腦出血危害巨大，其發(fā)病率、致殘率、死亡率一直居高不下,目前內(nèi)科及外科治療對于改善長期預(yù)后仍存在爭議。神經(jīng)干細胞(NSCs)移植作為新興的治療方式，移植分化后能夠有效替代神經(jīng)元發(fā)揮功能，同時還可以發(fā)揮抗炎癥、抑制凋亡作用，是目前最有希望攻克腦出血的療法。

本文從神經(jīng)干細胞來源、干細胞移植方式、神經(jīng)干細胞修復(fù)神經(jīng)損傷的機制、神經(jīng)干細胞治療腦出血的臨床研究進展及神經(jīng)干細胞移植治療希望與挑戰(zhàn)幾個方面進行綜述。

神經(jīng)干細胞的來源

目前用于損傷修復(fù)的神經(jīng)干細胞根據(jù)來源可分為體內(nèi)來源與體外來源。 無論是激活體內(nèi)休眠神經(jīng)干細胞還是移植體外來源神經(jīng)干細胞，都可以通過分泌神經(jīng)生長因子、改善出血后神經(jīng)元生長微環(huán)境來抑制炎癥損傷，并可分化為神經(jīng)元來修復(fù)受損區(qū) 域丟失的神經(jīng)功能。

體內(nèi)來源的神經(jīng)干細胞

早期的觀念認(rèn)為神經(jīng)干細胞僅存于胚胎時期，神經(jīng)損傷后亦無法再生。但隨著一系列研究展開，終于找到了神經(jīng)干細胞存在于成年個體內(nèi)的證據(jù)。

1992年，Reynolds和Weiss從成年小鼠大腦的紋狀體獲得了一種自我更新和多分化的細胞，稱為神經(jīng)干細胞。后續(xù)研究者發(fā)現(xiàn)不僅是哺乳動物、 鳥類、也包括人類，體內(nèi)都存在神經(jīng)干細胞，他們可以定向遷移與增殖分化。目前認(rèn)為神經(jīng)干細胞在腦內(nèi)主要存在于海馬齒狀回、室管膜下區(qū)，也是神經(jīng)干細胞研究重點關(guān)注區(qū)域。

在多項針對腦出血患者血腫周圍組織進行的檢驗中發(fā)現(xiàn)有神經(jīng)再生跡象，還有研究發(fā)現(xiàn)腦出血后可通過重復(fù)經(jīng)顱磁刺激增強經(jīng)由絲裂原活化蛋白激酶信號通路促進神經(jīng)干細胞增殖和分化的過程。這種驅(qū)使體內(nèi)神經(jīng)干細胞遷移分化的干細胞來源稱之為體內(nèi)來源干細胞，該類來源干細胞不存在免疫排斥反應(yīng), 也無成瘤風(fēng)險，是一種安全的療法。

隨著研究深入進行，對于體內(nèi)究竟是何種刺激因素誘導(dǎo)內(nèi)源性神經(jīng)干細胞分化這一問題還沒有確切結(jié)論。并且體內(nèi)來源神經(jīng)干細胞數(shù)目有限，從特定區(qū)域遷移至病灶難度大，目前并不是神經(jīng)干細胞移植治療腦出血的主流選擇。 

體外來源的神經(jīng)干細胞

體外神經(jīng)干細胞主要來源于原代組織培養(yǎng)分化、多能干細胞分化或者是體細胞轉(zhuǎn)分化。顯微解剖技術(shù)的發(fā)展使得位于胚胎組織中的神經(jīng)干細胞分離難度較低，在早期已進行了大量探索。但位于成年個體中的神經(jīng)干細胞分離卻并不容易。

趙全軍等通過改進原代培養(yǎng)方法從急性顱腦損傷患者廢棄腦組織之中提取到了神經(jīng)干細胞，并成功誘導(dǎo)其分化為神經(jīng)元，這些成就都提示原代組織培養(yǎng)神經(jīng)干細胞是完全可行的，但是需要解決細胞獲得率與定向分化轉(zhuǎn)化率較低的問題，同時還要能夠保證神經(jīng)干細胞穩(wěn)定傳代，避免發(fā)生變異，盡可能減輕老化。

