干细胞治疗创伤性脑损伤的-类型和重要性

干细胞是能够发育成任何细胞类型的特化细胞。它们可用于再生医学，治疗严重疾病。

目录

• 何谓干细胞疗法？
• 干细胞有哪些类型？
• 新生儿脑可能遭受哪些损伤？
• 什么是创伤性脑损伤 (TBI)？
• 窒息如何造成脑损伤？
• 什么是围产期中风？
• 干细胞如何修复脑损伤？

介绍：干细胞是从脐带血、骨髓等中分离出来的特殊人体细胞。它们可以发育成体内的任何细胞类型。它们用于再生医学领域，可以治愈任何疾病。研究人员认为，未来甚至阿尔茨海默病也可以治愈，在这些干细胞的帮助下，受损的脑细胞会被健康细胞取代。一项新研究报告称，脐带血 (UCB) 中的干细胞可以治疗新生儿的脑损伤。在本文中，我们将讨论干细胞在医学中的重要性以及如何使用它们来治疗组织或器官损伤。

何谓干细胞疗法？

干细胞疗法是现代再生医学的产物，用于促进体内受损或患病组织的修复。干细胞疗法仍是一个新兴的医学领域，目前仍在试验中，但尚未付诸实践。然而，干细胞的先进研究人员相信，不久的将来就能治愈多种疾病。

干细胞有哪些类型？

干细胞大致分为三大类型，分别是：

• 胚胎干细胞：胚胎干细胞在胚胎发育成婴儿的过程中为其提供新细胞。它们具有多能性。多能性是指细胞发育成身体任何细胞类型的潜力。最近的研究人员发现，羊水中存在干细胞（围产期干细胞）。羊水包围胎儿并提供保护。干细胞是通过羊膜穿刺术从羊水中获取的。
• 成体干细胞：随着人类年龄的增长，受损和老化的细胞会被新细胞取代。这些新细胞是由成体干细胞产生的。成体干细胞是多能细胞；也就是说，它们只能发育成专门的细胞，而不是所有类型的细胞。血细胞只能取代其他血细胞，而不能取代皮肤和毛发细胞。
• 多能干细胞：顾名思义，它们是由科学家在实验室中通过获取成体细胞类型诱导或制造的。然后对其进行培养并转化为所需的细胞类型。与胚胎干细胞类似，它们也具有多能性。

新生儿脑可能遭受哪些损伤？

新生儿脑损伤的主要并发症是：

• 创伤性脑损伤(TBI)
• 新生儿缺氧缺血
• 脑瘫
• 窒息
• 围产期中风

什么是创伤性脑损伤 (TBI)？

创伤性脑损伤是新生儿最常见、最严重的并发症。这可能导致死亡和终身发病。在创伤性脑损伤中，由于细胞及其功能的破坏，大脑的正常功能被中断。这可能会严重影响婴儿的成长和认知发育。

创伤性脑损伤期间的并发症：

在创伤性脑损伤中，血脑屏障被破坏，导致神经炎症、轴突损伤、神经退行性病变等。因此，脑细胞的生理、结构和内部环境要么被改变，要么被破坏。这会导致神经细胞损伤，影响大脑的功能。

创伤性脑损伤会遇到的一些并发症包括：

• 视觉障碍。
• 认知障碍。
• 经常头痛（年龄较大的儿童和成人）。
• 癫痫发作。
• 意识丧失。
• 严重者还可出现昏迷、瘫痪。

创伤性脑损伤管理：

到目前为止，尚无特定药物可以治疗创伤性脑损伤。不过，一线治疗方法是：

• 高压氧疗法：在升高的气压下呼吸 100% 的氧气。
• 非侵入性脑刺激：用于刺激大脑受损部分的技术。
• 功能性电刺激：它使用低能量电脉冲来刺激大脑。
• 行为疗法：这是一种改变儿童行为和举止的有效治疗方法。

