干細(xì)胞治療腦損傷：一種治療腦外傷的新方法

腦損傷一直是治愈的主要問題，因為它的神經(jīng)和周圍細(xì)胞會出現(xiàn)并發(fā)癥。他們在尋找相關(guān)治療方面造成問題。并發(fā)癥并不能保證細(xì)胞神經(jīng)結(jié)構(gòu)的有效改善和細(xì)胞功能的恢復(fù)。腦損傷通常是白質(zhì)丟失、萎縮、神經(jīng)功能障礙。它可能導(dǎo)致局灶性喪失、聽力障礙和感覺喪失。這些是標(biāo)志性的腦損傷，目前尚無治愈方法。因此，干細(xì)胞形成了治療腦重大損傷的高效方法。本章將專門討論干細(xì)胞及其對腦損傷的影響。

腦損傷介紹

腦損傷是一場世界性的災(zāi)難。它仍然是全球性的健康問題，治療選擇有限。圖1顯示了部分大腦^[1]。大腦由大腦、小腦和延髓組成。許多損傷發(fā)生在腦部。中風(fēng)、腦外傷、帕金森病等疾病在許多患者中頻發(fā)。這些疾病會造成健康問題，并使個人承擔(dān)經(jīng)濟責(zé)任^[2]。由于治療選擇非常有限，可持續(xù)治療的希望是基因治療和其他新方法研究中的一個問題。因此，重點放在干細(xì)胞研究上，以引領(lǐng)再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域^[3]。

這種療法預(yù)示著神經(jīng)再生能力的未來。它們有助于啟動臨床研究方法學(xué)、潛在的治療組合以及從餐桌到體外的倫理程序。下圖顯示了人類腦損傷的百分比^[3]。

神經(jīng)干細(xì)胞

有兩種調(diào)節(jié)神經(jīng)干細(xì)胞的方法，一種是外源性神經(jīng)干細(xì)胞，另一種是內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞^[4]。最近的研究揭示了大腦某些區(qū)域存在多能神經(jīng)干細(xì)胞。它們有助于生成神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞（圖2）。

進一步的研究表明，內(nèi)源性和外源性細(xì)胞與中樞神經(jīng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)揮再生作用。下圖顯示了在大腦中移植神經(jīng)干細(xì)胞^[5]（圖3）。

在對這些療法的高度反應(yīng)中，細(xì)胞增殖和神經(jīng)發(fā)生一直是一個亮點。這也表明大腦對創(chuàng)傷做出了反應(yīng)并修復(fù)了受損部分^[6]。這種治療上的成功促使科學(xué)家們進一步研究創(chuàng)傷性損傷，例如帕金森病和其他神經(jīng)退行性疾病^[7]。

移植細(xì)胞的潛力是分化為區(qū)域特異性細(xì)胞，并與宿主組織結(jié)合以替代受損部位的細(xì)胞。或者，它們還提供神經(jīng)遞質(zhì)以促進宿主組織的再生。(圖4)顯示神經(jīng)干細(xì)胞移植^[8]。

腦損傷治療

對治療和結(jié)果的系統(tǒng)回顧，在腦細(xì)胞減少的部位產(chǎn)生了潛在的治療方法^[9]。結(jié)合干細(xì)胞移植的療法已經(jīng)產(chǎn)生了友好的解決方案，并且還有助于聯(lián)合藥物參與有效治愈受損的腦細(xì)胞^[10]。腦損傷通常對治療學(xué)研究開放。當(dāng)與干細(xì)胞結(jié)合時，特定激素具有有益于細(xì)胞的功能。各種中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病都傾向于抗炎作用。它們還促進祖細(xì)胞增殖并改善創(chuàng)傷性腦損傷（圖5）。