多能干細胞雖然已經(jīng)失去了發(fā)育為完整個體的能力，卻可以分化為多種細胞，其中就包括了神經(jīng)干細胞。目前多能干細胞主要從胚胎組織分離或者通過體細胞核轉(zhuǎn)移技術(shù)獲得，從胚胎組織中獲取多能干細胞用于神經(jīng)干細胞分化面臨倫理及免疫排斥反應(yīng)問題，因此目前尚不可作為神經(jīng)干細胞來源的最佳選擇。

神經(jīng)干細胞移植治療腦出血的方式

目前神經(jīng)干細胞移植主要是依賴于顱內(nèi)立體定向注射、經(jīng)腦脊液途徑移植、血管內(nèi)注射這3種方式。 

立體定向注射

立體定向注射通過直接向血腫腔內(nèi)注射神經(jīng)干細胞懸液完成，是所有方式中最為直接的，但是血腫腔內(nèi)血液降解毒性作用以及活化的小膠質(zhì)細胞都有可能導(dǎo)致神經(jīng)干細胞死亡，雖然在體外培養(yǎng)結(jié)果中顯示神經(jīng)干細胞可以有效分化，但是在體內(nèi)分化結(jié)果并不理想，這也有可能與局部神經(jīng)干細胞密度過大不利于分化有關(guān)；有學(xué)者提倡在注射的同時可以加入神經(jīng)營養(yǎng)因子促進神經(jīng)干細胞的存活，但是具體應(yīng)用效果還有待進一步驗證。

經(jīng)腦脊液途徑移植

經(jīng)腦脊液途徑移植包括腰椎穿刺注入蛛網(wǎng)膜下腔、腦室穿刺注射以及枕大池穿刺移植。腰椎穿刺途徑將神經(jīng)干細胞直接注入蛛網(wǎng)膜下腔，干細胞經(jīng)腦脊液循環(huán)散布于腦內(nèi)；腦室穿刺則是將神經(jīng)干細胞懸液直接注入側(cè)腦室, 可以經(jīng)腦脊液循環(huán)迅速遍布腦室及腦組織，同時可以通過向腦脊液中分泌某些因子刺激內(nèi)源性神經(jīng)干細胞增殖活化。經(jīng)枕大池注射既往僅見于動物模型，易損傷腦干，尚未見應(yīng)用于臨床的報道。 

血管內(nèi)注射

血管注射分為經(jīng)動脈注射與經(jīng)靜脈注射，靜脈注射神經(jīng)干細胞需要經(jīng)過全身循環(huán)，細胞損耗多，研究顯示較多神經(jīng)干細胞存留于肝臟和肺。但是在理論上可以通過多次注射提高神經(jīng)干細胞存活率，動脈注射多選用頸動脈注射，可以直接入腦，但是操作難度高，并且由于局部干細胞聚集有導(dǎo)致血栓形成的風(fēng)險。

無論是經(jīng)腦脊液途徑移植還是經(jīng)血管注射，由于缺乏靶向引導(dǎo)，同時還需要跨過血腦屏障，加之神經(jīng)干細胞自身遷移能力弱，均不能在血腫腔內(nèi)聚集大量神經(jīng)干細胞，因此要解決這一問題，需要尋找合理的靶向分子來誘導(dǎo)神經(jīng)干細胞聚集或者納米材料等載體將其輸送到特定位置發(fā)揮作用。

神經(jīng)干細胞移植修復(fù)腦出血的機制

替代效應(yīng)

在一系列實驗中，神經(jīng)干細胞移植使神經(jīng)功能受損狀況得到了有效改善，也發(fā)現(xiàn)了神經(jīng)干細胞移植或者遷移而來的NSCs可以正確分化為神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞,有效替代失用的神經(jīng)元，并與現(xiàn)存神經(jīng)元可以形成有效的突觸連接來發(fā)揮作用，這種修復(fù)機制被稱為替代效應(yīng)。但是后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)僅依靠替代效應(yīng)學(xué)說不足以解釋功能改善，因為神經(jīng)干細胞移植分化而來的神經(jīng)元形成新的突觸連接數(shù)目有限，并且新突觸是否能夠起到正確傳遞信號的作用仍值得進一步研究。 

