干細胞是能夠發(fā)育成任何細胞類型的特化細胞。它們可用于再生醫(yī)學(xué)，治療嚴重疾病。

目錄

• 何謂干細胞療法？
• 干細胞有哪些類型？
• 新生兒腦可能遭受哪些損傷？
• 什么是創(chuàng)傷性腦損傷 (TBI)？
• 窒息如何造成腦損傷？
• 什么是圍產(chǎn)期中風(fēng)？
• 干細胞如何修復(fù)腦損傷？

介紹：干細胞是從臍帶血、骨髓等中分離出來的特殊人體細胞。它們可以發(fā)育成體內(nèi)的任何細胞類型。它們用于再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，可以治愈任何疾病。研究人員認為，未來甚至阿爾茨海默病也可以治愈，在這些干細胞的幫助下，受損的腦細胞會被健康細胞取代。一項新研究報告稱，臍帶血 (UCB) 中的干細胞可以治療新生兒的腦損傷。在本文中，我們將討論干細胞在醫(yī)學(xué)中的重要性以及如何使用它們來治療組織或器官損傷。

干細胞治療創(chuàng)傷性腦損傷的類型和重要性

何謂干細胞療法？

干細胞療法是現(xiàn)代再生醫(yī)學(xué)的產(chǎn)物，用于促進體內(nèi)受損或患病組織的修復(fù)。干細胞療法仍是一個新興的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，目前仍在試驗中，但尚未付諸實踐。然而，干細胞的先進研究人員相信，不久的將來就能治愈多種疾病。

干細胞有哪些類型？

干細胞大致分為三大類型，分別是：

• 胚胎干細胞：胚胎干細胞在胚胎發(fā)育成嬰兒的過程中為其提供新細胞。它們具有多能性。多能性是指細胞發(fā)育成身體任何細胞類型的潛力。最近的研究人員發(fā)現(xiàn)，羊水中存在干細胞（圍產(chǎn)期干細胞）。羊水包圍胎兒并提供保護。干細胞是通過羊膜穿刺術(shù)從羊水中獲取的。
• 成體干細胞：隨著人類年齡的增長，受損和老化的細胞會被新細胞取代。這些新細胞是由成體干細胞產(chǎn)生的。成體干細胞是多能細胞；也就是說，它們只能發(fā)育成專門的細胞，而不是所有類型的細胞。血細胞只能取代其他血細胞，而不能取代皮膚和毛發(fā)細胞。
• 多能干細胞：顧名思義，它們是由科學(xué)家在實驗室中通過獲取成體細胞類型誘導(dǎo)或制造的。然后對其進行培養(yǎng)并轉(zhuǎn)化為所需的細胞類型。與胚胎干細胞類似，它們也具有多能性。

新生兒腦可能遭受哪些損傷？

新生兒腦損傷的主要并發(fā)癥是：

• 創(chuàng)傷性腦損傷(TBI)
• 新生兒缺氧缺血
• 腦癱
• 窒息
• 圍產(chǎn)期中風(fēng)

什么是創(chuàng)傷性腦損傷 (TBI)？

創(chuàng)傷性腦損傷是新生兒最常見、最嚴重的并發(fā)癥。這可能導(dǎo)致死亡和終身發(fā)病。在創(chuàng)傷性腦損傷中，由于細胞及其功能的破壞，大腦的正常功能被中斷。這可能會嚴重影響嬰兒的成長和認知發(fā)育。

創(chuàng)傷性腦損傷期間的并發(fā)癥：

在創(chuàng)傷性腦損傷中，血腦屏障被破壞，導(dǎo)致神經(jīng)炎癥、軸突損傷、神經(jīng)退行性病變等。因此，腦細胞的生理、結(jié)構(gòu)和內(nèi)部環(huán)境要么被改變，要么被破壞。這會導(dǎo)致神經(jīng)細胞損傷，影響大腦的功能。

創(chuàng)傷性腦損傷會遇到的一些并發(fā)癥包括：

• 視覺障礙。
• 認知障礙。
• 經(jīng)常頭痛（年齡較大的兒童和成人）。
• 癲癇發(fā)作。
• 意識喪失。
• 嚴重者還可出現(xiàn)昏迷、癱瘓。

創(chuàng)傷性腦損傷管理：

到目前為止，尚無特定藥物可以治療創(chuàng)傷性腦損傷。不過，一線治療方法是：

• 高壓氧療法：在升高的氣壓下呼吸 100% 的氧氣。
• 非侵入性腦刺激：用于刺激大腦受損部分的技術(shù)。
• 功能性電刺激：它使用低能量電脈沖來刺激大腦。
• 行為療法：這是一種改變兒童行為和舉止的有效治療方法。

