缺血性中風(fēng)的臨床治療方法有限。神經(jīng)干細胞 (NSC) 移植可能是一種有前途的治療方法。臨床上，缺血和隨后的再灌注會(huì )導致廣泛的神經(jīng)血管損傷，包括炎癥、血腦屏障破壞和腦細胞死亡。NSC表現出多種潛在的治療神經(jīng)血管損傷的作用。目前，組織纖溶酶原激活劑 (tPA) 是唯一獲得FDA批準的溶栓劑。雖然tPA在血管內的溶栓作用是有益的，但tPA的非溶栓有害作用會(huì )加重神經(jīng)血管損傷，限制治療時(shí)間窗口（時(shí)間敏感）和tPA資格。

因此，需要新的策略來(lái)減輕tPA的有害影響并快速介導中風(fēng)后的血管修復。到目前為止，臨床試驗主要關(guān)注干細胞療法通過(guò)在慢性中風(fēng)階段輸送細胞對神經(jīng)修復的影響。此外，NSC還會(huì )分泌刺激早期缺血性中風(fēng)內源性修復機制的因子。

神經(jīng)干細胞移植：成為治療早期缺血性中風(fēng)時(shí)間窗困境的關(guān)鍵策略

本綜述將綜合介紹神經(jīng)干細胞移植作為神經(jīng)血管損傷有希望的治療方法的臨床前觀(guān)點(diǎn)，重點(diǎn)是早期缺血性中風(fēng)。此外，這將突出早期亞急性神經(jīng)干細胞輸送對改善短期和長(cháng)期中風(fēng)結果的影響^[1]。

神經(jīng)干細胞移植：突破缺血性腦卒中早期治療的時(shí)間窗困境

腦卒中仍是美國致死和致殘的首要原因，其中缺血性腦卒中占所有腦卒中病例的87%。衰老是神經(jīng)血管疾病的主要風(fēng)險因素之一，約三分之二的腦卒中患者年齡超過(guò)65歲。

臨床上，缺血-再灌注（IR）導致廣泛的神經(jīng)血管損傷和神經(jīng)功能障礙。雖然缺血性卒中的發(fā)病率很高，但治療手段僅限于機械性血管內治療（血栓切除術(shù)）和組織型纖溶酶原激活劑（tPA）靜脈溶栓。

一、缺血性腦卒中現有治療手段的瓶頸?

（一）tPA溶栓治療的臨床局限?

組織纖溶酶原激活劑（tPA）作為唯一獲 FDA 批準的靜脈溶栓藥物，其臨床應用受限于兩大核心問(wèn)題：?

• 時(shí)間窗極度狹窄：僅發(fā)病后4.5小時(shí)內適用（占所有患者不足10%），超過(guò)此時(shí)間窗則出血轉化風(fēng)險顯著(zhù)升高（癥狀性顱內出血率達6.4%）
• 非溶栓毒性作用：tPA通過(guò)激活纖溶系統以外的途徑（如誘導基質(zhì)金屬蛋白酶 – 9表達）加劇血腦屏障（BBB）破壞，形成 “再灌注損傷” 級聯(lián)反應。

（二）機械取栓的適用邊界擴展困境?

盡管灌注成像指導下的機械取栓可將時(shí)間窗延長(cháng)至24小時(shí)，但：?僅約15% 患者符合篩選標準（需存在可挽救的缺血半暗帶），延遲再灌注（>6 小時(shí)）仍伴隨不可逆 BBB 損傷：第二次 BBB 破壞高峰（發(fā)病后 24-72 小時(shí)）導致神經(jīng)血管單元崩潰。

因此，需要新的策略來(lái)延長(cháng) tPA 的治療窗口，最大限度地減少有害影響，并改善中風(fēng)的結果。

神經(jīng)干細胞 (NSC) 具有多效性，對非常復雜的早期卒中病理生理學(xué)有益。植入的 NSC 可分化為腦內功能性神經(jīng)元，同時(shí)還具有旁觀(guān)者（分子伴侶）效應，包括傳遞神經(jīng)營(yíng)養因子，從而緩解有毒微環(huán)境并保護瀕危宿主細胞。

二、神經(jīng)干細胞治療缺血性中風(fēng)的早期干預優(yōu)勢?

（一）多模態(tài)靶向早期病理機制?