旁觀者效應(yīng)

神經(jīng)干細胞移植通過分泌營養(yǎng)因子可以減少宿主細胞的死亡，通過增強內(nèi)源性修復(fù)機制誘導(dǎo)宿主大腦重塑, 促進血管新生和減輕炎癥,這種神經(jīng)修復(fù)作用稱為旁觀者效應(yīng)。部分研究發(fā)現(xiàn)上述神經(jīng)保護作用可能是通過神經(jīng)干細胞外泌體實現(xiàn)，外泌體是一種包含了復(fù)雜RNA和蛋白質(zhì)的囊泡結(jié)構(gòu)，神經(jīng)干細胞外泌體包含了多種神經(jīng)生長因子與RNA，正是這些物質(zhì)起到了調(diào)節(jié)作用。

Rong等證實神經(jīng)干細胞外泌體可通過促進自噬減少神經(jīng)元凋亡，同時抑制炎癥。此外，在小鼠腦出血模型中，研究者發(fā)現(xiàn)通過基因修飾導(dǎo)致神經(jīng)干細胞過表達腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子、膠質(zhì)細胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子、絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶1和血管內(nèi)皮生長因子時，可以顯著促進腦出血小鼠神經(jīng)功能的恢復(fù)，這可能與促進血管新生、逆轉(zhuǎn)血腦屏障損傷、減輕腦水腫有關(guān)，但具體機制還有待進一步探究。

神經(jīng)干細胞移植治療腦出血的臨床研究進展

2014年，基因分子研究中心發(fā)表了一篇神經(jīng)干細胞鞘內(nèi)移植治療腦出血的療效及安全性的文章[1]。

研究旨在探討神經(jīng)干細胞鞘內(nèi)移植治療腦出血的療效和安全性。我們在腦出血后7天通過腰椎穿刺將4.0×10(8)個神經(jīng)干細胞移植到蛛網(wǎng)膜下腔，每周兩次，共4次。在第1、7、14、21和28天進行NIHSS評分和腦CT掃描來評估患者的神經(jīng)功能和血腫周圍病灶體積。

結(jié)果：我們發(fā)現(xiàn)治療后NIHSS評分和血腫周圍病灶體積顯著減小。第14天。治療前后組內(nèi)及組間比較差異均有極顯著性（P<0.05）。除少數(shù)患者出現(xiàn)短暫發(fā)熱和寒戰(zhàn)外，無不良反應(yīng)。我們的數(shù)據(jù)表明，使用神經(jīng)干細胞鞘內(nèi)移植治療腦出血是安全有效的。

2019年，國際期刊雜志《干細胞轉(zhuǎn)換醫(yī)學(xué)》發(fā)表一篇穩(wěn)定的腦內(nèi)神經(jīng)干細胞移植治療缺血性中風(fēng)引起的癱瘓的綜述[2]。

在這項單中心I期研究中，我們評估了NSI-566（NSI-566是一種穩(wěn)定的原代貼壁神經(jīng)干細胞系，源自單個人類胎兒脊髓，并通過表觀遺傳擴增，無需進行基因修飾。該細胞系正在美國進行臨床試驗，用于治療肌萎縮側(cè)索硬化癥和脊髓損傷）移植治療慢性運動性中風(fēng)所致偏癱的可行性和安全性，并確定了未來試驗的最大耐受劑量。

在為期12個月的隨訪中，9名參與者的平均Fugl-Meyer運動評分（FMMS，總分100分）提高了16分，平均MRS提高了0.8分，平均美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表提高了3.1分。在隨訪24個月的六名參與者中，這些平均變化保持穩(wěn)定。所有劑量的治療都具有良好的耐受性?？v向核磁共振成像研究顯示，所有九名患者都有新神經(jīng)組織形成空洞填充的跡象。雖然這是一項小型的單臂可行性研究，但結(jié)果令人鼓舞，值得進一步研究。

