干細胞治療腦中風的研究進展*

古香兒 孫 碩 毛 露 陳艾東

1 南京醫科大學， 江蘇省南京市 211166； 2 東南大學

據統計，心腦血管疾病已連續多年位列中國成年人主要死亡原因前三，隨著社會發展和生活方式的改變，心腦血管疾病誘因漸增，加之中國步入人口老齡化社會，心腦血管疾病的患病率呈現逐年上升趨勢，在非傳染性疾病致死中占據重要地位[1-2]，中國已成為世界腦血管病死亡率最高的國家。腦中風作為腦血管病的頭號殺手，致殘率、死亡率常年處于高位，近幾年因其患病人數逐年增長，為此，專門將每年的10月29日作為“世界卒中日”。干細胞療法是新時期備受矚目的“疾病克星”，在腦中風的實驗研究中已顯示出巨大的潛力，本文將依據國內外相關文獻，對國內外干細胞治療腦中風的機制及成果進行匯總闡述。

1 腦中風

腦中風可分為出血性腦中風和缺血性腦中風兩大類，是一種突然發生的腦部血液循環障礙性疾病。出血性腦中風由腦部血管突然破裂造成的腦出血引起，其致死率在兩種腦中風中更高；缺血性腦中風由腦血流阻斷而引起，阻斷的原因可以分為腦血管異常狹窄以及腦血管被血栓等堵塞，其發病率高于出血性腦中風，占“腦中風”總數的3/5以上[3]。腦中風可導致眾多嚴重的臨床癥狀，如突然昏倒意識不清、面部扭曲口眼歪斜、口齒不清表達費力、半身不遂行動障礙。腦中風最初是血液不能順利進入大腦從而導致腦組織的缺血、缺氧，進而引起腦組織損傷，此外，腦部脆弱的神經細胞的生存也遭遇威脅，神經細胞生理功能改變或喪失，部分神經細胞死去，神經網絡傳遞受阻，嚴重的缺血缺氧還可以導致神經阻斷。目前，對于腦中風的治療有靜脈注射溶栓劑、西藥、中藥、針灸和推拿等傳統治療手段，但由于神經元的死亡是不可逆的，所以治療效果非常不理想[4-6]。

腦中風長久以來便存在著發病率高、致殘率高、死亡率高的三高現象，我國腦中風發病率逐年遞增，每年罹患腦中風病的人數多達200萬，死亡人數可占發病總人數的3/5;腦中風致殘率高達3/4,現存腦中風幸存者中有多達65%的患者不同程度的喪失勞動能力，從而引發出生活不能自理、就業困難、醫藥費繁重等一系列問題，為社會和家庭造成沉重負擔，患者本人還承受著巨大的生理不適感與精神壓力，降低了人民總體幸福指數和生活質量[7]。故尋求腦中風更高效、更便捷的預防及治療方法意義重大。

2 干細胞治療

干細胞具有分化形成多種不同類型細胞的潛在能力，這些細胞有各自的形態、結構、生理功能的特異性細胞，行使特異功能。此外，干細胞還能自我更新，由其分裂產生的新細胞擁有和原細胞完全相同的結構和功能。干細胞治療是研究者運用干細胞的特質，人工培養各種細胞、組織、器官等在臨床上對患者進行治療的新方法，同時干細胞移植能促進多種特異功能的細胞因子分泌，對細胞所處微環境進行改善，對抗或調節細胞凋亡等作用。

2.1 運用范圍 干細胞療法在治療退行性疾病、自體免疫病和遺傳病方面具有巨大的治療潛力，涉及到的干細胞主要包括胚胎干細胞、臍血干細胞、骨髓間充質干細胞、神經干細胞等，近幾年國內干細胞研究中舉足輕重的領域包括干細胞分離與種類鑒定、誘導干細胞多項分化、重編程調控機制、干細胞可塑性與多種疑難疾病治療等方面[8]，且干細胞在美容(如面部整形)[9]、軍事(如高新技術武器傷造成的批量系統性損傷的傷員救治)[10]等領域也發揮著越來越重要的作用。