內(nèi)源-外源內(nèi)皮祖細(xì)胞

神經(jīng)再生促進祖細(xì)胞修復(fù)腦細(xì)胞。在體外模型測試中，大鼠被注射內(nèi)皮祖細(xì)胞 (EPC)，結(jié)果顯示神經(jīng)干細(xì)胞表達增強的血管密度、occulin表達、減少水腫和增加血腦屏障完整性^[12]。此外，屏障中存在的黃體酮會逆轉(zhuǎn)完整性，因為它們會形成用于大腦修復(fù)的EPC促進劑。為了進一步推進這一理論，進行了另一組實驗，結(jié)果占上風(fēng)^[13]。將這些實驗結(jié)合在一起表明黃體酮有助于刺激腦損傷干細(xì)胞的再生以治愈腦損傷。下圖顯示了腦損傷的不同研究^[14]。不同程度的腦損傷和年齡分類^[15]。

間充質(zhì)干細(xì)胞增強促紅細(xì)胞生成素 (EPO) 激素

間充質(zhì)干細(xì)胞有助于產(chǎn)生稱為促紅細(xì)胞生成素的增強激素。這些激素是自然產(chǎn)生的，有助于減少血細(xì)胞，從而有助于治愈腦損傷^[16]。它具有神經(jīng)營養(yǎng)、血管生成和抗炎作用。使用小鼠模型進行體外測試，EPO與MSC結(jié)合可促進細(xì)胞增殖、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞活化和血管密度增加。圖6幫助我們了解NSC在腦損傷中的作用^[17]。

神經(jīng)干細(xì)胞因子

大多數(shù)抗炎細(xì)胞一直在抵消大腦中干細(xì)胞的作用。它們確保細(xì)胞從所需目標(biāo)遷移并中斷增殖，從而在腦損傷部位創(chuàng)造危險環(huán)境。因此，生物相容性支架用于遞送細(xì)胞以達到治療目標(biāo)。借助殼聚糖的廣泛框架，肝素和成纖維細(xì)胞NSC細(xì)胞可以摻入創(chuàng)傷性腦損傷部位以增強治療和治愈。它們可以改善功能恢復(fù)，還有助于NSC的存活，直至腦細(xì)胞恢復(fù)和治愈^[14-17]。

圖7是對腦損傷后NSC的清晰認(rèn)識^[18]。進行的大量研究表明，腦損傷的內(nèi)源性細(xì)胞會導(dǎo)致細(xì)胞增殖。他們在受傷修復(fù)后有強勁的增長，通常表示新神經(jīng)元的產(chǎn)生，以便更好地恢復(fù)細(xì)胞。這些研究強烈表明大腦修復(fù)和再生是通過內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞完成的^[19]。通過外源性手段增加內(nèi)源性程度以增加神經(jīng)干細(xì)胞，這是一種潛在的腦損傷治療方法。圖8顯示了大腦中內(nèi)源性細(xì)胞的標(biāo)記^[20]。

迄今為止，內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞是治療腦損傷的最佳選擇^[21,22]。靜脈進入大腦的方法表明，它們有助于生長細(xì)胞而不是增殖并改善創(chuàng)傷性腦損傷的功能恢復(fù)^[23]。下圖顯示了神經(jīng)干細(xì)胞的靜脈注射（圖 9,10）^[24]。

結(jié)論

在過去的幾十年里，人們探索了神經(jīng)再生的各種來源。甚至采用了間充質(zhì)干細(xì)胞方法。一系列細(xì)胞來源確定顯示出潛力，但沒有什么能像神經(jīng)干細(xì)胞那樣突出地增殖、靶向和修復(fù)腦損傷。

事實證明，它們能夠存活、增殖并遷移到皮層，分化為神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞，功能恢復(fù)率提高。神經(jīng)干細(xì)胞還顯示出改進的運動和空間學(xué)習(xí)功能，可以在受傷部位存活長達13周并完全治愈細(xì)胞。一些研究表明神經(jīng)干細(xì)胞具有成熟的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞特性，展示了區(qū)域細(xì)胞特性。

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