作用機制?	具體效應?	臨床前證據來(lái)源?
BBB保護?	分泌血管內皮生長(cháng)因子（VEGF）、緊密連接蛋白（ZO-1），減少TJ蛋白降解	大鼠MCAO模型
神經(jīng)炎癥調控?	抑制小膠質(zhì)細胞過(guò)度活化（降低 IL-6、TNF-α水平），促進(jìn)M2型極化	小鼠缺血再灌注模型
內源性修復激活?	釋放腦源性神經(jīng)營(yíng)養因子（BDNF）、膠質(zhì)細胞源性神經(jīng)營(yíng)養因子（GDNF）	非人靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物研究

（二）時(shí)間窗突破的關(guān)鍵節點(diǎn)?

• 亞急性期干預窗口：發(fā)病后24小時(shí)-7天（對應第二次BBB破壞前的可逆階段）?

• 早期移植（<72小時(shí)）可顯著(zhù)抑制神經(jīng)細胞凋亡（TUNEL陽(yáng)性細胞減少40%）

• 延遲至慢性期（>1個(gè)月）則主要發(fā)揮神經(jīng)重塑作用，對BBB保護效果減弱

此外，NSC 的治療結果可能因 NSC 給藥時(shí)間和途徑而異。雖然目前的臨床試驗主要集中于慢性中風(fēng)階段注射細胞對神經(jīng)修復的影響，但本綜述將重點(diǎn)關(guān)注缺血性中風(fēng)早期（亞急性）階段NSC移植的治療機制和潛力，從而改善長(cháng)期結果。

神經(jīng)干細胞生物學(xué)

內源性神經(jīng)干細胞的特性與局限性

一、特性

存在部位特定性

內源性神經(jīng)干細胞（NSC）主要分布于成年哺乳動(dòng)物中樞神經(jīng)系統的特定區域，如海馬齒狀回的顆粒下層（SGZ）和側腦室的室下區（SVZ）。這些區域的微環(huán)境（niche）通過(guò)分泌神經(jīng)營(yíng)養因子和細胞因子，維持干細胞的靜息狀態(tài)或激活其增殖分化。

自我更新與多向分化潛能：內源性NSC具有對稱(chēng)分裂（產(chǎn)生兩個(gè)干細胞）和不對稱(chēng)分裂（產(chǎn)生一個(gè)干細胞和一個(gè)祖細胞）的能力，可分化成神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞及少突膠質(zhì)細胞，參與神經(jīng)修復和功能重建。

微環(huán)境依賴(lài)性激活：其增殖和分化受微環(huán)境中的信號分子調控，如Wnt、Notch、bHLH等信號通路。例如，促有絲分裂因子（如EGF、bFGF）可激活NSC增殖，而神經(jīng)營(yíng)養素（如BDNF）則促進(jìn)其分化。

標記蛋白特征：在增殖階段表達早期標志物（如Nestin、BrdU），遷移階段表達PSA-NCAM、Doublecortin（DCX），成熟后表達NeuN（神經(jīng)元）或GFAP（膠質(zhì)細胞）等特異性標記蛋白。

原位修復潛力：通過(guò)激活內源性NSC，可避免外源性干細胞移植的免疫排斥風(fēng)險，并直接參與局部神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的修復。例如，DLX2轉錄因子可誘導星形膠質(zhì)細胞重編程為神經(jīng)祖細胞，進(jìn)而生成功能性神經(jīng)元。

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二、局限性

數量與再生能力有限：成年哺乳動(dòng)物內源性NSC數量稀少，且其增殖能力隨年齡增長(cháng)顯著(zhù)下降。在嚴重神經(jīng)損傷或退行性疾病中，內源性NSC的再生能力不足以完全修復損傷。

微環(huán)境抑制因素：損傷后局部微環(huán)境常被炎癥因子（如TNF-α、IL-1β）或膠質(zhì)瘢痕（星形膠質(zhì)細胞過(guò)度增生）破壞，抑制NSC的激活與分化。例如，膠質(zhì)瘢痕釋放的硫酸軟骨素蛋白多糖會(huì )阻礙神經(jīng)元軸突再生。

分化效率與功能整合不足：即使NSC被激活，其分化為功能性神經(jīng)元的比例較低，更多分化為膠質(zhì)細胞。此外，新生神經(jīng)元可能無(wú)法有效整合到現有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )中，導致功能恢復受限。

調控機制復雜且易失衡：內源性NSC的激活涉及多信號通路協(xié)同作用，調控不當可能導致異常分化或腫瘤形成。例如，過(guò)度激活Notch信號可能抑制神經(jīng)元分化，促進(jìn)膠質(zhì)細胞生成。

