細(xì)胞療法對中風(fēng)后腦修復(fù)大有裨益。雖然越來越多的證據(jù)證實了細(xì)胞療法的臨床前和臨床益處，但它們促進(jìn)腦修復(fù)的潛在機(jī)制仍不清楚。

近日，牛津?qū)W術(shù)子刊《Brain》發(fā)表了一篇“干細(xì)胞治療中風(fēng)后的腦修復(fù)機(jī)制”的文章，在這里，簡要回顧了缺血性中風(fēng)后腦修復(fù)的內(nèi)源性機(jī)制，然后重點介紹不同的干細(xì)胞和祖細(xì)胞來源如何促進(jìn)腦修復(fù)。

中風(fēng)簡介：中風(fēng)仍然是導(dǎo)致殘疾和死亡的主要原因，25歲以上的人群中每4人中就有1人患有中風(fēng)。大約87%的中風(fēng)是缺血性中風(fēng)，即供應(yīng)大腦的血管被阻塞。超過一半的中風(fēng)幸存者會出現(xiàn)不同程度的損傷，影響他們的軀體感覺功能、運動、言語和/或認(rèn)知功能，因此存在未得到滿足的醫(yī)療需求。因此，開發(fā)超越傳統(tǒng)治療范圍的新型再生療法至關(guān)重要。

確認(rèn)干細(xì)胞治療中風(fēng)后的大腦修復(fù)機(jī)制，以推動干細(xì)胞治療中風(fēng)進(jìn)入臨床至關(guān)重要！

01臨床批準(zhǔn)的中風(fēng)治療的現(xiàn)狀

美國食品藥品管理局 (FDA) 批準(zhǔn)的唯一中風(fēng)治療方法是重新建立閉塞血管的灌注，以恢復(fù)正常的腦血流水平。要實現(xiàn)再通，有兩種不同的策略：

(i) 通過血管內(nèi)血栓切除術(shù)進(jìn)行機(jī)械血凝塊取回；

(ii) 使用組織型纖溶酶原激活劑 (t-PA) 進(jìn)行藥物血栓溶解。盡管這些方法在臨床試驗中取得了巨大成功，但由于中風(fēng)發(fā)作后4.5小時的治療窗口很窄，只有一小部分中風(fēng)患者從中受益。這使得相當(dāng)一部分未經(jīng)治療的中風(fēng)患者無法接受促進(jìn)修復(fù)和康復(fù)的藥物治療。

在慢性期，中風(fēng)治療涉及長期神經(jīng)康復(fù)，以防止進(jìn)一步出現(xiàn)并發(fā)癥，例如肢體逐漸僵硬，并刺激神經(jīng)可塑性。盡管中風(fēng)患者護(hù)理取得了進(jìn)展，但康復(fù)仍不足以誘導(dǎo)完全的功能恢復(fù)。迄今為止，尚無臨床試驗成功緩解中風(fēng)幸存者的神經(jīng)損傷。

如今，開發(fā)促進(jìn)中風(fēng)后腦修復(fù)和功能恢復(fù)的新療法至關(guān)重要。在目前正在開發(fā)的所有治療策略中，細(xì)胞療法在臨床前模型中顯示出增強(qiáng)腦修復(fù)的前景。移植細(xì)胞的關(guān)鍵優(yōu)勢在于它們能夠激活中風(fēng)后的多種內(nèi)源性修復(fù)過程。干細(xì)胞療法對治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)多種疾?。òㄖ酗L(fēng)）有著巨大的前景。

本文總結(jié)了干細(xì)胞療法在缺血性中風(fēng)后長期治療方面的最新進(jìn)展，以及我們目前對腦修復(fù)機(jī)制的理解，通過這些機(jī)制，細(xì)胞移植可以增強(qiáng)中風(fēng)后的腦再生和功能恢復(fù)。本綜述的總體重點是評估基于細(xì)胞的療法在中風(fēng)康復(fù)方面的治療潛力，并為未來的研究方向提供建議。

