外傷或中風(fēng)引起的腦損傷是成人死亡和殘疾的主要原因。不幸的是，很少有干預措施對腦組織損傷后修復有效。

在關(guān)于內源性神經(jīng)發(fā)生是否確實(shí)發(fā)生在成年人腦中的長(cháng)期爭論之后，現在有大量證據支持其發(fā)生。盡管損傷通常會(huì )顯著(zhù)刺激神經(jīng)發(fā)生，但神經(jīng)干/祖細胞內源分化的修復潛力通常不足。另外，外源干細胞移植在動(dòng)物模型中顯示出有希望的結果，但長(cháng)期存活率差和神經(jīng)元分化效率低等局限性使其在臨床應用中仍然具有挑戰性。

成人神經(jīng)再生的多功能策略：干細胞移植修復受損大腦的途徑

在這篇綜述中，我們旨在總結成人神經(jīng)發(fā)生三個(gè)不同方面的歷史研究和最新進(jìn)展：內源性神經(jīng)發(fā)生、外源性干細胞移植和直接膠質(zhì)細胞到神經(jīng)元的轉換。

內源性神經(jīng)發(fā)生：關(guān)于神經(jīng)再生基礎的爭論

20世紀初，西班牙著(zhù)名神經(jīng)科學(xué)家Ramon y Cajal聲稱(chēng)神經(jīng)發(fā)生僅發(fā)生在胚胎發(fā)育過(guò)程中。因此，幾十年來(lái)人們一直相信成人大腦中不會(huì )出現新的神經(jīng)元。Altman（1962）通過(guò)提供第一個(gè)證據證明成年嚙齒動(dòng)物大腦中可以產(chǎn)生新的神經(jīng)元，對這一觀(guān)點(diǎn)提出了挑戰。雖然隨后的證據支持這種可能性，但相應的放射自顯影和組織學(xué)技術(shù)被認為是有爭議的，并且多年來(lái)對這一新興領(lǐng)域的關(guān)注較少。20世紀90年代，基于抗體的生物標志物檢測方法等新技術(shù)的迅速發(fā)展，越來(lái)越多的證據進(jìn)一步支持了成年嚙齒動(dòng)物大腦中神經(jīng)發(fā)生的存在。

室下區（SVZ）和顆粒下區（SGZ）是成年嚙齒動(dòng)物大腦中兩個(gè)特征明確的神經(jīng)源性生態(tài)位。然而，神經(jīng)發(fā)生是否發(fā)生在成年人身上仍然存在爭議。因此，在解決改善ABI結果的神經(jīng)源性策略之前，有必要考慮支持或反駁這一重要概念的論點(diǎn)。

經(jīng)典神經(jīng)源性生態(tài)位：嗅球、紋狀體和皮質(zhì)中SVZ衍生的神經(jīng)發(fā)生

二十多年前，成年神經(jīng)發(fā)生領(lǐng)域的先驅團體之一Alvarez-Buylla及其同事將SVZ星形膠質(zhì)細胞鑒定為成年嚙齒類(lèi)動(dòng)物大腦中的神經(jīng)干細胞 (NSC)。后來(lái)研究人員發(fā)現，在小鼠和大鼠中，SVZ中的NSC可以通過(guò)遷移到紋狀體或皮層并分化為神經(jīng)元來(lái)對中風(fēng)引起的腦損傷做出快速反應。動(dòng)物研究中鼓舞人心的結果使許多科學(xué)家和臨床醫生相信通過(guò)刺激SVZ內源性神經(jīng)發(fā)生來(lái)促進(jìn)紋狀體和皮質(zhì)中風(fēng)后神經(jīng)修復的可行性。新方法為成人大腦中神經(jīng)發(fā)生的存在提供了新的證據。

經(jīng)典神經(jīng)發(fā)生生態(tài)位：海馬SGZ衍生的神經(jīng)發(fā)生

海馬體是學(xué)習和記憶最重要的大腦區域。它非常容易受到腦損傷，并且也受到癡呆癥，特別是阿爾茨海默病的影響。齒狀回SGZ中的NSC可以補充海馬神經(jīng)元，以整合到現有的神經(jīng)回路中。20世紀90年代，Fred Gage小組報告了大鼠和小鼠的年齡依賴(lài)性海馬神經(jīng)發(fā)生。嚙齒動(dòng)物的神經(jīng)源性活動(dòng)可以通過(guò)豐富的環(huán)境和跑步來(lái)增強。