窒息如何造成腦損傷？

窒息或缺氧是一種因缺氧而導(dǎo)致組織破壞的疾病。在分娩過程中，這種情況可能會變得更加復(fù)雜，例如剖腹產(chǎn)延遲或嬰兒缺氧的情況。但這些情況可以通過適當(dāng)?shù)尼t(yī)療護理來預(yù)防。立即的治療應(yīng)該是在分娩后立即給嬰兒降溫。這可以防止嚴重的并發(fā)癥，但會導(dǎo)致終身殘疾。如果立即發(fā)現(xiàn)腦損傷，那么它是可逆的。

什么是腦癱？

新生兒遇到的另一個主要并發(fā)癥是腦癱。腦癱是一種兒童運動障礙的疾病。它是兒童期常見的殘疾之一。這可能是由于大腦發(fā)育異?；驌p傷導(dǎo)致無法控制運動反射。它發(fā)生在懷孕期間或出生后。腦室周圍白質(zhì)損傷（腦室周圍白質(zhì)軟化癥）是新生兒腦癱的主要原因。

什么是圍產(chǎn)期中風(fēng)？

當(dāng)腦血管堵塞或受損時，就會導(dǎo)致中風(fēng)。新生兒中風(fēng)被稱為“圍產(chǎn)期中風(fēng)”。這是導(dǎo)致腦癱和其他殘疾的常見原因。

干細胞如何修復(fù)腦損傷？

用于創(chuàng)傷性腦損傷的干細胞：在創(chuàng)傷性腦損傷的情況下，需要幾種細胞，例如神經(jīng)膠質(zhì)細胞、神經(jīng)元細胞和血管內(nèi)皮細胞來再生受損的腦組織。因此，只有在病情不太嚴重或最近發(fā)生（六個月至兩年之間）的情況下，腦干細胞移植才可能有幫助。因此，建議使用間充質(zhì)干細胞。

它們是多能基質(zhì)細胞，可以分化為間充質(zhì)細胞和非間充質(zhì)細胞。非間充質(zhì)細胞包括神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞，它們對于治療創(chuàng)傷性腦損傷至關(guān)重要。這些細胞具有增殖和分化的能力，它們會前往受傷的組織并誘導(dǎo)局部組織修復(fù)，并加速愈合過程（免疫調(diào)節(jié)過程）。它們通過靜脈途徑給藥，因為它們可以輕松穿過血腦屏障。它們穿過旁細胞通路，穿透內(nèi)皮細胞層并到達受傷組織。

干細胞治療創(chuàng)傷性腦損傷的臨床案例

李剛/劉宏教授團隊在神經(jīng)干細胞治療創(chuàng)傷性腦損傷領(lǐng)域取得新進展

山東大學(xué)齊魯醫(yī)院神經(jīng)外科李剛教授團隊與山東大學(xué)晶體材料國家重點實驗室劉宏教授團隊在創(chuàng)傷性腦損傷醫(yī)工交叉治療領(lǐng)域取得了新進展。

該研究通過構(gòu)建生物來源的壓電纖維素納米纖維，通過其介導(dǎo)將超聲信號轉(zhuǎn)換為電信號促進神經(jīng)干細胞分化為功能神經(jīng)元，為創(chuàng)傷性腦損傷的細胞治療提供了新的思路和方法。

12月9日，該研究成果以“Piezotronic effect for in situ electrostimulation of neural stem cell therapyfor nerve injury”為題發(fā)表于國際著名期刊NanoEnergy(中科院1區(qū)，IF=17.6)，李剛教授、劉宏教授和山東大學(xué)晶體材料國家重點實驗室仇吉川教授為論文共同通訊作者，齊魯醫(yī)院神經(jīng)外科博士研究生王文晗和山東大學(xué)晶體材料研究所博士研究生李克熠為論文共同第一作者。

創(chuàng)傷性腦損傷后的神經(jīng)功能恢復(fù)一直是困擾大家的難題，而神經(jīng)干細胞的應(yīng)用給這一難題的解決帶來了曙光;然而，基于神經(jīng)干細胞的細胞療法卻受限于功能神經(jīng)元的分化比例與構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的速度，從而影響了神經(jīng)干細胞的治療效果。李剛教授與劉宏教授團隊針對該項難題，聯(lián)合開發(fā)構(gòu)建了基于超聲驅(qū)動的壓電纖維素納米纖維的原位無線電刺激方案，該方案中的纖維素納米纖維是生物來源的，具有較好的生物相容性，其納米纖維由于晶胞內(nèi)的原子不對稱性也具有較好的壓電特性。

研究結(jié)果表明，該方案可以在超聲的刺激下給神經(jīng)干細胞提供原位可控、可調(diào)節(jié)的無線電刺激來促進神經(jīng)干細胞盡快分化為功能神經(jīng)元，最終實現(xiàn)了創(chuàng)傷性腦損傷的功能修復(fù)。