02中風(fēng)后的病理生理學(xué)和大腦修復(fù)

缺血性腦卒中是指腦動脈血流中斷。發(fā)生大血管閉塞的患者平均失去1.2億個神經(jīng)元、8300億個突觸和714千米的髓鞘纖維，大腦每小時衰老3.6年。除神經(jīng)損傷外，中風(fēng)還會引起局部和全身的大規(guī)模炎癥反應(yīng)以及BBB成分的嚴(yán)重?fù)p壞。隨后是神經(jīng)可塑性階段，該階段會激活內(nèi)源性修復(fù)和組織重塑機(jī)制，試圖使受損組織再生并恢復(fù)喪失的功能。

中風(fēng)的病理生理學(xué)：缺血性中風(fēng)通常發(fā)生在腦動脈阻塞時，導(dǎo)致受影響腦區(qū)的氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)減少。這些區(qū)域可分為：中風(fēng)核心區(qū)，腦血流量嚴(yán)重減少且細(xì)胞壞死不可逆（<10ml/100g/min）；半暗影區(qū)，損傷可逆（17-10ml/100g/min）；正常完整組織（>17ml/100g/min）。中風(fēng)組織損傷包括細(xì)胞壞死和凋亡、血腦屏障損傷、駐留小膠質(zhì)細(xì)胞激活和外周免疫細(xì)胞浸潤。

中風(fēng)后的內(nèi)源性恢復(fù)

中風(fēng)后的神經(jīng)可塑性也稱為神經(jīng)可塑性，可定義為大腦在受傷后重新連接和重組其神經(jīng)回路的能力，以試圖適應(yīng)與組織和功能喪失相關(guān)的結(jié)構(gòu)、代謝和細(xì)胞變化?？伤苄园ìF(xiàn)有神經(jīng)元、軸突、突觸和神經(jīng)元連接的新生和改變，在中風(fēng)后持續(xù)數(shù)月，主要發(fā)生在梗死周圍區(qū)域。

在這一階段，轉(zhuǎn)錄特征表明，在中風(fēng)的實驗性嚙齒動物模型中，涉及軸突生長、血管發(fā)育、樹突萌發(fā)、突觸形成、粘附分子和細(xì)胞骨架重排的基因和信號通路上調(diào)。

中風(fēng)后的神經(jīng)可塑性

研究表明，新神經(jīng)元的形成，即神經(jīng)發(fā)生，也可能有助于中風(fēng)后的神經(jīng)可塑性和修復(fù)。早期的實驗數(shù)據(jù)表明，腦室下區(qū)的NPCs可以增殖、向病變部位遷移并分化為成熟的神經(jīng)元。

此外，實驗性中風(fēng)可激活缺血區(qū)內(nèi)和周圍的NPCs，其范圍超出室下區(qū)和齒狀回等傳統(tǒng)神經(jīng)源區(qū)。大量證據(jù)表明，實驗性神經(jīng)發(fā)生的增強(qiáng)與康復(fù)的改善有關(guān)，而抑制神經(jīng)發(fā)生則與康復(fù)受損有關(guān)。

其他各種細(xì)胞類型，包括免疫細(xì)胞和血管細(xì)胞，在損傷后刺激神經(jīng)發(fā)生和可塑性方面發(fā)揮著重要作用。實驗研究表明，血管內(nèi)皮細(xì)胞能夠釋放生長因子，刺激梗死周圍區(qū)域的血管生長和重塑，這反過來又促進(jìn)了NSC的增殖和向病變部位的遷移，同時引導(dǎo)它們浸潤梗死周圍區(qū)域以刺激神經(jīng)元的可塑性。反過來，NPC通過分泌血管內(nèi)皮生長因子增加血管生成，表明血管和神經(jīng)元重塑之間存在雙向關(guān)系。