遷移能力受限：內源性NSC的遷移范圍通常局限于特定區域（如SVZ向嗅球遷移），難以到達遠隔損傷部位。即使通過(guò)干預手段促進(jìn)遷移，其效率仍遠低于外源性干細胞移植。

神經(jīng)干細胞的來(lái)源及神經(jīng)干細胞衍生技術(shù)的突破與臨床潛力

神經(jīng)干細胞可以通過(guò)多種方法從各種來(lái)源獲得（圖1)。NSC 可直接從胎兒組織的神經(jīng)外胚層或成人的SVZ和SGZ中獲取。這些原代NSC可使用堿性成纖維細胞生長(cháng)因子 (bFGF) 和表皮生長(cháng)因子 (EGF) 在培養中擴增和維持。

NSC可直接從神經(jīng)組織中提取并在體外擴增。此外，NSC 可以通過(guò)分化因子的特定組合從 iPSC 或 ESC重新編程。此外，NSC 可以通過(guò)直接轉化體細胞生成，而無(wú)需 iPSC 衍生步驟。

NSC也可以來(lái)自其他來(lái)源。例如，NSC可由胚胎干細胞 (ESC) 生成。然而，ESC需要大量的操作和中間步驟才能完全分化為 NSC。通過(guò)在用bFGF和EGF擴增期間抑制TGFβ/BMP信號通路，可實(shí)現培養ESC的神經(jīng)誘導。其中誘導多能干細胞（iPSCs）技術(shù)因自體來(lái)源規避了倫理與免疫排斥問(wèn)題。

最新直接重編程技術(shù)（如iNSCs）通過(guò)特定轉錄因子組合，將體細胞直接轉化為NSCs，大幅提升效率并簡(jiǎn)化流程。這些技術(shù)為個(gè)性化、低風(fēng)險的腦卒中細胞治療奠定了堅實(shí)基礎，尤其是iNSCs的快速制備與高兼容性，為突破傳統療法局限提供了新方向。

外源性神經(jīng)干細胞的標記與追蹤

外源性神經(jīng)干細胞（NSCs）的標記與追蹤方法多樣。直接標記法通過(guò)移植前在干細胞內或表面引入標記物實(shí)現，常用策略包括：

• 胸腺嘧啶類(lèi)似物BrdU標記：通過(guò)抗體檢測分裂中的BrdU+細胞，適用于短期追蹤（因標記隨時(shí)間稀釋?zhuān)?/li>
• 超順磁性氧化鐵顆粒（SPIO）標記：結合磁共振成像（MRI）實(shí)現臨床可轉化的無(wú)創(chuàng )追蹤；
• 熒光探針（如CMTMR、CM-Dil）或放射性示蹤劑標記：分別用于光學(xué)成像和核醫學(xué)成像，但后者可能造成輻射損傷。

此外，病毒轉導可令NSCs表達GFP或lacZ等標志物，但存在轉基因沉默或細胞特性改變的風(fēng)險。對于跨物種移植（如人源NSCs植入嚙齒類(lèi)），可通過(guò)人特異性抗體或供受體性別差異驗證細胞存活。

神經(jīng)干細胞遷移機制

NSCs具有向中樞神經(jīng)系統損傷區域定向遷移的能力，其趨化性主要依賴(lài)病理微環(huán)境釋放的趨化因子（如SDF-1α/CXCL12）與NSCs表面CXCR4受體的相互作用。腦卒中后，梗死周邊可挽救的“半暗帶”因代謝活躍成為NSCs移植的理想靶區。移植途徑影響遷移效率：

• 顱內直接注射：精準定位半暗帶，但侵入性高；
• 靜脈或動(dòng)脈注射：動(dòng)脈內注射可減少肺部截留，提升病灶靶向性；
• 鼻內遞送：非侵入性且能廣泛遷移至缺血區域，但機制尚未完全明確。

內源性神經(jīng)干細胞修復早期缺血性腦卒中的機制

血管生成的雙重作用與年齡相關(guān)挑戰

中風(fēng)后內源性血管生成通過(guò)修復缺血半暗帶血供促進(jìn)恢復，但其早期依賴(lài) VEGF 的機制存在矛盾：VEGF 既能刺激新血管生成，也會(huì )破壞血腦屏障（BBB）加劇水腫。亞急性期局部遞送 VEGF 可平衡修復與損傷，而全身給藥可能有害。MMPs 參與的 ECM 重塑與 BBB 通透性升高密切相關(guān)。值得注意的是，老年患者的血管生成能力下降，而干細胞治療可能通過(guò)增強血管重塑改善預后，需進(jìn)一步在老年模型中驗證 NSCs 對血管生成的調節作用。

