勃起功能障碍SCT研究关键词可视化结果。( A )关键词共现分析。节点大小代表出现次数,颜色深浅代表关键词平均出现年份。( B )关键词聚类分析。相同颜色代表聚类。( C )关键词时间轴可视化及聚类。( D )参考文献爆发分析。蓝线红色部分代表关键词爆发持续时间。 上图显示了引文爆发最强的前 20个关键词。一氧化氮合酶 (NOS) 是出现最早、爆发强度最高、持续时间最长的关键词。这种酶具有催化底物生成一氧化氮 (NO) 的能力,而一氧化氮直接启动和维持阴茎勃起。海绵体内注射、体外冲击波疗法、干细胞治疗和递送的引文爆发持续到 2022 年,表明这些关键词目前是焦点。海绵体内注射仍然是将干细胞引入接受者体内发挥治疗作用的最重要方法。同时,体外冲击波疗法不仅可以激活阴茎局部干细胞/祖细胞,还可以与干细胞结合使用时提高干细胞的疗效。 干细胞来源分析 考虑到治疗中的干细胞可能来源于不同的物种或组织,因此手动检索原始文章以获取干细胞来源的信息。共纳入164篇关于外源性干细胞的基础实验文章,其中10篇使用了来自两个组织的干细胞,因此最终统计出174篇文章。 在不同物种来源方面,大鼠来源的干细胞占所有干细胞的62.1%(108),其次是人来源的干细胞,占30.5%(53)(下图A)。在不同组织来源方面,脂肪(48.3%,84)排在第一位,其次是骨髓(27.0%,47)和脐带(8.0%,14)(下图B)。基于这些观察,对干细胞的来源进行了综合分析(下图C)。由于大鼠是探索 ED 最常用的实验动物,大鼠脂肪(66)和大鼠骨髓(33)是干细胞的前两个来源。人类脂肪(16)、人类脐带(13)、人类骨髓(12)和其他来源排名靠后。简而言之,无论是大鼠还是人类来源,脂肪和骨髓仍然是干细胞治疗中最常见的组织来源。此外,也有一些其他来源的应用,例如肌肉和尿液。 讨论 近年来,干细胞治疗的研究成果不断积累,发现干细胞治疗对糖尿病、神经系统疾病、心血管疾病和癌症等多种疾病有治疗作用。此外,干细胞治疗在再生医学中也发挥着重要作用。鉴于传统治疗方法对ED的局限性以及SCT的潜在作用,后者逐渐成为ED治疗领域的焦点,并吸引了越来越多研究者的关注。 本文利用CiteSpace和VOSviewer对干细胞治疗和ED领域的研究进行文献计量和可视化分析,旨在对该领域的发展进程、研究趋势和研究热点提供有价值的见解。基于对524篇原始研究和评论的分析,我们的结果显示,涉及干细胞治疗和ED的文献逐年增加。以上信息表明干细胞治疗是治疗ED的候选方法,并且很可能成为未来ED再生医学的一个关键研究方向。 一般信息 中国 (第一) 和美国 (第二) 是有关干细胞治疗与ED研究最多的两个国家,科研投入同样巨大。中国的实力可能稍逊一筹,起步晚,ACI和H指数略低,缺乏权威学者和高影响力文献。此外,世界各国、机构和学者之间,特别是中国和美国之间有着广泛的联系与合作。加州大学旧金山分校的吕铁峰、林冠英和林成胜领导的研究小组在该领域表现出色,发表了大量研究成果,其中不乏高影响力文献,为该领域的发展做出了重要贡献。 关于干细胞治疗在ED中应用的论文多发表在泌尿男科学的专业杂志上,如The Journal of Sexual Medicine、Andrology、Asian Journal of Andrology等。此外,近年来在其他领域期刊和综合期刊上发表的高质量文献越来越多,表明科研界对该领域研究的广泛认可。 