其他對可塑性重要的細(xì)胞類型是周細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。例如，作為神經(jīng)血管單元的一部分，周細(xì)胞已被證明可調(diào)節(jié)中風(fēng)后的血管生成、CBF和BBB修復(fù)，而它們的缺失會導(dǎo)致神經(jīng)血管解偶聯(lián)。

星形膠質(zhì)細(xì)胞不僅具有消除神經(jīng)遞質(zhì)和其他與興奮性毒性相關(guān)的分子的能力，而且在神經(jīng)血管耦合和通過促進(jìn)新的功能性突觸的形成來增強(qiáng)突觸形成方面也發(fā)揮著重要作用。少突膠質(zhì)細(xì)胞祖細(xì)胞分化為成熟的少突膠質(zhì)細(xì)胞，促進(jìn)軸突髓鞘再生并改善白質(zhì)完整性，而小膠質(zhì)細(xì)胞已被證明可以減少炎癥并釋放營養(yǎng)因子（如BDNF），從而促進(jìn)突觸形成。

血管形成和血腦屏障的修復(fù)

在中風(fēng)后的亞急性階段，血管系統(tǒng)和BBB的相關(guān)成分以及血管周圍ECM在肢體周圍發(fā)生廣泛的重塑。在這一被稱為中風(fēng)后血管生成的現(xiàn)象中，新血管形成，周細(xì)胞被招募到血管壁，緊密連接重新建立，從而部分恢復(fù)了BBB的完整性。越來越多的證據(jù)表明，腦卒中后血管生成的效率與年齡有關(guān)，因為患者和嚙齒動物隨著年齡的增長，腦血管的EC增殖和重塑會減弱。

動物研究表明，卒中后所有主要血管生成相關(guān)信號因子轉(zhuǎn)錄上調(diào)，如Vegfa、Vegfr2、Tie2、Angpt2、Pdgf、Cxcl1和Pecam1。VEGF的分泌及其受體VEGFR2的激活是中風(fēng)后血管生成所必需的。研究表明，病變周圍血管生長增加與實驗和人類中風(fēng)的功能恢復(fù)有關(guān)。

腦動脈和毛細(xì)血管由平滑肌細(xì)胞和周細(xì)胞支撐，它們通過與EC的細(xì)胞串?dāng)_在BBB通透性和完整性中發(fā)揮重要作用。在卒中后血管生成過程中，EC分泌的PDGFB與周細(xì)胞表面的受體PDGFRB結(jié)合，而周細(xì)胞分泌的Angpt1與EC表面的受體Tie2結(jié)合。研究表明，病變周圍血管壁的周細(xì)胞覆蓋率增強(qiáng)可改善BBB完整性，有助于組織修復(fù)和功能恢復(fù)。

03從臨床試驗中發(fā)現(xiàn)：中風(fēng)臨床細(xì)胞療法的療效與挑戰(zhàn)

細(xì)胞療法已成為一種有前途的中風(fēng)治療策略，并在二十年前進(jìn)入臨床試驗。最初，永生化神經(jīng)細(xì)胞系、胎兒細(xì)胞來源和成人MSCs被用作細(xì)胞來源（圖2）。

細(xì)胞移植可來自胚胎/胎兒階段或成年人。成體干細(xì)胞包括間充質(zhì)干細(xì)胞 (MSC) 或來自外周血的分化細(xì)胞，這些細(xì)胞被重新編程以產(chǎn)生誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞 (iPSC)。胚胎干細(xì)胞 (ESC) 和iPSC均可分化為神經(jīng)或富含神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的干細(xì)胞，以產(chǎn)生神經(jīng)元、少突膠質(zhì)細(xì)胞或星形膠質(zhì)細(xì)胞。周細(xì)胞樣細(xì)胞可通過神經(jīng)嵴細(xì)胞中間體從iPSC產(chǎn)生。

中風(fēng)的細(xì)胞療法通常被認(rèn)為是安全的，大量來自臨床前和更大規(guī)模的2期和3期臨床試驗的證據(jù)報告稱，只有零星的不良事件，而且通常具有良好的安全性（表1）。關(guān)于中風(fēng)細(xì)胞療法的臨床療效和安全性的綜合評論和薈萃分析已在其他地方討論過。

