干細(xì)胞治療腦中風(fēng)的研究進(jìn)展*

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(jì)，心腦血管疾病已連續(xù)多年位列中國(guó)成年人主要死亡原因前三，隨著社會(huì)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(guó)步入人口老齡化社會(huì)，心腦血管疾病的患病率呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)，在非傳染性疾病致死中占據(jù)重要地位[1-2]，中國(guó)已成為世界腦血管病死亡率最高的國(guó)家。腦中風(fēng)作為腦血管病的頭號(hào)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(zhǎng)，為此，專門(mén)將每年的10月29日作為“世界卒中日”。干細(xì)胞療法是新時(shí)期備受矚目的“疾病克星”，在腦中風(fēng)的實(shí)驗(yàn)研究中已顯示出巨大的潛力，本文將依據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)國(guó)內(nèi)外干細(xì)胞治療腦中風(fēng)的機(jī)制及成果進(jìn)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(yán)重的臨床癥狀，如突然昏倒意識(shí)不清、面部扭曲口眼歪斜、口齒不清表達(dá)費(fèi)力、半身不遂行動(dòng)障礙。腦中風(fēng)最初是血液不能順利進(jìn)入大腦從而導(dǎo)致腦組織的缺血、缺氧，進(jìn)而引起腦組織損傷，此外，腦部脆弱的神經(jīng)細(xì)胞的生存也遭遇威脅，神經(jīng)細(xì)胞生理功能改變或喪失，部分神經(jīng)細(xì)胞死去，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳遞受阻，嚴(yán)重的缺血缺氧還可以導(dǎo)致神經(jīng)阻斷。目前，對(duì)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(zhǎng)久以來(lái)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(guó)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(dá)200萬(wàn)，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(dá)3/4,現(xiàn)存腦中風(fēng)幸存者中有多達(dá)65%的患者不同程度的喪失勞動(dòng)能力，從而引發(fā)出生活不能自理、就業(yè)困難、醫(yī)藥費(fèi)繁重等一系列問(wèn)題，為社會(huì)和家庭造成沉重負(fù)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(xì)胞治療

干細(xì)胞具有分化形成多種不同類型細(xì)胞的潛在能力，這些細(xì)胞有各自的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理功能的特異性細(xì)胞，行使特異功能。此外，干細(xì)胞還能自我更新，由其分裂產(chǎn)生的新細(xì)胞擁有和原細(xì)胞完全相同的結(jié)構(gòu)和功能。干細(xì)胞治療是研究者運(yùn)用干細(xì)胞的特質(zhì)，人工培養(yǎng)各種細(xì)胞、組織、器官等在臨床上對(duì)患者進(jìn)行治療的新方法，同時(shí)干細(xì)胞移植能促進(jìn)多種特異功能的細(xì)胞因子分泌，對(duì)細(xì)胞所處微環(huán)境進(jìn)行改善，對(duì)抗或調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡等作用。

2.1 運(yùn)用范圍 干細(xì)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(xì)胞主要包括胚胎干細(xì)胞、臍血干細(xì)胞、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞等，近幾年國(guó)內(nèi)干細(xì)胞研究中舉足輕重的領(lǐng)域包括干細(xì)胞分離與種類鑒定、誘導(dǎo)干細(xì)胞多項(xiàng)分化、重編程調(diào)控機(jī)制、干細(xì)胞可塑性與多種疑難疾病治療等方面[8]，且干細(xì)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(lái)越重要的作用。

2.2 干細(xì)胞治療的問(wèn)題與前景 進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)全球陷入“干細(xì)胞熱”，2007和2012年都有與干細(xì)胞相關(guān)的研究成果斬獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，這對(duì)干細(xì)胞研究者們是巨大的鼓勵(lì)。

