干細胞是能夠發(fā)育成任何細胞類型的特化細胞。它們可用于再生醫(yī)學，治療嚴重疾病。

目錄

• 何謂干細胞療法？
• 干細胞有哪些類型？
• 新生兒腦可能遭受哪些損傷？
• 什么是創(chuàng)傷性腦損傷 (TBI)？
• 窒息如何造成腦損傷？
• 什么是圍產期中風？
• 干細胞如何修復腦損傷？

介紹：干細胞是從臍帶血、骨髓等中分離出來的特殊人體細胞。它們可以發(fā)育成體內的任何細胞類型。它們用于再生醫(yī)學領域，可以治愈任何疾病。研究人員認為，未來甚至阿爾茨海默病也可以治愈，在這些干細胞的幫助下，受損的腦細胞會被健康細胞取代。一項新研究報告稱，臍帶血 (UCB) 中的干細胞可以治療新生兒的腦損傷。在本文中，我們將討論干細胞在醫(yī)學中的重要性以及如何使用它們來治療組織或器官損傷。

何謂干細胞療法？

干細胞療法是現代再生醫(yī)學的產物，用于促進體內受損或患病組織的修復。干細胞療法仍是一個新興的醫(yī)學領域，目前仍在試驗中，但尚未付諸實踐。然而，干細胞的先進研究人員相信，不久的將來就能治愈多種疾病。

干細胞有哪些類型？

干細胞大致分為三大類型，分別是：

• 胚胎干細胞：胚胎干細胞在胚胎發(fā)育成嬰兒的過程中為其提供新細胞。它們具有多能性。多能性是指細胞發(fā)育成身體任何細胞類型的潛力。最近的研究人員發(fā)現，羊水中存在干細胞（圍產期干細胞）。羊水包圍胎兒并提供保護。干細胞是通過羊膜穿刺術從羊水中獲取的。
• 成體干細胞：隨著人類年齡的增長，受損和老化的細胞會被新細胞取代。這些新細胞是由成體干細胞產生的。成體干細胞是多能細胞；也就是說，它們只能發(fā)育成專門的細胞，而不是所有類型的細胞。血細胞只能取代其他血細胞，而不能取代皮膚和毛發(fā)細胞。
• 多能干細胞：顧名思義，它們是由科學家在實驗室中通過獲取成體細胞類型誘導或制造的。然后對其進行培養(yǎng)并轉化為所需的細胞類型。與胚胎干細胞類似，它們也具有多能性。

新生兒腦可能遭受哪些損傷？

新生兒腦損傷的主要并發(fā)癥是：

• 創(chuàng)傷性腦損傷(TBI)
• 新生兒缺氧缺血
• 腦癱
• 窒息
• 圍產期中風

什么是創(chuàng)傷性腦損傷 (TBI)？

創(chuàng)傷性腦損傷是新生兒最常見、最嚴重的并發(fā)癥。這可能導致死亡和終身發(fā)病。在創(chuàng)傷性腦損傷中，由于細胞及其功能的破壞，大腦的正常功能被中斷。這可能會嚴重影響嬰兒的成長和認知發(fā)育。

創(chuàng)傷性腦損傷期間的并發(fā)癥：

在創(chuàng)傷性腦損傷中，血腦屏障被破壞，導致神經炎癥、軸突損傷、神經退行性病變等。因此，腦細胞的生理、結構和內部環(huán)境要么被改變，要么被破壞。這會導致神經細胞損傷，影響大腦的功能。

創(chuàng)傷性腦損傷會遇到的一些并發(fā)癥包括：

• 視覺障礙。
• 認知障礙。
• 經常頭痛（年齡較大的兒童和成人）。
• 癲癇發(fā)作。
• 意識喪失。
• 嚴重者還可出現昏迷、癱瘓。

創(chuàng)傷性腦損傷管理：

到目前為止，尚無特定藥物可以治療創(chuàng)傷性腦損傷。不過，一線治療方法是：

• 高壓氧療法：在升高的氣壓下呼吸 100% 的氧氣。
• 非侵入性腦刺激：用于刺激大腦受損部分的技術。
• 功能性電刺激：它使用低能量電脈沖來刺激大腦。
• 行為療法：這是一種改變兒童行為和舉止的有效治療方法。