2.2 干細胞治療的問題與前景 進入新世紀以來全球陷入“干細胞熱”，2007和2012年都有與干細胞相關的研究成果斬獲諾貝爾生理學或醫學獎，這對干細胞研究者們是巨大的鼓勵。

我國在全世界干細胞研究中可謂后起之秀，雖起步較晚，但其發展迅速勢如破竹銳不可當。在各方大力支持與不懈努力下，我國科研產出占全球的份額如冉冉升起的旭日，逐步拔高，近年來，我國無論是論文發表總量還是專利申請總量均飛升至世界第二位。論文的數量從不與質量畫上等號，而引用率從某些方面來說可為評價論文影響力的標桿，我國高頻次被引用論文的數量在國際排名中也名列前茅，這真正顯示出我國在某些干細胞研究領域中已具備可稱之為“底氣”的科研實力。除此之外，“產權保護”是近些年的熱詞，知識產權有了更多法律及社會輿論的保護，科研工作者的自主創新能力和積極性也因此提升，未來我國在國際干細胞市場中的競爭力大大增加[11]。

但是，在實際的干細胞研究和臨床應用中也存在許多亂象。倫理問題、安全問題[12]常常引起社會各界不斷質疑和爭論，關注度居高不下，種種亂象引人反思[13]。2017年底，中國細胞生物學學會干細胞生物學分會于發布規范性文件——《干細胞通用要求》，對干細胞的分類、倫理、質量、質量控制、檢測控制和廢棄物處理等多個方面提出要求，對干細胞的研究和生產有了更高、更明確的標準，加之《“十三五”國家科技創新規劃》等國家級文件對干細胞治療持鼓勵態度[14]，在嚴格規范與鼓勵政策的雙重推動下，干細胞治療的亂象定能有效得到抑制，干細胞領域前景良好。

3 干細胞療法治療腦中風

實際科研和應用中，干細胞療法治療腦中風主要運用于缺血性腦中風，下面各內容僅涉及缺血性腦中風，特此說明。

3.1 干細胞治療缺血性腦中風的機制 缺血性腦中風時腦部血液供應中斷引發的缺血、缺氧現象是腦部組織損傷、甚至神經元大量死亡的主要原因，由此造成的神經突觸聯系中斷以及神經元網絡中斷，在臨床上表現出各種神經功能障礙。神經細胞及神經網絡的損傷自然情況下被視為不可逆性損傷，加之神經細胞屬于高度分化的細胞一般認為無增殖能力，無法對損傷的神經細胞進行替代、補充，這是腦中風一旦患病后遺癥嚴重的主要原因。因此，干細胞療法依靠細胞替代和調節擁有輔助功能的細胞因子的分泌量兩個主要思路對腦中風進行治療。

3.1.1 細胞替代： 若假設腦中風是一場發生在人腦中的戰役，在這場戰役中有的細胞不幸殞命“戰死(壞死)”，有的細胞成了“殘兵(受損)”，他們都不能再堅守崗位發揮本職作用，而細胞替代即利用干細胞的多向分化能力，人工誘導產生新的“兵源(新細胞)”，替代殘兵補上空缺，為戰役增加助力，以期能戰勝疾病，已在多個實驗證明干細胞可發揮此作用，且部分已有臨床嘗試[15]。

