脑损伤是全球普遍存在的问题，本文探讨干细胞治疗在脑修复中的应用。
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介绍：人类大脑由数十亿个神经元组成。其自我修复能力往往有限。传统的治疗方式对创伤性脑损伤、中风和神经退行性疾病等神经系统疾病的疗效甚微；然而，这种治疗方法通常无法恢复失去的功能或逆转损伤。干细胞疗法被认为是一种革命性的方法，有望修复和再生受损的脑组织。
创伤性脑损伤 (TBI) 是全球范围内的重大健康问题。目前，临床上尚无有效的治疗方法可以增强患者的神经结构修复和功能恢复。最近的研究表明，成年哺乳动物大脑神经源性区域中的成体神经干细胞通常在应对中枢神经系统 (CNS) 损伤时具有再生和修复作用。或者，细胞移植是一种修复和再生受伤脑细胞的潜在技术。本文讨论了神经干细胞修复受伤大脑的潜力，目标是调节内源性成体神经发生。此外，它促进创伤性脑损伤后的再生。神经干细胞还具有进行神经移植以修复受伤大脑的能力。
什么是干细胞疗法？
干细胞是特殊的细胞，可以发育成体内各种细胞类型。它们可以自我繁殖和更新，使其成为再生医学的资源。干细胞疗法涉及利用这些细胞的再生潜力来修复或替换受损组织。
两种类型的干细胞在脑修复方面表现出特别好的前景：
- 胚胎干细胞（ESC）。
- 诱导性多能干细胞 (iPSC)。
胚胎干细胞 (ESC) 是从早期胚胎中提取的，而 iPSC 则来自经过重新编程以像 ESC 一样运作的成体细胞。两者都可以分化成神经细胞，即神经系统的组成部分。
美国每年约有 350,000 人受到严重和中度创伤性脑损伤的影响，这种损伤可能导致长期残疾。这种损伤率已导致美国有 300 多万人残疾。尽管创伤性脑损伤后的存活率较高，但美国每年仍有 80,000 人（约）遭受创伤性脑损伤，导致严重的长期残疾。这些损伤包括记忆和行为，并可能导致完全植物人状态（个人无法进行需要思考或有意识意图的活动）。这300万幸存者中的大多数人依靠他人进行日常护理。
各种临床和动物模型研究表明，严重甚至中度创伤性脑损伤可能是由于神经元和白质损失以及进一步的脑萎缩和神经功能障碍造成的。损伤可能是局部损伤，因为它通常出现在急性硬膜下血肿后，也可能是弥漫性损伤，并伴有明显延迟的神经元损失，因为它通常发生在弥漫性轴突损伤后。迄今为止，尚无有效的创伤性脑损伤治疗方法。
目前的治疗方法通常旨在减少二次创伤的程度，而不是修复原发性损伤造成的损害。创伤性脑损伤后，海马体特别容易受到二次损伤。与学习和记忆问题相关的海马体损伤是脑损伤的标志。它们是创伤性脑损伤中最具破坏性的缺陷，因为它们会通过损害就业和社交互动来阻止患者重新融入日常生活。
干细胞疗法修复大脑疾病的作用机制是什么？
当干细胞被输送到大脑时，它可以通过多种机制发挥治疗作用：
- 细胞替代：干细胞可以分裂成神经元、星形胶质细胞（一种神经胶质细胞亚型，构成人类中枢神经系统 (CNS) 中的大多数细胞）和其他神经细胞类型，从而替代受损或脑丢失的细胞。
- 微环境的调节：干细胞可以改变大脑的局部微环境，增强组织修复、新血管的形成（血管生成）和神经回路重塑。
- 神经保护：干细胞产生营养因子和细胞因子，促进减少炎症、提高细胞存活率并保护现有神经元免受进一步损害。
在神经系统疾病中干细胞治疗有何应用？
干细胞疗法已显示出对多种神经系统疾病的良好效果，包括：
中风：干细胞已显示出通过增强神经可塑性和血管生成以及替换受损的神经元和神经胶质细胞来促进中风后恢复的潜力。
近年来，干细胞治疗研究快速发展，临床医生也越来越重视干细胞移植治疗脑中风的疗效，而国内利用干细胞治疗脑中风开始的也比较早。