窒息如何造成脑损伤？

窒息或缺氧是一种因缺氧而导致组织破坏的疾病。在分娩过程中，这种情况可能会变得更加复杂，例如剖腹产延迟或婴儿缺氧的情况。但这些情况可以通过适当的医疗护理来预防。立即的治疗应该是在分娩后立即给婴儿降温。这可以防止严重的并发症，但会导致终身残疾。如果立即发现脑损伤，那么它是可逆的。

什么是脑瘫？

新生儿遇到的另一个主要并发症是脑瘫。脑瘫是一种儿童运动障碍的疾病。它是儿童期常见的残疾之一。这可能是由于大脑发育异常或损伤导致无法控制运动反射。它发生在怀孕期间或出生后。脑室周围白质损伤（脑室周围白质软化症）是新生儿脑瘫的主要原因。

什么是围产期中风？

当脑血管堵塞或受损时，就会导致中风。新生儿中风被称为“围产期中风”。这是导致脑瘫和其他残疾的常见原因。

干细胞如何修复脑损伤？

用于创伤性脑损伤的干细胞：在创伤性脑损伤的情况下，需要几种细胞，例如神经胶质细胞、神经元细胞和血管内皮细胞来再生受损的脑组织。因此，只有在病情不太严重或最近发生（六个月至两年之间）的情况下，脑干细胞移植才可能有帮助。因此，建议使用间充质干细胞。

它们是多能基质细胞，可以分化为间充质细胞和非间充质细胞。非间充质细胞包括神经元和神经胶质细胞，它们对于治疗创伤性脑损伤至关重要。这些细胞具有增殖和分化的能力，它们会前往受伤的组织并诱导局部组织修复，并加速愈合过程（免疫调节过程）。它们通过静脉途径给药，因为它们可以轻松穿过血脑屏障。它们穿过旁细胞通路，穿透内皮细胞层并到达受伤组织。

干细胞治疗创伤性脑损伤的临床案例

李刚/刘宏教授团队在神经干细胞治疗创伤性脑损伤领域取得新进展

山东大学齐鲁医院神经外科李刚教授团队与山东大学晶体材料国家重点实验室刘宏教授团队在创伤性脑损伤医工交叉治疗领域取得了新进展。

该研究通过构建生物来源的压电纤维素纳米纤维，通过其介导将超声信号转换为电信号促进神经干细胞分化为功能神经元，为创伤性脑损伤的细胞治疗提供了新的思路和方法。

12月9日，该研究成果以“Piezotronic effect for in situ electrostimulation of neural stem cell therapyfor nerve injury”为题发表于国际著名期刊NanoEnergy(中科院1区，IF=17.6)，李刚教授、刘宏教授和山东大学晶体材料国家重点实验室仇吉川教授为论文共同通讯作者，齐鲁医院神经外科博士研究生王文晗和山东大学晶体材料研究所博士研究生李克熠为论文共同第一作者。

创伤性脑损伤后的神经功能恢复一直是困扰大家的难题，而神经干细胞的应用给这一难题的解决带来了曙光;然而，基于神经干细胞的细胞疗法却受限于功能神经元的分化比例与构建神经网络的速度，从而影响了神经干细胞的治疗效果。李刚教授与刘宏教授团队针对该项难题，联合开发构建了基于超声驱动的压电纤维素纳米纤维的原位无线电刺激方案，该方案中的纤维素纳米纤维是生物来源的，具有较好的生物相容性，其纳米纤维由于晶胞内的原子不对称性也具有较好的压电特性。

研究结果表明，该方案可以在超声的刺激下给神经干细胞提供原位可控、可调节的无线电刺激来促进神经干细胞尽快分化为功能神经元，最终实现了创伤性脑损伤的功能修复。

干细胞治疗脑瘫：该疗法利用神经干细胞、胚胎干细胞、脐带血和诱导性多能干细胞。尽管它们在脑瘫治疗中的作用仍处于实验阶段，但人们相信它们可以有效恢复受伤的组织或器官，治愈疾病。它们以自我更新特性而闻名，因此可以提供神经保护和组织神经再生。

