一项新的实验性干细胞疗法在修复缺血性中风造成的脑损伤方面显示出潜力——这可能有助于开发未来能延长恢复窗口期的治疗方法。
中风是全球主要的死亡和致残原因。近90%的病例是缺血性中风，由大脑血流受限引起。目前最有效的治疗方法是溶解脑部血栓的治疗，但必须在症状出现后四个半小时内进行，才能获得最佳效果。
研究人员正在积极寻找延长这一关键治疗窗口期并改善恢复效果的方法。其中一种新方法是由南加州大学凯克医学院（Keck School of Medicine of USC）、苏黎世大学（University of Zurich）和苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）的科学家共同开发的实验性干细胞疗法，旨在修复受损的脑组织。最近发表在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上的一项研究表明，在小鼠发生缺血性中风一周后进行干细胞移植，能促进恢复。
“许多患者无法接受急性期治疗，他们的血管仍然堵塞，”南加州大学凯克医学院研究生理学和神经科学助理教授、共同通讯作者鲁斯兰·拉斯特（Dr Ruslan Rust）博士说，“如果未来我们将这种治疗带入临床，它可能帮助那些有长期症状或大面积中风的患者实现恢复。”
利用干细胞修复受损脑组织
拉斯特及其同事将人类血细胞重编程为神经干细胞——能够发育成神经元——并将其移植到曾中风的小鼠的受损脑组织中。五周后，研究人员将它们的恢复情况与同窝出生的另一组中风后接受假手术（无移植）的小鼠进行了比较。
接受神经干细胞移植的小鼠大脑显示出比未治疗小鼠明显更强的恢复迹象。移植受体的大脑表现出较少的炎症、神经元和血管的生长增加以及神经元之间连接的增强。这些小鼠的血脑屏障（blood-brain barrier）渗漏也较少——这对于维持正常脑功能和清除有害物质至关重要。
为了测量功能恢复，研究团队使用人工智能来跟踪动物在行走和攀爬带有不规则横档的梯子时的肢体运动。
“在小鼠中确定恢复情况可能很困难，所以我们需要观察这些细微差异，”拉斯特说，“通过这种深度学习工具，我们获得了关于这一复杂过程的更多细节。”
接受治疗的小鼠在移植五周后，完全恢复了攀爬任务中测试的精细运动技能。到研究结束时，与接受假手术的小鼠相比，它们的行走方式也显著改善。
新发育脑细胞中的线索
研究人员调查了哪些类型的细胞因中风而死亡，发现分泌γ-氨基丁酸（gamma-aminobutyric acid, GABA）的神经元减少了约50%，GABA会降低与其结合的脑细胞的活性。这些分泌GABA的神经元——称为GABA能神经元（GABAergic neurons）——此前已被证明有助于中风恢复。
研究团队还追踪了移植干细胞的命运，发现大多数已发育成GABA能神经元。这表明受伤大脑的环境可能影响神经干细胞的分化。
研究人员进一步分析了移植细胞与大脑中其他细胞之间的相互作用，发现几个信号通路的活性很强，这些通路此前与神经元再生、突触形成和分支有关。
“如果我们寻求指导新疗法或改进新兴疗法，机制见解可能非常重要，”拉斯特说，“理解这些机制使我们能够考虑调整调节它们的药物——也许是一种已获临床批准用于治疗其他疾病的药物。这可能会开启一波全新的疗法。”
展望未来：长期恢复
研究团队目前正在探索增强已识别信号通路活性的方法，并评估小鼠在最初五周后的移植效果。
“如果我们能通过将干细胞移植到人类中风患者体内来帮助人们，我们希望这些细胞能在他们余生中存在，”拉斯特说，“因此，我们的目标是观察小鼠的整个生命周期，看看细胞会发生什么，同时也看看这种恢复是持续还是进一步改善。”
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