神經(jīng)干細胞治療腦出血的希望與挑戰(zhàn)

自發(fā)性腦出血是危害人類健康的重要疾患，當(dāng)前無論是內(nèi)科保守治療還是外科手術(shù)治療對于改善遠期預(yù)后都仍存在爭議，因為在自發(fā)性腦出血疾病進程中有相當(dāng)數(shù)量的神經(jīng)元損傷，這一損傷在目前技術(shù)條件下難以修復(fù)。動物實驗及細胞實驗證實神經(jīng)干細胞移植對于腦出血有良好的治療效果，不僅是能替代損傷細胞發(fā)揮功能，還具有抗炎、抗凋亡作用。由此可見神經(jīng)干細胞移植治療腦出血，促進神經(jīng)功能恢復(fù)。

體內(nèi)來源神經(jīng)干細胞進行神經(jīng)修復(fù)是一種安全的選擇，但是如何高效利用體內(nèi)有限的神經(jīng)干細胞進行遷移分化是今后需要重點關(guān)注的問題，需要探索神經(jīng)干細胞遷移及分化的有效刺激因素。缺失的神經(jīng)元僅僅依靠自身的修復(fù)作用很難完成再生，因此有必要借助外來神經(jīng)元進行修復(fù)以期恢復(fù)神經(jīng)組織功能。 

體外來源神經(jīng)干細胞移植進行腦出血后治療是目前研究的主流，表皮細胞生長因子和堿性成纖維細胞生長因子聯(lián)合應(yīng)用于無血清懸浮培養(yǎng)法可以在短期內(nèi)培養(yǎng)出大量神經(jīng)干細胞，保證了干細胞來源。隨著研究深入,研究者發(fā)現(xiàn)聯(lián)合血腫清除與干細胞移植較單一方式治療腦出血效果更佳，這也開辟了新的治療途徑。

• 鑒于臨床前研究取得了較好效果，移植神經(jīng)干細胞的臨床試驗也在逐步展開，但似乎目前主要以缺血性腦卒中為主，對于神經(jīng)干細胞移植治療腦出血的確切效果需要等待將來更多的臨床試驗來證明。

除此之外，還需要考慮神經(jīng)干細胞移植時機、移植方式、定向誘導(dǎo)分化、免疫反應(yīng)以及倫理問題。但是，盡管不確定因素較多，神經(jīng)干細胞移植治療腦出血仍是目前最有希望攻克這一難題的方式。

參考資料：

[1]:Xue YZ, Li XX, Li L, Pang SL, Yao JG, Hao PL. Curative effect and safety of intrathecal transplantation of neural stem cells for the treatment of cerebral hemorrhage. Genet Mol Res. 2014 Oct 20;13(4):8294-300. doi: 10.4238/2014.October.20.5. PMID: 25366723.

[2]:Guangzhu Zhang, Ying Li, James L. Reuss, Nan Liu, Cuiying Wu, Jingpo Li, Shuangshuang Xu, Feng Wang, Thomas G. Hazel, Miles Cunningham, Hongtian Zhang, Yiwu Dai, Peng Hong, Ping Zhang, Jianghong He, Huiru Feng, Xiangdong Lu, John L. Ulmer, Karl K. Johe, Ruxiang Xu, Stable Intracerebral Transplantation of Neural Stem Cells for the Treatment of Paralysis Due to Ischemic Stroke, Stem Cells Translational Medicine, Volume 8, Issue 10, October 2019, Pages 999–1007, https://doi.org/10.1002/sctm.18-0220

免責(zé)說明：本文僅用于傳播科普知識，分享行業(yè)觀點，不構(gòu)成任何臨床診斷建議！杭吉干細胞所發(fā)布的信息不能替代醫(yī)生或藥劑師的專業(yè)建議。如有版權(quán)等疑問，請隨時聯(lián)系我。