新穎的神經(jīng)源性生態(tài)位

嚙齒類(lèi)動(dòng)物的成年神經(jīng)發(fā)生可能不僅限于SVZ和SGZ，因為在其他腦區也有報道，如下丘腦、黑質(zhì)和杏仁核。與SVZ和SGZ相比，這些大腦區域的神經(jīng)發(fā)生似乎表現出年齡依賴(lài)性下降。隨著(zhù)人類(lèi)研究的深入，探索這些新的潛在神經(jīng)源性生態(tài)位是否可能在損傷后恢復中具有治療相關(guān)性將會(huì )很有趣。

總而言之，經(jīng)典神經(jīng)源性生態(tài)位中的成體神經(jīng)發(fā)生在嚙齒類(lèi)動(dòng)物中得到了充分研究，但在人類(lèi)中仍然存在爭議。表格1）。

神經(jīng)源性生態(tài)位	主要技術(shù)	成人神經(jīng)發(fā)生	參考
SVZ	免疫染色	不	薩奈等人，2011
		是的	金等人，2006
	IdU 標記、14 C 標記、免疫染色	是的	恩斯特等人，2014
SGZ	BrdU 標記、免疫染色	是的	埃里克森等人，1998
	14 C標記、免疫染色	是的	斯伯丁等人，2013
	免疫染色	是的	丹尼斯等人，2016
		不	諾蓋拉等人，2018；索雷爾斯等人，2018
	體視免疫染色	是的	博爾德里尼等人，2018
	單細胞測序、免疫染色	不屬于人類(lèi)	弗蘭吉克等人，2022
		是的	周等人，2022

目前可以獲得大量有關(guān)健康成人神經(jīng)發(fā)生的信息，并且在TBI或中風(fēng)患者中，只要可以獲得高質(zhì)量的大腦樣本。在許多創(chuàng )傷性腦損傷和中風(fēng)病例中，皮質(zhì)、紋狀體和海馬體是受影響的關(guān)鍵大腦區域。如果成年人的神經(jīng)發(fā)生在這些區域得到證實(shí)，那么開(kāi)發(fā)增強內源性神經(jīng)發(fā)生的藥物策略對于補償神經(jīng)元損失可能非常有價(jià)值。

然而，由于內源性神經(jīng)發(fā)生在成年人中似乎充其量也極其有限，因此依靠這種機制可能不足以切實(shí)改善患者的治療結果。因此，需要探索利用外源性神經(jīng)源的補充策略來(lái)恢復ABI病例的神經(jīng)功能。

外源干細胞移植：安全且有效？

由于內源性神經(jīng)發(fā)生可能不足以修復腦損傷，因此引入外源性干細胞成為一種有前途的補充或替代策略。近年來(lái)，干細胞移植已在動(dòng)物模型中廣泛探索，以治療腦和脊髓損傷以及神經(jīng)退行性疾病。盡管這些研究證明了不同干細胞療法在動(dòng)物模型中具有強大的神經(jīng)保護和神經(jīng)修復能力，并引發(fā)了多項臨床試驗，但目前尚不清楚這些策略是否有益于腦損傷患者。

干細胞的來(lái)源

干細胞的常見(jiàn)來(lái)源：包括間充質(zhì)干細胞/基質(zhì)細胞 (MSC)、胚胎干細胞 (ESC)、誘導多能干細胞 (iPSC) 和神經(jīng)干細胞，所有這些細胞至少可以在體外分化為成熟的神經(jīng)元。

干細胞治療常用的不同干細胞的特點(diǎn)總結如下：表2

細胞類(lèi)型	來(lái)源	優(yōu)勢	壞處	參考
間充質(zhì)干細胞	各種成人組織	來(lái)源廣泛，倫理問(wèn)題較少，移植排斥和腫瘤發(fā)生的風(fēng)險低	神經(jīng)分化能力有限	烏魯蒂亞等人，2019；Fri?ová 等人，2020
神經(jīng)干細胞	流產(chǎn)胎兒的大腦	神經(jīng)分化的比能力	來(lái)源極其有限，存在重大倫理問(wèn)題、移植排斥和腫瘤發(fā)生的風(fēng)險	哈里森，2012；Fri?ová 等人，2020
胚胎干細胞	胚胎	高效神經(jīng)分化	來(lái)源有限和主要倫理問(wèn)題、移植排斥和腫瘤發(fā)生的風(fēng)險	Fri?ová 等人，2020；瓦拉德茲-巴爾巴等人，2020
誘導多能干細胞	原則上任何組織，通常是皮膚或血液	來(lái)源無(wú)限，無(wú)倫理問(wèn)題，移植排斥風(fēng)險低	操作過(guò)程中基因組的不穩定性、技術(shù)/經(jīng)濟障礙、致瘤風(fēng)險	Fri?ová 等人，2020；瓦拉德茲-巴爾巴等人，2020