我國(guó)在全世界干細(xì)胞研究中可謂后起之秀，雖起步較晚，但其發(fā)展迅速勢(shì)如破竹銳不可當(dāng)。在各方大力支持與不懈努力下，我國(guó)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(lái)，我國(guó)無(wú)論是論文發(fā)表總量還是專利申請(qǐng)總量均飛升至世界第二位。論文的數(shù)量從不與質(zhì)量畫(huà)上等號(hào)，而引用率從某些方面來(lái)說(shuō)可為評(píng)價(jià)論文影響力的標(biāo)桿，我國(guó)高頻次被引用論文的數(shù)量在國(guó)際排名中也名列前茅，這真正顯示出我國(guó)在某些干細(xì)胞研究領(lǐng)域中已具備可稱之為“底氣”的科研實(shí)力。除此之外，“產(chǎn)權(quán)保護(hù)”是近些年的熱詞，知識(shí)產(chǎn)權(quán)有了更多法律及社會(huì)輿論的保護(hù)，科研工作者的自主創(chuàng)新能力和積極性也因此提升，未來(lái)我國(guó)在國(guó)際干細(xì)胞市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力大大增加[11]。

但是，在實(shí)際的干細(xì)胞研究和臨床應(yīng)用中也存在許多亂象。倫理問(wèn)題、安全問(wèn)題[12]常常引起社會(huì)各界不斷質(zhì)疑和爭(zhēng)論，關(guān)注度居高不下，種種亂象引人反思[13]。2017年底，中國(guó)細(xì)胞生物學(xué)學(xué)會(huì)干細(xì)胞生物學(xué)分會(huì)于發(fā)布規(guī)范性文件——《干細(xì)胞通用要求》，對(duì)干細(xì)胞的分類、倫理、質(zhì)量、質(zhì)量控制、檢測(cè)控制和廢棄物處理等多個(gè)方面提出要求，對(duì)干細(xì)胞的研究和生產(chǎn)有了更高、更明確的標(biāo)準(zhǔn)，加之《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》等國(guó)家級(jí)文件對(duì)干細(xì)胞治療持鼓勵(lì)態(tài)度[14]，在嚴(yán)格規(guī)范與鼓勵(lì)政策的雙重推動(dòng)下，干細(xì)胞治療的亂象定能有效得到抑制，干細(xì)胞領(lǐng)域前景良好。

3 干細(xì)胞療法治療腦中風(fēng)

實(shí)際科研和應(yīng)用中，干細(xì)胞療法治療腦中風(fēng)主要運(yùn)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(shuō)明。

3.1 干細(xì)胞治療缺血性腦中風(fēng)的機(jī)制 缺血性腦中風(fēng)時(shí)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(xì)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(xì)胞屬于高度分化的細(xì)胞一般認(rèn)為無(wú)增殖能力，無(wú)法對(duì)損傷的神經(jīng)細(xì)胞進(jìn)行替代、補(bǔ)充，這是腦中風(fēng)一旦患病后遺癥嚴(yán)重的主要原因。因此，干細(xì)胞療法依靠細(xì)胞替代和調(diào)節(jié)擁有輔助功能的細(xì)胞因子的分泌量?jī)蓚€(gè)主要思路對(duì)腦中風(fēng)進(jìn)行治療。

