研究发现，TAO 患者循环祖细胞 CD34⁺CD45^dim的水平低于健康吸烟者和非吸烟者。ASO患者CD34⁺CD133⁺CD45^dim的循环祖细胞数量和迁移能力也较正常人减少。所以其自身血管修复能力较正常人减弱，回输干细胞可以直接增加缺血区的干细胞数量，促进血管生成。

目前很多研究表明，间充质干细胞（MSC） 的旁分泌机制在干预下肢缺血的过程中发挥了更重要的作用。干细胞主要通过分泌一些分子（上皮生长因子、血管内皮生长因子、碱性成纤维细胞生长因子、膀岛素生长因子-１、成纤维因子、血细胞生长因子、黏连蛋白、IL-8、IL-6、TNF-β、TNFRＩ、Leptin 和血管蛋白-１），这些细胞因子作用于信号调节通路，激活成纤维细胞和内皮细胞，促进其迁移増殖分化，从而促进血管生成。并且，激活的成纤维细胞和内皮细胞也能分泌血管内皮生长因子和上皮生长因子，进一步促进血管生成。血管生成能够增加缺血区的血液供给，因此，缺血性溃疡的愈合能力增强。另外，细胞因子能抑制伤口处的炎症反应，进而加速伤口愈合。

动物和临床研究均证实，间充质干细胞（MSC）在心肌梗死干预中有促血管新生的作用。间充质干细胞（MSC）还能改善大鼠缺血下肢的血流灌注，增加血管内皮生长因子(VEGF)和成纤维细胞生长因子(FGF)等血管新生因子的含量和血管内皮细胞数量。多数研究者认为，间充质干细胞（MSC）的分化与它所处的微环境密切相关。在损伤或缺血的条件下，可能是病变组织的微环境中含有各种不同的因子，促进 MSC向其所在环境需要的细胞或组织方向分化，其机制可能是当它在处于向内皮细胞分化的微环境下时，MSC的某些特征性的内皮细胞基因开放，通过促进血管新生相关蛋白的表达，使MSC直接分化为血管内皮细胞。

干细胞具有分化潜能。目前研究发现，羊膜来源的干细胞可在伤口区表达上皮细胞的特异性表达蛋白-角质细胞特异性蛋白和细胞角蛋白，提示AMMS可在修复过程中分化为上皮细胞。另外，ＭSCs和CD34⁺干细胞能分化成内皮细胞。上皮细胞和内皮细胞分别是促进溃疡愈合和血管生成的两大细胞。此外，CD34⁺干细胞分化过程中能形成的内皮祖细胞通过分泌细胞因子 HIF-α和IL-8，可抑制促调亡蛋白Bax和PUMA的表达，同时增加抗调亡蛋白Bcl-x 和 Bcl-2的表达，从而起到抑制调亡的作用 。