在過去5年中，有限數(shù)量的小型研究表明，與中風(fēng)后急性/亞急性和慢性期的對照組中風(fēng)患者相比，通過靜脈或動脈內(nèi)施用MSCs可顯著改善國立衛(wèi)生研究院中風(fēng)量表 (NHSS)、改良Rankin量表 (mRS) 和/或Barthel指數(shù) (BI)。

一項更廣泛的3期隨機(jī)對照試驗STARTING-2僅部分證實了MSCs的療效，該試驗招募了60名中風(fēng)患者。通過神經(jīng)影像學(xué)評估，靜脈內(nèi)應(yīng)用MSCs可減少皮質(zhì)脊髓束變性并增強(qiáng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接，同時根據(jù)Fugl-Meyer評估改善下肢運動功能。然而，STARTING-2的主要結(jié)果（以90天后的mRS測量）顯示，兩組之間沒有顯著差異。

除了MSCs，基因改造的神經(jīng)干細(xì)胞系CTX0E03也已通過PISCES系列試驗在慢性卒中患者身上進(jìn)行了測試。PISCES-I和PISCES-II均涉及通過立體定向注射向慢性卒中患者施用CTX0E03細(xì)胞。

規(guī)模更大的PISCES-II試驗是一項2a期多中心試驗，向23名患者施用了2000萬個細(xì)胞，結(jié)果患者上肢功能在3、6和12個月的間隔內(nèi)得到改善。

到目前為止，臨床試驗的結(jié)果好壞參半。這表明，更全面地了解潛在機(jī)制可以改進(jìn)細(xì)胞療法的各個方面。

中風(fēng)細(xì)胞療法有兩種普遍有益的機(jī)制。

• 第一種機(jī)制是直接細(xì)胞置換，使移植細(xì)胞分化為成熟的神經(jīng)元或神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，并在功能上整合到受損宿主的腦回路中。根據(jù)細(xì)胞來源，移植物歸巢可以直接有助于恢復(fù)受損區(qū)域的腦功能、BBB完整性或CBF。
• 其次，移植細(xì)胞可能通過間接方式做出貢獻(xiàn)，例如通過支持性釋放促再生因子來增強(qiáng)或延長內(nèi)源性再生程序，最終導(dǎo)致康復(fù)改善。

04干細(xì)胞治療中風(fēng)的機(jī)制見解

中風(fēng)后細(xì)胞替代：替代受損的神經(jīng)細(xì)胞干細(xì)胞具有自我更新和多向分化的潛能，可以分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞等神經(jīng)細(xì)胞，從而替代受損或死亡的神經(jīng)細(xì)胞，重建神經(jīng)回路，恢復(fù)神經(jīng)功能。

細(xì)胞療法的間接有益作用：盡管細(xì)胞整合到宿主組織中是可能的，但大多數(shù)針對中風(fēng)的細(xì)胞移植研究發(fā)現(xiàn)，對修復(fù)和恢復(fù)的有益作用是通過間接機(jī)制刺激的，包括免疫調(diào)節(jié)、刺激血管和神經(jīng)生長的促再生因子的釋放以及梗塞周圍組織的ECM重塑，所有這些都激活了大腦的內(nèi)源性修復(fù)機(jī)制，促進(jìn)中風(fēng)后的修復(fù)和恢復(fù)（圖3）。

細(xì)胞療法的間接作用包括通過在梗塞周圍區(qū)域釋放促血管生成因子來改善血管修復(fù)和成熟。免疫調(diào)節(jié)和增強(qiáng)的抗炎特征可減少繼發(fā)性損傷并減少神經(jīng)膠質(zhì)疤痕形成。細(xì)胞移植釋放的神經(jīng)營養(yǎng)因子也會增加受損區(qū)域的軸突形成和突觸形成。