干細胞移植治療腦損傷的動(dòng)物研究

迄今為止，人們已經(jīng)做出了大量努力來(lái)研究干細胞移植對嚙齒動(dòng)物腦損傷模型的影響。二十多年前，靜脈注射大鼠骨髓來(lái)源的間充質(zhì)干細胞被用于治療大鼠腦缺血性損傷。

為了更好地適應潛在的臨床并發(fā)癥，后來(lái)的研究將非人類(lèi)靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物甚至人類(lèi)干細胞引入嚙齒動(dòng)物模型中。例如，移植用視黃酸處理的猴源ECS來(lái)誘導神經(jīng)細胞，可顯著(zhù)改善實(shí)驗性腦損傷小鼠的運動(dòng)功能。

此后不久，據報道，在中風(fēng)小鼠模型中，猴胚胎干細胞誘導的神經(jīng)元祖細胞在移植后存活并增殖直至4周。同樣，之前的研究表明，人類(lèi)胎兒神經(jīng)干細胞在移植到缺血性中風(fēng)大鼠體內后至少4周內會(huì )分化為神經(jīng)元并增殖。

干細胞移植治療腦損傷的臨床試驗

這些有希望的結果加速了干細胞療法在創(chuàng )傷性腦損傷、中風(fēng)和其他腦損傷的臨床試驗中的應用。

在一項涉及97名治療TBI患者和69名對照TBI患者的臨床試驗中，通過(guò)腰椎穿刺將自體骨髓來(lái)源的間充質(zhì)干細胞移植到蛛網(wǎng)膜下腔后，未報告明顯的不良反應，并且運動(dòng)功能得到改善。通過(guò)類(lèi)似的程序，使用臍帶間充質(zhì)干細胞和胎兒神經(jīng)和造血細胞的療法也表現出安全性，但在TBI恢復中的療效有些有限。

對于中風(fēng)治療，改良的骨髓間充質(zhì)干細胞（SB623細胞）被認為是安全的，并且在一項包含18名患者的I/IIa期研究中提供了顯著(zhù)的臨床改善。一項對65名接受干細胞治療和58名接受安慰劑治療的患者進(jìn)行的隨機對照II期研究表明，靜脈注射多能成體祖細胞通過(guò)了安全性評估，但主要終點(diǎn)神經(jīng)功能恢復尚未達到。

此外，一項針對23名中風(fēng)患者的多中心單臂研究得出結論，胎兒神經(jīng)干細胞腦內植入是可行的，并且可以適度改善上肢功能，其中一名患者在治療3個(gè)月后有所改善，三名患者在治療6-12個(gè)月后有所改善。

盡管試驗間差異較大（即累積移植細胞劑量從1×106至1×109個(gè)細胞不等），但干細胞移植的安全性和可行性已在幾乎所有臨床試驗中得到證實(shí)，不良反應可接受且較低腫瘤發(fā)生的機會(huì )。然而，必須指出的是，幾乎所有已發(fā)表的臨床研究都是I/II期試驗，治療組患者少于100名。盡管有一些跡象表明某些適應癥有好處，但統計功效不足以得出干細胞治療后神經(jīng)功能恢復顯著(zhù)改善的結論，而且主要終點(diǎn)主要顯示治療組和對照組之間差異不大。表3）。