3.1.2 調節多種細胞因子分泌： (1)釋放神經營養因子。神經營養因子是一大類由神經元微環境產生的生物活性物質，現已知的家族成員包含腦源性神經營養因子、神經生長因子、神經營養素3 (NT3)和神經營養素4(NT4)等，在發生缺血性腦中風后，經干細胞移植入體內的神經干細胞期會向受損區域遷移、分化，并分泌神經營養因子[16]。神經營養因子主要作用于神經元細胞體，起營養及神經保神經反射活動的恢復，如學習、記憶等功能恢復；此外，在體外培養干細胞時神經營養因子可維持神經的生長、分裂、和分化，如袁進國等人實驗證明，用干細胞進行小鼠缺血性腦卒中修復時，用腦源性神經營養因子預處理神經干細胞后再移植，對腦組織形態修復和神經功能恢復方面有更好療效[17]。(2)降低軸突生長抑制因子表達。軸突是連接著神經元細胞體和下一級神經元的細而長的突起，是神經元胞體的延長部分，能傳導神經沖動，是神經元間信息交流中不可或缺的結構，但中樞神經系統受損后軸突再生困難，堪比女媧補天。近年來經過科學家不懈研究，終于發現讓軸突這個睡美人陷入休眠的紡錘——腦中風受損局部的軸突生長抑制因子表達增高。軸突生長抑制因子主要由少突膠質細胞產生，目前已明確的軸突生長抑制因子主要為Nogo-A、MAG、OMgp，其通過結合神經元細胞膜上的特異受體復合物發揮抑制軸突再生的作用，已有實驗證明脂肪干細胞移植能抑制Nogo-A抑制因子表達、腦出血后損傷部位表達增多的OMgp、MAG也可在移植了骨髓間充質干細胞后得到下調[18]。(3)抑制神經細胞凋亡。缺血性腦中風腦缺血后再灌注造成的損傷將誘發腦神經細胞壞死以及凋亡，導致患者神經功能缺損、致殘甚至死亡，半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(caspase-3)是一種能促進細胞凋亡的蛋白酶，可用來評估神經細胞凋亡情況[19]。干細胞移植可降低caspase-3的表達，由此抑制神經細胞的凋亡。

3.2 干細胞移植方法比較

3.2.1 細胞懸液入血管移植法：可選外周靜脈或頸動脈注射干細胞細胞懸液，但由外周靜脈注入的干細胞會受到肺的攔截，如Tanaka E等人的實驗中發生靜脈注射法移植入小鼠體內的人類臍帶干細胞大多數被困在肺內，1周內消失，不向大腦或其他器官遷移的現象，真正到達病灶的細胞數較少[20-21]；而經頸動脈移植的干細胞極易引發腦梗。

3.2.2 立體定向移植法：通過立體定向的裝置，進行腦局部注射來移植干細胞，此方法的優勢在于將干細胞準確移植到病灶區域，治療更加高效，缺點為此法極易損傷正常的腦組織，故此方法很難為患者接受。

3.2.3 經腦脊液移植法：可從患者腦室或蛛網膜下隙注入干細胞，干細胞到達損傷部位后發揮治療作用，此操作方法簡潔方便，且對患者損傷較小。

3.3 臨床運用

3.3.1動物實驗： 2017年中國南通大學的實驗結果表明，通過尾靜脈注射的外源性Wharton’s jelly源間充質干細胞可以遷移到缺血性腦卒中大鼠的梗死區，存活甚至分化成神經元，部分挽救受損的運動功能，改善大鼠的神經功能行為[22]。2018年Tanaka E等人的實驗證明，用靜脈注射法向新生腦卒中小鼠移植入人類臍帶干細胞是相對安全的，并能改善大腦中動脈閉塞后的功能障礙[21]。

3.3.2 臨床應用：2011—2014年武漢市第一醫院內科對60例腦卒中后遺癥患者進行臍血干細胞移植,取得滿意效果[23]。

4 總結

大腦是人體的“最高司令”，有著最精密又最復雜的結構，與人類的行、思、說、學息息相關，哪怕體積微若米粒的結構都能牽一發而動全身，腦中風治療不可忽略?，F目前國內干細胞治療腦中風尚未大量運用于臨床，應該說尚處于實驗研究階段，機理研究、動物實驗仍占主導地位。不過與單純使用干細胞治療相比，越來越多的研究者深諳“結合”之道，不論是將傳統中藥、針灸等與干細胞治療有機結合，還是用西藥、康復訓練法[24]配合干細胞治療，融會以求貫通，相輔方能相成。干細胞治療腦中風前景遠大，期待有一天此法能大規模應用于臨床，挽救千萬患者和家庭。