窒息如何造成腦損傷？

窒息或缺氧是一種因缺氧而導致組織破壞的疾病。在分娩過程中，這種情況可能會變得更加復雜，例如剖腹產延遲或嬰兒缺氧的情況。但這些情況可以通過適當的醫(yī)療護理來預防。立即的治療應該是在分娩后立即給嬰兒降溫。這可以防止嚴重的并發(fā)癥，但會導致終身殘疾。如果立即發(fā)現腦損傷，那么它是可逆的。

什么是腦癱？

新生兒遇到的另一個主要并發(fā)癥是腦癱。腦癱是一種兒童運動障礙的疾病。它是兒童期常見的殘疾之一。這可能是由于大腦發(fā)育異常或損傷導致無法控制運動反射。它發(fā)生在懷孕期間或出生后。腦室周圍白質損傷（腦室周圍白質軟化癥）是新生兒腦癱的主要原因。

什么是圍產期中風？

當腦血管堵塞或受損時，就會導致中風。新生兒中風被稱為“圍產期中風”。這是導致腦癱和其他殘疾的常見原因。

干細胞如何修復腦損傷？

用于創(chuàng)傷性腦損傷的干細胞：在創(chuàng)傷性腦損傷的情況下，需要幾種細胞，例如神經膠質細胞、神經元細胞和血管內皮細胞來再生受損的腦組織。因此，只有在病情不太嚴重或最近發(fā)生（六個月至兩年之間）的情況下，腦干細胞移植才可能有幫助。因此，建議使用間充質干細胞。

它們是多能基質細胞，可以分化為間充質細胞和非間充質細胞。非間充質細胞包括神經元和神經膠質細胞，它們對于治療創(chuàng)傷性腦損傷至關重要。這些細胞具有增殖和分化的能力，它們會前往受傷的組織并誘導局部組織修復，并加速愈合過程（免疫調節(jié)過程）。它們通過靜脈途徑給藥，因為它們可以輕松穿過血腦屏障。它們穿過旁細胞通路，穿透內皮細胞層并到達受傷組織。

干細胞治療創(chuàng)傷性腦損傷的臨床案例

李剛/劉宏教授團隊在神經干細胞治療創(chuàng)傷性腦損傷領域取得新進展

山東大學齊魯醫(yī)院神經外科李剛教授團隊與山東大學晶體材料國家重點實驗室劉宏教授團隊在創(chuàng)傷性腦損傷醫(yī)工交叉治療領域取得了新進展。

該研究通過構建生物來源的壓電纖維素納米纖維，通過其介導將超聲信號轉換為電信號促進神經干細胞分化為功能神經元，為創(chuàng)傷性腦損傷的細胞治療提供了新的思路和方法。

12月9日，該研究成果以“Piezotronic effect for in situ electrostimulation of neural stem cell therapyfor nerve injury”為題發(fā)表于國際著名期刊NanoEnergy(中科院1區(qū)，IF=17.6)，李剛教授、劉宏教授和山東大學晶體材料國家重點實驗室仇吉川教授為論文共同通訊作者，齊魯醫(yī)院神經外科博士研究生王文晗和山東大學晶體材料研究所博士研究生李克熠為論文共同第一作者。

創(chuàng)傷性腦損傷后的神經功能恢復一直是困擾大家的難題，而神經干細胞的應用給這一難題的解決帶來了曙光;然而，基于神經干細胞的細胞療法卻受限于功能神經元的分化比例與構建神經網絡的速度，從而影響了神經干細胞的治療效果。李剛教授與劉宏教授團隊針對該項難題，聯(lián)合開發(fā)構建了基于超聲驅動的壓電纖維素納米纖維的原位無線電刺激方案，該方案中的纖維素納米纖維是生物來源的，具有較好的生物相容性，其納米纖維由于晶胞內的原子不對稱性也具有較好的壓電特性。

研究結果表明，該方案可以在超聲的刺激下給神經干細胞提供原位可控、可調節(jié)的無線電刺激來促進神經干細胞盡快分化為功能神經元，最終實現了創(chuàng)傷性腦損傷的功能修復。

