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根据一项新的研究,将干细胞注入最近发生中风的小鼠大脑中,可减少高达 60% 的神经细胞(神经元)损伤。
但干细胞并非像先前认为的那样简单地替代受损组织。相反,这些未成熟的细胞会触发成年脑细胞转换方向,阻止中风引起的导致神经损伤的免疫反应。
“这是一个范式转变,”德克萨斯大学休斯顿医学院的神经学家 Sean Savitz 说,他没有参与这项研究。“最初的想法是,你把细胞放进去,它会重建死亡的细胞。……这项研究的优点是,它不仅仅有一种机制;它们以多种不同的方式发挥作用。”
他说,在过去的 10 年里,研究表明,干细胞具有减轻炎症、转化为新神经细胞以及刺激新血管(滋养细胞)和轴突(神经元用来向相邻细胞发送信息的长手指状突起)生成的能力。
该研究的共同作者、德克萨斯农工大学健康科学中心再生医学研究所所长 Darwin Prockop 说,之前的研究表明,间充质基质细胞(骨髓干细胞)可以逆转由帕金森病等疾病引起的大脑神经退行性变。但科学家们不太确定是如何做到的。
Prockop 说:“这真的是第一次阐明了这些机制。”
这一发现今天发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences USA)上,不仅有望为新的疗法铺平道路,还有助于医生评估这些疗法的成功与否。
Prockop 和他的团队通过阻塞六只小鼠的颈动脉(为大脑供血)诱发了中风。当血液被切断时,细胞会惊慌失措,触发免疫系统,免疫系统会进入过度活跃状态,攻击并破坏健康组织。
在引起中风一天后,研究人员将人源间充质基质细胞注射到动物的大脑中。(Prockop 说,该小组使用人干细胞是因为小鼠细胞很难在实验室中分离和培养——尽管在使用动物细胞时也观察到了类似的结果。)
他说:“令人着迷的是,这些细胞在相互交谈——人类细胞和小鼠细胞。“人类细胞关闭了一些炎症和免疫反应。”
他说,具体来说,干细胞促使大脑的免疫细胞(称为小胶质细胞)平静下来,并停止对健康神经组织的攻击。与未接受干细胞输注的动物相比,这导致接受治疗的动物大脑中的神经元损伤减少了 60%。此外,在进行一系列运动、认知和行为测试中,接受治疗的小鼠的表现优于未接受治疗的小鼠。
Prockop 说,他的团队计划在对人类进行试验之前进行更多动物试验。然而,他指出,一些生物技术公司目前正在进行临床试验,以测试使用干细胞预防或逆转神经细胞损伤的有效性和安全性。目前治疗中风的标准方法是一种叫做组织型纤溶酶原激活剂的酶,它可以溶解血管中的血栓,并且必须在中风发生后三小时内给药。干细胞方法可能有一天能为医生争取更多时间来预防神经元损伤。
Prockop 说,接受治疗的小鼠大脑周围的液体中一种名为 galectin 3 的化学物质的含量有所增加。“这为我们提供了一种衡量治疗成功与否的方法,”Prockop 说。“我们还没有在患者身上做过,但我们可以观察一下。”