干細胞治療腦癱：該療法利用神經(jīng)干細胞、胚胎干細胞、臍帶血和誘導(dǎo)性多能干細胞。盡管它們在腦癱治療中的作用仍處于實驗階段，但人們相信它們可以有效恢復(fù)受傷的組織或器官，治愈疾病。它們以自我更新特性而聞名，因此可以提供神經(jīng)保護和組織神經(jīng)再生。

干細胞治療腦癱的臨床案例

在《International Journal of Stem Cells》期刊上發(fā)表的一則案例報告中，一名6歲的腦癱患兒在接受4次臍帶間充質(zhì)干細胞（UC-MSCs）治療后，上肢和下肢活動能力得到一定的改善，平衡能力及溝通能力都得到提高，可以擺脫輪椅，采用助行器行走。

這一案例突顯了臍帶間充質(zhì)干細胞在腦癱治療中的潛在價值，為廣大腦癱患兒帶來了康復(fù)的新希望。

在這則案例中，一名6歲男童，患有肌張力障礙性腦癱。出生時頭圍28cm，身高41cm，在保溫箱中養(yǎng)育兩周后，行頭顱MRI檢查后診斷為腦性癱瘓（CP），此后一直就診及隨訪，也接受了多種藥物治療，如巴氯芬和康復(fù)治療，據(jù)報道有部分療效。

患兒一共接受了4次同種異體間充質(zhì)干細胞治療，每次劑量為1×10⁶/kg，給藥方式為鞘內(nèi)和靜脈給藥。以下為給藥時間、劑量。

治療前以及首次治療6個月時檢測患者的FIM（功能獨立測量）、GMFCS（粗大運動功能分類系統(tǒng)88）、Tardieu量表、TCMS（軀干控制測量量表）、MACS（手動能力分類量表）、CFS（通信功能分類系統(tǒng)），患者在接受治療后并接受強化康復(fù)，一共隨訪18個月。

相比于治療前，首次臍帶間充質(zhì)干細胞治療后6個月后患者的多項功能出現(xiàn)改善，其中，患兒粗大運動功能得到了一定的提高，可以擺脫輪椅，采用助行器行走；上肢可以進行一些簡單的操作，雖然速度還有待提高；坐姿平衡及運動控制得到較大程度的改善。

整體量表評估總分從原來的5/58升高至31/58，表明間充質(zhì)干細胞治療的有效性。

不過這一案例中，臍帶間充質(zhì)干細胞治療并無法改善患者的肌肉痙攣情況。

在隨訪18個月期間，患者除了在使用后第1天坐起來時腰部有輕微疼痛外，沒有觀察到任何不良反應(yīng)，肯定了臍帶間充質(zhì)干細胞治療的安全性。

干細胞療法治療窒息和缺氧缺血性腦病腦損傷：臍帶血 (UCB) 細胞具有發(fā)育成腦細胞的能力。單劑量臍帶血可以修復(fù)腦損傷并預(yù)防在冷卻療法中發(fā)生的終身殘疾。然而，研究人員發(fā)現(xiàn)單劑量無法提供最大程度的保護，因此需要多劑量臍帶血來降低腦癱和其他并發(fā)癥的風(fēng)險。

近日，瑞士科學(xué)家在國際期刊《The Neuroscientist》發(fā)表相關(guān)綜述，總結(jié)了干細胞療法的前景及局限性，并提出了五條原則來推進干細胞療法在大腦損傷修復(fù)中的應(yīng)用，文章側(cè)重于中風(fēng)的細胞療法，但同樣也適用于其他腦部疾病。

一項關(guān)于神經(jīng)干細胞移植治療中風(fēng)患者的為期兩年的開放標(biāo)簽、單中心和劑量遞增臨床試驗（NCT01151124）已經(jīng)完成。臨床數(shù)據(jù)分析表明，高達2000萬個細胞的單次腦內(nèi)神經(jīng)干細胞劑量不會引起不良事件，并且與神經(jīng)功能改善有關(guān)。

結(jié)論

干細胞療法將成為再生醫(yī)學(xué)的現(xiàn)代時代。它是一線希望，有可能拯救生命免于危及生命的疾病。盡管目前它們僅在動物身上進行實驗，但未來它們可能會成為眾人矚目的焦點。研究人員正在做著偉大的工作，并提供更多關(guān)于干細胞療法的信息。有一天，人們相信它們可以治愈許多疾病，如阿爾茨海默氏癥、帕金森氏癥、腦和脊髓損傷、心臟病、糖尿病、關(guān)節(jié)炎等。

參考資料：

• 創(chuàng)傷性腦損傷的干細胞治療進展https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6700304/
• 新生兒腦損傷的干細胞治療：前景與挑戰(zhàn)https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22162055/
• 神經(jīng)干細胞治療和缺氧缺血性腦損傷https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29758244/
• 兒童創(chuàng)傷性腦損傷的干細胞治療https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fneur.2020.601286/full

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