神經(jīng)發(fā)生與血管生成的偶聯(lián)及干預意義

內源性神經(jīng)發(fā)生在中風(fēng)后被激活，NSCs與內皮細胞通過(guò)神經(jīng)營(yíng)養因子（如 VEGF）形成功能偶聯(lián)，共同促進(jìn)神經(jīng)血管修復。然而，內源性修復能力有限，需外源性NSCs補充以增強療效。星形膠質(zhì)細胞在早期具有保護作用（如清除谷氨酸、促進(jìn)血管生成），但慢性期形成的膠質(zhì)瘢痕會(huì )阻礙恢復。這為早期干細胞干預提供了理論依據——通過(guò)調節神經(jīng)血管單元微環(huán)境，抑制過(guò)度膠質(zhì)化，從而突破內源性。

多效性神經(jīng)干細胞移植治療缺血性中風(fēng)

大腦在最初的缺血性損傷期間會(huì )發(fā)生顯著(zhù)變化。NSC 移植的時(shí)機對于修復和再生治療作用至關(guān)重要，可改善缺血性中風(fēng)復雜、多因素的病理生理學(xué)。移植的 NSC 會(huì )釋放治療性營(yíng)養因子，以重塑腦組織并促進(jìn)神經(jīng)元可塑性。

NSC 分泌的腦源性神經(jīng)營(yíng)養因子 (BDNF) 是一種主要的神經(jīng)營(yíng)養因子，可促進(jìn)神經(jīng)保護、神經(jīng)發(fā)生并改善中風(fēng)后的神經(jīng)系統結果。

首先，神經(jīng)營(yíng)養因子 (NTF) 有助于維持神經(jīng)元健康、ECM重塑和細胞增殖。NTF還能保護神經(jīng)組織免受廣泛損傷。 VEGF 是一種重要的神經(jīng)營(yíng)養因子，可促進(jìn)血管生成并參與神經(jīng)組織修復。

其次，VEGF調節血管內皮細胞的有絲分裂和存活，并對缺血性損傷提供神經(jīng)保護作用。當使用 SU1498 和 Flt-1Fc 藥物抑制VEGF時(shí)，NSC介導的保護作用會(huì )顯著(zhù)受阻。

第三，其他神經(jīng)營(yíng)養因子如睫狀神經(jīng)營(yíng)養因子、神經(jīng)膠質(zhì)細胞系衍生的神經(jīng)營(yíng)養因子和神經(jīng)生長(cháng)因子也有助于神經(jīng)保護和修復。

最后，除了分泌神經(jīng)功能因子（NTF）外，植入的神經(jīng)干細胞還能產(chǎn)生具有電生理活性的功能性神經(jīng)元，這些神經(jīng)元可以與宿主神經(jīng)元建立適當的突觸連接。

早期干預的時(shí)間窗與聯(lián)合策略

神經(jīng)干細胞移植的最佳時(shí)機為中風(fēng)后亞急性期（24小時(shí)-7天），此時(shí)可與藥物治療（如米諾環(huán)素）協(xié)同作用，通過(guò)減輕炎癥和 BBB 損傷保護神經(jīng)元。臨床前研究證實(shí)，中風(fēng)后24小時(shí)移植NSCs能顯著(zhù)縮小梗死體積，其快速療效與NSCs的抗炎和促修復因子分泌密切相關(guān)。

血腦屏障（BBB）保護的核心機制——MMPs與緊密連接調控

NSCs 通過(guò)抑制 MMP-9 活性保護 BBB：MMP-9 降解 ZO-1 等緊密連接蛋白，導致 BBB 滲漏，而 NSCs 移植可下調 MMP-9 表達，維持 ZO-1完整性。這一作用在老年小鼠和延遲 tPA 治療模型中均被驗證，提示 NSCs 可能減輕 tPA 引發(fā)的出血風(fēng)險，擴展溶栓治療的安全窗口。