免疫調(diào)節(jié)：中風(fēng)后，腦部會發(fā)生炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞的進(jìn)一步損傷。干細(xì)胞具有免疫調(diào)節(jié)作用，可以抑制炎癥細(xì)胞的活化和浸潤，減輕炎癥反應(yīng)，保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞。

血管修復(fù)和重塑：近年來，來自臨床前和人體研究的大量證據(jù)表明，中風(fēng)后血管生成在激活內(nèi)源性修復(fù)機(jī)制和損傷后功能恢復(fù)中起著重要作用，而血管生成抑制與修復(fù)和恢復(fù)的延遲或惡化有系統(tǒng)性聯(lián)系。

一旦被輸送到受傷的大腦中，移植的干細(xì)胞（包括MSCs和NSCs ）就會產(chǎn)生促血管生成因子，如VEGF、ANG1、FGF2、PDGFA和HIF-1a，導(dǎo)致梗死周圍組織的血管密度增加和血管生成受體的表達(dá)。

神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)疤痕形成：膠質(zhì)瘢痕形成損傷部位軸突浸潤的主要物理屏障，并限制再生過程。膠質(zhì)瘢痕形成減少與卒中恢復(fù)改善和卒中后細(xì)胞治療的有益效果相關(guān)。

神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞可進(jìn)一步促進(jìn)少突膠質(zhì)細(xì)胞祖細(xì)胞 (OPC) 增殖和分化為髓鞘少突膠質(zhì)細(xì)胞。一種潛在機(jī)制是通過星形膠質(zhì)細(xì)胞釋放TIMP-1并調(diào)節(jié)周圍的ECM。在皮層下白質(zhì)卒中模型中，移植的神經(jīng)膠質(zhì)祖細(xì)胞促進(jìn)了內(nèi)源性O(shè)PC增殖和軸突發(fā)芽，從而改善了運動和認(rèn)知恢復(fù)。

神經(jīng)修復(fù)：細(xì)胞治療后，神經(jīng)回路可通過多種機(jī)制間接修復(fù)。移植的MSC和NSC已被證實可誘導(dǎo)內(nèi)源性神經(jīng)發(fā)生和神經(jīng)膠質(zhì)生成。

移植干細(xì)胞與中風(fēng)腦組織之間的分子串?dāng)_：轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)的進(jìn)步現(xiàn)在使我們能夠識別移植細(xì)胞與中風(fēng)損傷宿主組織之間的分子相互作用。最近的一項研究表明，移植iPSC衍生的NSC 可促進(jìn)腦缺血后的長期功能恢復(fù)。

05結(jié)論

細(xì)胞療法仍然是一種很有前途的中風(fēng)再生策略。細(xì)胞移植的多模態(tài)效應(yīng)具有改善中風(fēng)患者長期康復(fù)的巨大潛力。盡管具有這種潛力，但現(xiàn)有臨床試驗的不同結(jié)果凸顯了更全面的機(jī)制理解的重要性。

其他臨床前研究表明，細(xì)胞移植的基因工程可以改善當(dāng)前的臨床挑戰(zhàn)，例如免疫相容性、移植物輸送和細(xì)胞療法的安全性。對潛在治療機(jī)制的不斷了解也將有助于確定理想的細(xì)胞來源并為中風(fēng)患者量身定制治療方案。

未來的臨床試驗可能會實施這些最近的臨床前進(jìn)展，并研究它們是否產(chǎn)生更一致的有益效果，為未來將基于細(xì)胞的療法整合到標(biāo)準(zhǔn)中風(fēng)治療中鋪平道路。

參考文獻(xiàn)：Ruslan Rust, Lina R Nih, Luca Liberale, Hao Yin, Mohamad El Amki, Lin Kooi Ong, Berislav V Zlokovic, Brain repair mechanisms after cell therapy for stroke, Brain, Volume 147, Issue 10, October 2024, Pages 3286–3305, https://doi.org/10.1093/brain/awae204

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