古香兒 孫 碩 毛 露 陳艾東

1 南京醫(yī)科大學(xué)， 江蘇省南京市 211166； 2 東南大學(xué)

據(jù)統(tǒng)計，心腦血管疾病已連續(xù)多年位列中國成年人主要死亡原因前三，隨著社會發(fā)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(xiàn)逐年上升趨勢，在非傳染性疾病致死中占據(jù)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(fēng)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(shù)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(fēng)的實驗研究中已顯示出巨大的潛力，本文將依據(jù)國內(nèi)外相關(guān)文獻，對國內(nèi)外干細胞治療腦中風(fēng)的機制及成果進行匯總闡述。

1 腦中風(fēng)

腦中風(fēng)可分為出血性腦中風(fēng)和缺血性腦中風(fēng)兩大類，是一種突然發(fā)生的腦部血液循環(huán)障礙性疾病。出血性腦中風(fēng)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(fēng)中更高；缺血性腦中風(fēng)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(fā)病率高于出血性腦中風(fēng)，占“腦中風(fēng)”總數(shù)的3/5以上[3]。腦中風(fēng)可導(dǎo)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(fēng)最初是血液不能順利進入大腦從而導(dǎo)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(jīng)細胞的生存也遭遇威脅，神經(jīng)細胞生理功能改變或喪失，部分神經(jīng)細胞死去，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳遞受阻，嚴重的缺血缺氧還可以導(dǎo)致神經(jīng)阻斷。目前，對于腦中風(fēng)的治療有靜脈注射溶栓劑、西藥、中藥、針灸和推拿等傳統(tǒng)治療手段，但由于神經(jīng)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(fēng)長久以來便存在著發(fā)病率高、致殘率高、死亡率高的三高現(xiàn)象，我國腦中風(fēng)發(fā)病率逐年遞增，每年罹患腦中風(fēng)病的人數(shù)多達200萬，死亡人數(shù)可占發(fā)病總?cè)藬?shù)的3/5;腦中風(fēng)致殘率高達3/4,現(xiàn)存腦中風(fēng)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(fā)出生活不能自理、就業(yè)困難、醫(yī)藥費繁重等一系列問題，為社會和家庭造成沉重負擔(dān)，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(shù)和生活質(zhì)量[7]。故尋求腦中風(fēng)更高效、更便捷的預(yù)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(tài)、結(jié)構(gòu)、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(chǎn)生的新細胞擁有和原細胞完全相同的結(jié)構(gòu)和功能。干細胞治療是研究者運用干細胞的特質(zhì)，人工培養(yǎng)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(huán)境進行改善，對抗或調(diào)節(jié)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(zhì)干細胞、神經(jīng)干細胞等，近幾年國內(nèi)干細胞研究中舉足輕重的領(lǐng)域包括干細胞分離與種類鑒定、誘導(dǎo)干細胞多項分化、重編程調(diào)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(shù)武器傷造成的批量系統(tǒng)性損傷的傷員救治)[10]等領(lǐng)域也發(fā)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(guān)的研究成果斬獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)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(fā)展迅速勢如破竹銳不可當(dāng)。在各方大力支持與不懈努力下，我國科研產(chǎn)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(fā)表總量還是專利申請總量均飛升至世界第二位。論文的數(shù)量從不與質(zhì)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(shù)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(lǐng)域中已具備可稱之為“底氣”的科研實力。除此之外，“產(chǎn)權(quán)保護”是近些年的熱詞，知識產(chǎn)權(quán)有了更多法律及社會輿論的保護，科研工作者的自主創(chuàng)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(yīng)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(zhì)疑和爭論，關(guān)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(xué)學(xué)會干細胞生物學(xué)分會于發(fā)布規(guī)范性文件——《干細胞通用要求》，對干細胞的分類、倫理、質(zhì)量、質(zhì)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(chǎn)有了更高、更明確的標準，加之《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》等國家級文件對干細胞治療持鼓勵態(tài)度[14]，在嚴格規(guī)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(lǐng)域前景良好。

3 干細胞療法治療腦中風(fēng)

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

3.1 干細胞治療缺血性腦中風(fēng)的機制 缺血性腦中風(fēng)時腦部血液供應(yīng)中斷引發(fā)的缺血、缺氧現(xiàn)象是腦部組織損傷、甚至神經(jīng)元大量死亡的主要原因，由此造成的神經(jīng)突觸聯(lián)系中斷以及神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)中斷，在臨床上表現(xiàn)出各種神經(jīng)功能障礙。神經(jīng)細胞及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的損傷自然情況下被視為不可逆性損傷，加之神經(jīng)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(jīng)細胞進行替代、補充，這是腦中風(fēng)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(diào)節(jié)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(fēng)進行治療。