炎癥級聯(lián)反應的負向調控

缺血性中風(fēng)激活星形膠質(zhì)細胞和小膠質(zhì)細胞，并由于BBB通透性增加導致炎癥細胞浸潤受影響的組織。中風(fēng)早期的 NSC 輸送可減弱這種復雜的炎癥信號級聯(lián)反應（圖2: NSC通過(guò)降低促炎介質(zhì)（包括TNF-α、IL-1β、IL-6、MCP-1 和 Iba-1）來(lái)改善缺血性損傷。

研究表明NSC通過(guò)影響細胞外微環(huán)境和減少神經(jīng)炎癥，在BBB完整性和腦缺血功能恢復中發(fā)揮重要作用。因此，實(shí)施干細胞療法進(jìn)行免疫調節并針對大腦中的促炎信號級聯(lián)可能是早期缺血性中風(fēng)的有效治療策略。

NSC 可在中風(fēng)腦中分化為功能性神經(jīng)元，并具有多效性旁觀(guān)者效應。這些旁觀(guān)者效應包括減弱血腦屏障 (BBB) 破壞、增加血管生成和調節缺血性中風(fēng)后的免疫反應。

長(cháng)期修復的核心機制 —— 血管生成與神經(jīng)發(fā)生偶聯(lián)

早期 NSCs 移植通過(guò)促進(jìn)血管生成改善長(cháng)期預后，其作用與神經(jīng)發(fā)生緊密偶聯(lián)。臨床前研究表明，移植后的 NSCs 可分泌 VEGF 等因子，刺激內皮細胞增殖（如 BrdU+/vWF + 細胞增加），并在梗死周邊區形成新生血管網(wǎng)絡(luò )。即使在老年或缺血再灌注模型中，這種血管保護效應仍持續存在，為神經(jīng)修復提供必要的營(yíng)養和氧氣支持。

細胞替代的有限性與旁分泌主導作用

盡管早期移植的NSCs可分化為神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞，但其分化效率較低且多數細胞保持未分化狀態(tài)。更關(guān)鍵的是，NSCs 通過(guò)旁分泌效應（如釋放BDNF、GDNF）激活內源性神經(jīng)發(fā)生，而非直接替代受損神經(jīng)元。這一發(fā)現解釋了為何即使細胞替代比例有限，早期移植仍能顯著(zhù)改善長(cháng)期預后。

神經(jīng)系統結果改善的臨床意義與證據鏈

神經(jīng)行為改善被認為是評估長(cháng)期中風(fēng)結果的黃金標準。改良神經(jīng)系統嚴重程度評分 (mNSS) 測試顯示，當在中風(fēng)大鼠腦中 24 小時(shí)時(shí)植入 hNSCs 時(shí)，移植兩周后神經(jīng)功能得到改善。

多項動(dòng)物研究一致顯示，早期 NSCs 移植可通過(guò)保護 BBB、抑制炎癥和促進(jìn)神經(jīng)血管重塑，實(shí)現長(cháng)期神經(jīng)功能的持續改善。從感覺(jué)運動(dòng)測試（前爪黏附物移除）到運動(dòng)協(xié)調性評估（轉棒試驗），移植組在數周至1個(gè)月內均表現出優(yōu)于對照組的行為學(xué)恢復，且這種改善與梗死體積縮小、MMP-9活性抑制及緊密連接蛋白表達恢復直接相關(guān)。這些結果為NSCs 早期干預進(jìn)入臨床提供了關(guān)鍵的功能學(xué)證據。

結論

為了解決神經(jīng)血管疾病復雜的病理生理學(xué)，治療策略包括藥理學(xué)、遺傳學(xué)和基于細胞的組織工程。NSC 可以單獨使用，也可以與可以協(xié)同發(fā)揮作用的其他干預措施結合使用。具體而言，NSC具有抗炎作用，可以減輕早期卒中延遲的 tPA 相關(guān)不良反應。

據報道，在慢性卒中期提供人類(lèi)NSC的1期和 2 期臨床試驗沒(méi)有顯示出安全問(wèn)題，并且改善了運動(dòng)恢復。然而，在亞急性卒中期提供干細胞可能通過(guò)改善早期卒中損傷并進(jìn)而改善晚期卒中結果而使更多患者受益。因此，需要更深入地了解早期卒中損傷并確定最佳的干細胞策略，才能成功轉化。

參考資料：Hamblin MH, Lee JP. Neural Stem Cells for Early Ischemic Stroke. International Journal of Molecular Sciences. 2021 Jul;22(14):7703. DOI: 10.3390/ijms22147703. PMID: 34299322; PMCID: PMC8306669.

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