早在2004年就已经开展了首个临床研究，北京武警总医院和哈尔并医科大学第二附属医院共招募患者50名，所有患者进行3次腰椎穿刺蛛网膜下腔植入神经干细胞，术后患者功能独立性评定FIM有显著改善。
2006年，深圳市第六人民医院应用脐血干细胞治疗了64例脑卒中后遗症患者，治疗后两组血清NGF水平明显高于治疗前，且研究组高于对照组，这说明了脐血干细胞移植后能有效提高患者外周血NGF含量，从而支持神经元的营养存活。
2008年，海军总医院科研团队通过脑立体定向移植干细胞治疗了16名脑出血患者，手术后6个月临床症状改善，有效率达81.25%(13例/16例),本组16例术前FIM评分平均为90.21±2.32,术后1个月为92.76±1.89,术后6个月平均为96.37±3.83.各组比较差异有显著性意义。
2011年1月至2013年9月河南大学第一附属医院对100例老年脑出血患者进行分组，两组各50例，治疗组50例在脑出血后6个月在立体定向下行自体干细胞移植治疗，显示两组FIM评分、神经功能缺损评分差异有统计学意义。
2018年，南方医科大学珠江医院的科研团队完成一项为期4年涉及18名患者的研究结果，证明了实验室扩增的自体内皮祖细胞治疗缺血性中风的长期安全性。
创伤性脑损伤 (TBI)：干细胞移植已被研究作为 TBI 的治疗策略，以促进组织修复、减少炎症并改善认知和运动功能。
2022年，上海交通大学医学院附属仁济医院神经外科脑损伤中心、上海市颅脑创伤研究所、上海交大医学院上海市肿瘤微环境与炎症重点实验室生物化学与分子细胞生物学系、上海安集协康生物技术股份有限公司、德克萨斯大学西南医学中心病理学系联合发表了关于人源神经干细胞治疗创伤性脑损伤的科研新进展。
神经退行性疾病：对于帕金森病、阿尔茨海默病和亨廷顿病，MSC能够分泌神经生长因子以促进神经元再生，也能够抑制神经退行性疾病发病过程中的神经炎症反应。因此，MSC在治疗神经退行性疾病方面具有广阔前景。
MSC是一类可自我更新和多向分化的多能干细胞，具有一定的神经组织修复及免疫调节功能。MSC治疗神经退行性疾病的机制仍在探索中，部分研究表明可能涉及的治疗机制有以下几种：分泌神经营养因子、调节神经炎症、分泌外泌体、线粒体转移等。近年一些研究陆续在体内和体外证实了这些治疗机制，并且新的治疗机制还在进一步探索中。
临床进展如何？面临哪些挑战？
虽然临床前研究表明干细胞疗法对动物脑修复有效，但在临床实践中复制这些发现可能具有挑战性。这些包括
- 安全问题：必须确保干细胞移植的安全性，包括免疫排斥、肿瘤发生和细胞行为异常的风险，这仍然是一个突出的挑战。
- 优化递送方法：开发有效的递送技术来针对大脑的某些区域并实现最佳的细胞植入和存活对于治疗成功至关重要。
- 患者选择和标准化：确定合适的患者群体、加强治疗方案和标准化结果测量对于进行认真的临床试验和评估治疗效果至关重要。
尽管存在这些挑战，正在进行的研究仍致力于推进干细胞治疗以修复大脑。基因编辑、组织工程和生物材料等新兴技术有望提高干细胞治疗的安全性和有效性。此外，研究人员、临床医生和行业合作伙伴之间的跨学科联盟对于改善干细胞疗法的转化至关重要。
结论：干细胞疗法代表了神经系统疾病治疗模式的转变。它可以修复失去的功能，改善全球数百万患者的生活质量。尽管存在各种挑战，但该领域的科学发现和创新步伐迅速，表明大脑修复和再生的前景更加光明。随着对研究、临床开发和监管监督的持续投入，干细胞疗法有能力彻底改变神经系统护理的方式，为更好地治疗脑损伤带来希望。
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