ABI型	臨床試驗類(lèi)型	患者體型	干細胞類(lèi)型/劑量	主要結論	參考
創(chuàng )傷性腦損傷	非隨機、開(kāi)放標記、干預性隊列研究	97例接受治療，69例控制	骨髓間充質(zhì)干細胞/5×10 6	97名患者中有38名的意識或運動(dòng)功能得到改善	田等人，2013
	隨機、單盲對照臨床研究 (ChiCTR-TNRC-11001528)	20名治療者和20 名對照者	UC-MSCs/4×10 6	通過(guò)FMA和FIM 評估改善神經(jīng)功能	王等人，2013
	隨機研究，未指定	38名治療者和38 名對照者	人胎腦、神經(jīng)及造血肝組織/200×10 6	治療促進(jìn)意識覺(jué)醒和神經(jīng)康復
缺血性中風(fēng)	單臂、開(kāi)放標簽研究、I/IIa 期試驗 (NCT01287936)	18名患者接受治療（3組，每組6名患者）	改良BM-MSC (SB623)/2.5×10 6、5.0×10 6或10×10 6	治療與12個(gè)月時(shí)的改善相關(guān)	斯坦伯格等人，2016
	隨機、雙盲、安慰劑對照、II 期試驗 (NCT01436487)	65名接受治療的患者和58名接受安慰劑的患者	多能成體祖細胞/4×10 8 –1.2×10 9	主要終點(diǎn)無(wú)顯著(zhù)改善	赫斯等人，2017
	多中心、單臂、開(kāi)放標簽研究 (EudraCT 2012-003482-18)	23治療	人胎兒NSCs/2×10 7	23名患者中有4名上肢運動(dòng)得到改善	繆爾等人，2020

膠質(zhì)細胞到神經(jīng)元的直接轉換：損傷后神經(jīng)發(fā)生的新時(shí)代？

與其他類(lèi)群相比，哺乳動(dòng)物的神經(jīng)膠質(zhì)細胞比例較高。在無(wú)脊椎動(dòng)物模型（如秀麗隱桿線(xiàn)蟲(chóng)或黑腹果蠅）的大腦中，神經(jīng)膠質(zhì)細胞的比例不到25%。相比之下，小鼠大腦中約65%的細胞是膠質(zhì)細胞。早期研究表明，人腦中約有一萬(wàn)億個(gè)神經(jīng)膠質(zhì)細胞，神經(jīng)膠質(zhì)細胞與神經(jīng)元的比例為10:1。然而，最近的證據表明，膠質(zhì)細胞與神經(jīng)元的比例為1:1更準確地描述了成人大腦，膠質(zhì)細胞的數量估計下降到4000-1.3億個(gè)。有趣的是，在成人大腦中，包括星形膠質(zhì)細胞、小膠質(zhì)細胞和少突膠質(zhì)細胞前體（OPCs）在內的膠質(zhì)細胞可以不斷產(chǎn)生子細胞。

如果神經(jīng)膠質(zhì)細胞向神經(jīng)元的轉化真的發(fā)生了，那么神經(jīng)膠質(zhì)細胞就可能代表一個(gè)內源性的、幾乎無(wú)限的細胞池，用于補充腦損傷后失去的神經(jīng)元。我們將重點(diǎn)關(guān)注ABI的潛在治療應用，并在下文中總結了 “神經(jīng)膠質(zhì)細胞到神經(jīng)元 “細胞轉換的最新進(jìn)展。

星形膠質(zhì)細胞到神經(jīng)元的重編程

雖然星形膠質(zhì)細胞和神經(jīng)元最初都起源于NSCs，但這兩種細胞類(lèi)型最終都產(chǎn)生于特定的、命運受限的（神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞）祖細胞，它們表現出不同的分化路徑。因此，通過(guò)簡(jiǎn)單而可行的重編程方法發(fā)現從星形膠質(zhì)細胞到神經(jīng)元的直接轉換路徑是一項重大突破。

OPC到神經(jīng)元重編程

成熟的髓鞘化少突膠質(zhì)細胞為大型神經(jīng)軸突提供髓鞘，對保障神經(jīng)連接至關(guān)重要。然而，人們認為它們的增殖潛力極為有限。相比之下，廣泛存在于中樞神經(jīng)系統（CNS）灰質(zhì)和白質(zhì)區域的一小部分表達NG2的OPCs，可以很容易地增殖并分化成成熟的少突膠質(zhì)細胞。盡管OPCs具有干細胞特性，但其是否也能生成星形膠質(zhì)細胞和神經(jīng)元仍存在爭議。2008年，Rivers等人報告說(shuō)，NG2+膠質(zhì)細胞主要能在前腦產(chǎn)生少突膠質(zhì)細胞，在較小程度上能產(chǎn)生神經(jīng)元，但不能在灰質(zhì)或白質(zhì)產(chǎn)生星形膠質(zhì)細胞。因此，需要更多確鑿證據來(lái)說(shuō)服科學(xué)家和臨床醫生相信在體內對NG2+膠質(zhì)細胞進(jìn)行重編程的可行性。