干细胞治疗脑瘫的临床案例

在《International Journal of Stem Cells》期刊上发表的一则案例报告中，一名6岁的脑瘫患儿在接受4次脐带间充质干细胞（UC-MSCs）治疗后，上肢和下肢活动能力得到一定的改善，平衡能力及沟通能力都得到提高，可以摆脱轮椅，采用助行器行走。

这一案例突显了脐带间充质干细胞在脑瘫治疗中的潜在价值，为广大脑瘫患儿带来了康复的新希望。

在这则案例中，一名6岁男童，患有肌张力障碍性脑瘫。出生时头围28cm，身高41cm，在保温箱中养育两周后，行头颅MRI检查后诊断为脑性瘫痪（CP），此后一直就诊及随访，也接受了多种药物治疗，如巴氯芬和康复治疗，据报道有部分疗效。

患儿一共接受了4次同种异体间充质干细胞治疗，每次剂量为1×10⁶/kg，给药方式为鞘内和静脉给药。以下为给药时间、剂量。

治疗前以及首次治疗6个月时检测患者的FIM（功能独立测量）、GMFCS（粗大运动功能分类系统88）、Tardieu量表、TCMS（躯干控制测量量表）、MACS（手动能力分类量表）、CFS（通信功能分类系统），患者在接受治疗后并接受强化康复，一共随访18个月。

相比于治疗前，首次脐带间充质干细胞治疗后6个月后患者的多项功能出现改善，其中，患儿粗大运动功能得到了一定的提高，可以摆脱轮椅，采用助行器行走；上肢可以进行一些简单的操作，虽然速度还有待提高；坐姿平衡及运动控制得到较大程度的改善。

整体量表评估总分从原来的5/58升高至31/58，表明间充质干细胞治疗的有效性。

不过这一案例中，脐带间充质干细胞治疗并无法改善患者的肌肉痉挛情况。

在随访18个月期间，患者除了在使用后第1天坐起来时腰部有轻微疼痛外，没有观察到任何不良反应，肯定了脐带间充质干细胞治疗的安全性。

干细胞疗法治疗窒息和缺氧缺血性脑病脑损伤：脐带血 (UCB) 细胞具有发育成脑细胞的能力。单剂量脐带血可以修复脑损伤并预防在冷却疗法中发生的终身残疾。然而，研究人员发现单剂量无法提供最大程度的保护，因此需要多剂量脐带血来降低脑瘫和其他并发症的风险。

近日，瑞士科学家在国际期刊《The Neuroscientist》发表相关综述，总结了干细胞疗法的前景及局限性，并提出了五条原则来推进干细胞疗法在大脑损伤修复中的应用，文章侧重于中风的细胞疗法，但同样也适用于其他脑部疾病。

一项关于神经干细胞移植治疗中风患者的为期两年的开放标签、单中心和剂量递增临床试验（NCT01151124）已经完成。临床数据分析表明，高达2000万个细胞的单次脑内神经干细胞剂量不会引起不良事件，并且与神经功能改善有关。

结论

干细胞疗法将成为再生医学的现代时代。它是一线希望，有可能拯救生命免于危及生命的疾病。尽管目前它们仅在动物身上进行实验，但未来它们可能会成为众人瞩目的焦点。研究人员正在做着伟大的工作，并提供更多关于干细胞疗法的信息。有一天，人们相信它们可以治愈许多疾病，如阿尔茨海默氏症、帕金森氏症、脑和脊髓损伤、心脏病、糖尿病、关节炎等。

参考资料：

• 创伤性脑损伤的干细胞治疗进展https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6700304/
• 新生儿脑损伤的干细胞治疗：前景与挑战https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22162055/
• 神经干细胞治疗和缺氧缺血性脑损伤https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29758244/
• 儿童创伤性脑损伤的干细胞治疗https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fneur.2020.601286/full

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