干細胞治療腦癱：該療法利用神經干細胞、胚胎干細胞、臍帶血和誘導性多能干細胞。盡管它們在腦癱治療中的作用仍處于實驗階段，但人們相信它們可以有效恢復受傷的組織或器官，治愈疾病。它們以自我更新特性而聞名，因此可以提供神經保護和組織神經再生。

干細胞治療腦癱的臨床案例

在《International Journal of Stem Cells》期刊上發(fā)表的一則案例報告中，一名6歲的腦癱患兒在接受4次臍帶間充質干細胞（UC-MSCs）治療后，上肢和下肢活動能力得到一定的改善，平衡能力及溝通能力都得到提高，可以擺脫輪椅，采用助行器行走。

這一案例突顯了臍帶間充質干細胞在腦癱治療中的潛在價值，為廣大腦癱患兒帶來了康復的新希望。

在這則案例中，一名6歲男童，患有肌張力障礙性腦癱。出生時頭圍28cm，身高41cm，在保溫箱中養(yǎng)育兩周后，行頭顱MRI檢查后診斷為腦性癱瘓（CP），此后一直就診及隨訪，也接受了多種藥物治療，如巴氯芬和康復治療，據報道有部分療效。

患兒一共接受了4次同種異體間充質干細胞治療，每次劑量為1×10⁶/kg，給藥方式為鞘內和靜脈給藥。以下為給藥時間、劑量。

治療前以及首次治療6個月時檢測患者的FIM（功能獨立測量）、GMFCS（粗大運動功能分類系統(tǒng)88）、Tardieu量表、TCMS（軀干控制測量量表）、MACS（手動能力分類量表）、CFS（通信功能分類系統(tǒng)），患者在接受治療后并接受強化康復，一共隨訪18個月。

相比于治療前，首次臍帶間充質干細胞治療后6個月后患者的多項功能出現改善，其中，患兒粗大運動功能得到了一定的提高，可以擺脫輪椅，采用助行器行走；上肢可以進行一些簡單的操作，雖然速度還有待提高；坐姿平衡及運動控制得到較大程度的改善。

整體量表評估總分從原來的5/58升高至31/58，表明間充質干細胞治療的有效性。

不過這一案例中，臍帶間充質干細胞治療并無法改善患者的肌肉痙攣情況。

在隨訪18個月期間，患者除了在使用后第1天坐起來時腰部有輕微疼痛外，沒有觀察到任何不良反應，肯定了臍帶間充質干細胞治療的安全性。

干細胞療法治療窒息和缺氧缺血性腦病腦損傷：臍帶血 (UCB) 細胞具有發(fā)育成腦細胞的能力。單劑量臍帶血可以修復腦損傷并預防在冷卻療法中發(fā)生的終身殘疾。然而，研究人員發(fā)現單劑量無法提供最大程度的保護，因此需要多劑量臍帶血來降低腦癱和其他并發(fā)癥的風險。

近日，瑞士科學家在國際期刊《The Neuroscientist》發(fā)表相關綜述，總結了干細胞療法的前景及局限性，并提出了五條原則來推進干細胞療法在大腦損傷修復中的應用，文章側重于中風的細胞療法，但同樣也適用于其他腦部疾病。

一項關于神經干細胞移植治療中風患者的為期兩年的開放標簽、單中心和劑量遞增臨床試驗（NCT01151124）已經完成。臨床數據分析表明，高達2000萬個細胞的單次腦內神經干細胞劑量不會引起不良事件，并且與神經功能改善有關。

結論

干細胞療法將成為再生醫(yī)學的現代時代。它是一線希望，有可能拯救生命免于危及生命的疾病。盡管目前它們僅在動物身上進行實驗，但未來它們可能會成為眾人矚目的焦點。研究人員正在做著偉大的工作，并提供更多關于干細胞療法的信息。有一天，人們相信它們可以治愈許多疾病，如阿爾茨海默氏癥、帕金森氏癥、腦和脊髓損傷、心臟病、糖尿病、關節(jié)炎等。

參考資料：

• 創(chuàng)傷性腦損傷的干細胞治療進展https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6700304/
• 新生兒腦損傷的干細胞治療：前景與挑戰(zhàn)https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22162055/
• 神經干細胞治療和缺氧缺血性腦損傷https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29758244/
• 兒童創(chuàng)傷性腦損傷的干細胞治療https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fneur.2020.601286/full

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