小膠質(zhì)細胞到神經(jīng)元的重編程

小膠質(zhì)細胞是特化的中樞神經(jīng)系統駐留巨噬細胞，來(lái)源于胚胎卵黃囊中的原始髓樣前體細胞。在大多數研究中，研究人員關(guān)注的重點(diǎn)是小膠質(zhì)細胞的吞噬功能，如清除受損神經(jīng)元的碎片，以及它們在中風(fēng)后神經(jīng)炎癥中作為促炎和抗炎狀態(tài)調節器的雙重作用。

表4總結了神經(jīng)膠質(zhì)細胞-神經(jīng)元直接重編程的主要研究成果。

有趣的一點(diǎn)是，在所有類(lèi)型的中樞神經(jīng)系統損傷中，包括中風(fēng)、創(chuàng )傷性腦損傷和脊髓損傷，神經(jīng)膠質(zhì)疤痕都會(huì )迅速形成，并在初期起到防止損傷擴大的屏障作用。然而，在慢性恢復階段，神經(jīng)膠質(zhì)疤痕會(huì )抑制神經(jīng)再生并誘發(fā)神經(jīng)炎癥反應。膠質(zhì)疤痕主要由反應性星形膠質(zhì)細胞組成，此外還有NG2+膠質(zhì)細胞和小膠質(zhì)細胞，它們在損傷后會(huì )被激活并迅速增殖。

如上所述，據報道，所有這三種類(lèi)型的膠質(zhì)細胞都可能具有直接重編程為神經(jīng)元的能力。這為治療腦損傷提供了一種誘人的策略：抑制膠質(zhì)細胞的活化以限制膠質(zhì)疤痕的形成并減輕過(guò)度炎癥，同時(shí)利用膠質(zhì)細胞的增殖能力將其重新編程為功能性神經(jīng)元。

結論與展望

神經(jīng)元損傷的特征是ABI后立即發(fā)生，并且在慢性階段損傷將進(jìn)一步加劇，導致進(jìn)行性神經(jīng)元死亡。為了盡量減少或防止這種結果，確認成人神經(jīng)發(fā)生的存在至關(guān)重要。然而，考慮到成人大腦中的神經(jīng)發(fā)生似乎非常有限，即使在受傷后迅速受到刺激，這種機制也可能是不夠的。另外，外源干細胞移植已在臨床試驗中顯示出安全性和可行性；然而，其療效仍有待III期研究驗證。

同樣，神經(jīng)膠質(zhì)細胞向神經(jīng)元轉化的進(jìn)展為腦損傷后的神經(jīng)發(fā)生開(kāi)辟了一條新途徑，但其可靠性仍不確定。目前關(guān)于成體神經(jīng)發(fā)生的基礎及其通過(guò)干細胞移植和神經(jīng)膠質(zhì)細胞到神經(jīng)元轉換進(jìn)行神經(jīng)修復的潛力的知識總結于圖1。

盡管神經(jīng)發(fā)生在成人大腦中的存在仍存在爭議，但預計損傷刺激的神經(jīng)發(fā)生只能在有限程度上彌補神經(jīng)元的損失。外源移植間充質(zhì)干細胞、胚胎干細胞、神經(jīng)干細胞或誘導多能干細胞被認為可替代性地增強損傷后的神經(jīng)發(fā)生，并已在臨床試驗中進(jìn)行了評估。

最近的研究進(jìn)一步提出，神經(jīng)膠質(zhì)細胞（包括星形膠質(zhì)細胞、OPCs和小膠質(zhì)細胞）有可能重編程為神經(jīng)元，并在腦損傷后補充神經(jīng)元群體，這為腦損傷治療提供了一條新途徑。

研究技術(shù)的不斷改進(jìn)正穩步拓寬我們在成體神經(jīng)發(fā)生領(lǐng)域的知識?？傊?，盡管仍然存在巨大的障礙，但毫無(wú)疑問(wèn)，利用定向干細胞移植療法修復大腦的新時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。

參考資料：Zhao J, Liu S, Xiang X, Zhu X. Versatile strategies for adult neurogenesis: avenues to repair the injured brain. Neural Regeneration Research. 2024 Apr;19(4):774-780. DOI: 10.4103/1673-5374.382224. PMID: 37843211; PMCID: PMC10664121.

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