3.1.1 細(xì)胞替代： 若假設(shè)腦中風(fēng)是一場(chǎng)發(fā)生在人腦中的戰(zhàn)役，在這場(chǎng)戰(zhàn)役中有的細(xì)胞不幸殞命“戰(zhàn)死(壞死)”，有的細(xì)胞成了“殘兵(受損)”，他們都不能再堅(jiān)守崗位發(fā)揮本職作用，而細(xì)胞替代即利用干細(xì)胞的多向分化能力，人工誘導(dǎo)產(chǎn)生新的“兵源(新細(xì)胞)”，替代殘兵補(bǔ)上空缺，為戰(zhàn)役增加助力，以期能戰(zhàn)勝疾病，已在多個(gè)實(shí)驗(yàn)證明干細(xì)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(xì)胞因子分泌： (1)釋放神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子。神經(jīng)營(yíng)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(yíng)養(yǎng)因子、神經(jīng)生長(zhǎng)因子、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)素3 (NT3)和神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)素4(NT4)等，在發(fā)生缺血性腦中風(fēng)后，經(jīng)干細(xì)胞移植入體內(nèi)的神經(jīng)干細(xì)胞期會(huì)向受損區(qū)域遷移、分化，并分泌神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子[16]。神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子主要作用于神經(jīng)元細(xì)胞體，起營(yíng)養(yǎng)及神經(jīng)保神經(jīng)反射活動(dòng)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(xì)胞時(shí)神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子可維持神經(jīng)的生長(zhǎng)、分裂、和分化，如袁進(jìn)國(guó)等人實(shí)驗(yàn)證明，用干細(xì)胞進(jìn)行小鼠缺血性腦卒中修復(fù)時(shí)，用腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子預(yù)處理神經(jīng)干細(xì)胞后再移植，對(duì)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(zhǎng)抑制因子表達(dá)。軸突是連接著神經(jīng)元細(xì)胞體和下一級(jí)神經(jīng)元的細(xì)而長(zhǎng)的突起，是神經(jīng)元胞體的延長(zhǎng)部分，能傳導(dǎo)神經(jīng)沖動(dòng)，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?huà)z補(bǔ)天。近年來(lái)經(jīng)過(guò)科學(xué)家不懈研究，終于發(fā)現(xiàn)讓軸突這個(gè)睡美人陷入休眠的紡錘——腦中風(fēng)受損局部的軸突生長(zhǎng)抑制因子表達(dá)增高。軸突生長(zhǎng)抑制因子主要由少突膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生，目前已明確的軸突生長(zhǎng)抑制因子主要為Nogo-A、MAG、OMgp，其通過(guò)結(jié)合神經(jīng)元細(xì)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(shí)驗(yàn)證明脂肪干細(xì)胞移植能抑制Nogo-A抑制因子表達(dá)、腦出血后損傷部位表達(dá)增多的OMgp、MAG也可在移植了骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞后得到下調(diào)[18]。(3)抑制神經(jīng)細(xì)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(xì)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(jìn)細(xì)胞凋亡的蛋白酶，可用來(lái)評(píng)估神經(jīng)細(xì)胞凋亡情況[19]。干細(xì)胞移植可降低caspase-3的表達(dá)，由此抑制神經(jīng)細(xì)胞的凋亡。

3.2 干細(xì)胞移植方法比較

3.2.1 細(xì)胞懸液入血管移植法：可選外周靜脈或頸動(dòng)脈注射干細(xì)胞細(xì)胞懸液，但由外周靜脈注入的干細(xì)胞會(huì)受到肺的攔截，如Tanaka E等人的實(shí)驗(yàn)中發(fā)生靜脈注射法移植入小鼠體內(nèi)的人類臍帶干細(xì)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(dá)病灶的細(xì)胞數(shù)較少[20-21]；而經(jīng)頸動(dòng)脈移植的干細(xì)胞極易引發(fā)腦梗。

3.2.2 立體定向移植法：通過(guò)立體定向的裝置，進(jìn)行腦局部注射來(lái)移植干細(xì)胞，此方法的優(yōu)勢(shì)在于將干細(xì)胞準(zhǔn)確移植到病灶區(qū)域，治療更加高效，缺點(diǎn)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(xì)胞，干細(xì)胞到達(dá)損傷部位后發(fā)揮治療作用，此操作方法簡(jiǎn)潔方便，且對(duì)患者損傷較小。

3.3 臨床運(yùn)用

3.3.1動(dòng)物實(shí)驗(yàn)： 2017年中國(guó)南通大學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)尾靜脈注射的外源性Wharton’s jelly源間充質(zhì)干細(xì)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(yùn)動(dòng)功能，改善大鼠的神經(jīng)功能行為[22]。2018年Tanaka E等人的實(shí)驗(yàn)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(xì)胞是相對(duì)安全的，并能改善大腦中動(dòng)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(duì)60例腦卒中后遺癥患者進(jìn)行臍血干細(xì)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(shuō)、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(dòng)全身，腦中風(fēng)治療不可忽略?，F(xiàn)目前國(guó)內(nèi)干細(xì)胞治療腦中風(fēng)尚未大量運(yùn)用于臨床，應(yīng)該說(shuō)尚處于實(shí)驗(yàn)研究階段，機(jī)理研究、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)仍占主導(dǎo)地位。不過(guò)與單純使用干細(xì)胞治療相比，越來(lái)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(xì)胞治療有機(jī)結(jié)合，還是用西藥、康復(fù)訓(xùn)練法[24]配合干細(xì)胞治療，融會(huì)以求貫通，相輔方能相成。干細(xì)胞治療腦中風(fēng)前景遠(yuǎn)大，期待有一天此法能大規(guī)模應(yīng)用于臨床，挽救千萬(wàn)患者和家庭。