干细胞治疗 ED 的机制 性刺激后,神经细胞和内皮细胞中的NOS被激活,生成NO,NO扩散至邻近的平滑肌细胞,使细胞内Ca 2+浓度降低,最终导致血管扩张和阴茎勃起。上述任何一个环节的损伤,都可能导致ED的发生。干细胞具有分化潜能,移植后可分化为神经细胞、内皮细胞和平滑肌细胞,从而替代受损组织,保持稳态功能。植入的干细胞还能以旁分泌的方式释放大量生物活性因子,改善局部病理环境,加速组织修复。 但越来越多的研究表明,与细胞分化作用相比,旁分泌作用似乎是干细胞治疗的主要机制。干细胞移植后只能检测到少量干细胞,很难区分效应细胞的恢复是由于干细胞的分化还是旁分泌作用。这些就是上述修复机制存在争议的原因。此外,近年来外泌体研究的进展发现,干细胞分泌的外泌体在阴茎组织修复中也发挥着重要作用。 与注射干细胞相比,外泌体具有稳定性更高、无肿瘤发生风险、免疫原性更低等优势。干细胞分泌的外泌体似乎是研究ED的一个有前途的新方向。 提高干细胞移植疗效 与原始干细胞相比,人们已经探索了各种方法来提高S干细胞治疗ED的疗效。已经建立了通过基因改造干细胞来制造工程干细胞来增强细胞功能的方法。过表达一系列生长因子的干细胞都对勃起功能的恢复有益。某些microRNA的表达也会影响干细胞的活性;因此,调节干细胞中特定microRNA的水平是另一种可行的策略。 移植后细胞保留、细胞分化和细胞旁分泌效应的增强是上述工程干细胞发挥强大作用的机制。新型生物材料的研究和应用为干细胞在ED领域的发展带来了新的机遇。当与水凝胶、支架和磁性纳米粒子等材料结合时,干细胞在阴茎海绵体中的保留时间会延长。此外,干细胞与现有疗法(如冲击波疗法和某些药物)相结合也可能有效。综合管理上述方法通常能发挥强大的治疗效果。 临床试验 虽然目前对干细胞治疗与ED的研究主要集中在动物实验中,但仍有一些临床试验探讨干细胞治疗ED的有效性和安全性。在检索到的15项临床试验中,研究中使用的干细胞类型多样,大多数患者发展为DMED和CNI-ED。 所有研究都表明患者在SCT期间没有出现严重不良事件或没有增加严重不良事件的风险。在这些临床研究中,干细胞治疗对ED发挥了良好的治疗作用。除了那些患有海绵体神经严重受损的尿失禁患者外,几乎所有患者的勃起功能都得到了改善。研究规模小、随访期短是目前研究的弱点。仍需要高质量、大规模、长期的临床研究来进一步评估向临床ED患者推广干细胞治疗的可行性。 未解决的问题 尽管 干细胞对 ED 的治疗效果已得到证实,但仍有一些问题尚不清楚。由于干细胞治疗的随访时间有限(动物为 2-4 个月,患者最长为 12 个月),移植后干细胞的长期效果仍不清楚。海绵体内注射是主要的给药途径,但也存在其他几种方法,包括静脉注射、损伤海绵体神经盖和前列腺周围植入。每种给药方法都有自己的优点和缺点。因此,确定理想的给药途径具有挑战性。此外,最佳注射时间、注射细胞数量、注射频率以及使用自体或同种异体细胞尚未明确,需要通过进一步研究确定。 本文通过对干细胞治疗与ED相关研究的文献计量学和可视化分析,对干细胞治疗在ED领域的研究现状和前沿进行了科学、全面、系统的分析。干细胞治疗在ED领域的研究正在蓬勃发展,受到越来越多的关注。全球不同国家、机构和作者之间的合作非常广泛,共同推动了该领域的发展。本文为干细胞治疗治疗ED的临床前和临床研究提供了理论参考和指导。 编译:摩西 | 编辑:暖风