3.1.1 細胞替代： 若假設(shè)腦中風(fēng)是一場發(fā)生在人腦中的戰(zhàn)役，在這場戰(zhàn)役中有的細胞不幸殞命“戰(zhàn)死(壞死)”，有的細胞成了“殘兵(受損)”，他們都不能再堅守崗位發(fā)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(dǎo)產(chǎn)生新的“兵源(新細胞)”，替代殘兵補上空缺，為戰(zhàn)役增加助力，以期能戰(zhàn)勝疾病，已在多個實驗證明干細胞可發(fā)揮此作用，且部分已有臨床嘗試[15]。

3.1.2 調(diào)節(jié)多種細胞因子分泌： (1)釋放神經(jīng)營養(yǎng)因子。神經(jīng)營養(yǎng)因子是一大類由神經(jīng)元微環(huán)境產(chǎn)生的生物活性物質(zhì)，現(xiàn)已知的家族成員包含腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子、神經(jīng)生長因子、神經(jīng)營養(yǎng)素3 (NT3)和神經(jīng)營養(yǎng)素4(NT4)等，在發(fā)生缺血性腦中風(fēng)后，經(jīng)干細胞移植入體內(nèi)的神經(jīng)干細胞期會向受損區(qū)域遷移、分化，并分泌神經(jīng)營養(yǎng)因子[16]。神經(jīng)營養(yǎng)因子主要作用于神經(jīng)元細胞體，起營養(yǎng)及神經(jīng)保神經(jīng)反射活動的恢復(fù)，如學(xué)習(xí)、記憶等功能恢復(fù)；此外，在體外培養(yǎng)干細胞時神經(jīng)營養(yǎng)因子可維持神經(jīng)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(fù)時，用腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子預(yù)處理神經(jīng)干細胞后再移植，對腦組織形態(tài)修復(fù)和神經(jīng)功能恢復(fù)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(jīng)元細胞體和下一級神經(jīng)元的細而長的突起，是神經(jīng)元胞體的延長部分，能傳導(dǎo)神經(jīng)沖動，是神經(jīng)元間信息交流中不可或缺的結(jié)構(gòu)，但中樞神經(jīng)系統(tǒng)受損后軸突再生困難，堪比女媧補天。近年來經(jīng)過科學(xué)家不懈研究，終于發(fā)現(xiàn)讓軸突這個睡美人陷入休眠的紡錘——腦中風(fēng)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(zhì)細胞產(chǎn)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(jié)合神經(jīng)元細胞膜上的特異受體復(fù)合物發(fā)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(zhì)干細胞后得到下調(diào)[18]。(3)抑制神經(jīng)細胞凋亡。缺血性腦中風(fēng)腦缺血后再灌注造成的損傷將誘發(fā)腦神經(jīng)細胞壞死以及凋亡，導(dǎo)致患者神經(jīng)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(jīng)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(jīng)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(fā)生靜脈注射法移植入小鼠體內(nèi)的人類臍帶干細胞大多數(shù)被困在肺內(nèi)，1周內(nèi)消失，不向大腦或其他器官遷移的現(xiàn)象，真正到達病灶的細胞數(shù)較少[20-21]；而經(jīng)頸動脈移植的干細胞極易引發(fā)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(yōu)勢在于將干細胞準確移植到病灶區(qū)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(jīng)腦脊液移植法：可從患者腦室或蛛網(wǎng)膜下隙注入干細胞，干細胞到達損傷部位后發(fā)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(xué)的實驗結(jié)果表明，通過尾靜脈注射的外源性Wharton’s jelly源間充質(zhì)干細胞可以遷移到缺血性腦卒中大鼠的梗死區(qū)，存活甚至分化成神經(jīng)元，部分挽救受損的運動功能，改善大鼠的神經(jīng)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(yīng)用：2011—2014年武漢市第一醫(yī)院內(nèi)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(jié)

大腦是人體的“最高司令”，有著最精密又最復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，與人類的行、思、說、學(xué)息息相關(guān)，哪怕體積微若米粒的結(jié)構(gòu)都能牽一發(fā)而動全身，腦中風(fēng)治療不可忽略?，F(xiàn)目前國內(nèi)干細胞治療腦中風(fēng)尚未大量運用于臨床，應(yīng)該說尚處于實驗研究階段，機理研究、動物實驗仍占主導(dǎo)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(jié)合”之道，不論是將傳統(tǒng)中藥、針灸等與干細胞治療有機結(jié)合，還是用西藥、康復(fù)訓(xùn)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(fēng)前景遠大，期待有一天此法能大規(guī)模應(yīng)用于臨床，挽救千萬患者和家庭。