干细胞治疗缺血性脑损伤：心脏骤停后早期经鼻给药
翻译：吴承浩  编辑：未亚平全脑缺血是导致心脏骤停（CA）患者复苏后死亡和长期残疾的主要原因。在美国，每年约有38万例院外CA和29万例院内CA。尽管CA后治疗领域取得了进展，但存活率仍然很低，许多幸存者在出院后存在神经功能缺陷。尽管神经保护药物和低体温治疗部分改善了神经功能预后，但相关报道存在分歧，故迫切需要新的干预措施来强化CA后的康复。干细胞具有增殖和分化为功能性神经细胞的巨大潜力，干细胞疗法已成为治疗CA的一种有前景的替代方案。最近，一项临床前研究报道称，在大鼠窒息8分钟诱导CA的模型中，恢复自主循环（ROSC）后3小时经鼻递送0.4×106人神经干细胞（NSCs）显著改善了预后。这项临床前研究使用非侵入性鼻内递送NSCs作为CA的治疗策略，为新的治疗方法提供了见解，如果经进一步的研究验证在大型动物和人类中亦有类似的效果，则更加证实这种方法可行。针对神经系统疾病的干细胞疗法，其最佳递送方法仍然是一个挑战。血脑屏障限制了干细胞经静脉注射系统性给药后进入大脑，使得一些干细胞积聚在外周器官中。经动脉递送干细胞可能导致干细胞堆积于脑动脉中，从而导致脑栓塞。直接给药（如侧脑室内、颅内）具有侵入性，可能导致注射部位周围的局灶性脑损伤。然而，鼻内给药是一种针对大脑的非侵入性给药方式，有可能成为缺血性脑损伤后干细胞治疗的一种更可行的选择。嗅觉细胞中的神经纤维汇聚成小束，穿过筛状板到达大脑的嗅球。大脑中这种特殊的解剖结构，使得干细胞能够通过鼻内进行递送。细胞可以沿着嗅觉神经从鼻腔递送至嗅球，或者通过三叉神经递送到嗅球/脑干。可以通过脑脊液和/或血管周间隙实现进一步的迁移。尽管啮齿类动物和人类的嗅觉系统非常相似，但存在着一些显著差异。与啮齿类动物不同，在人类嗅球中的小球空间分布不规则且复杂，体积和形状多变。关于鼻内给药，已在大型动物和患者中积累了大量临床前证据支持其可行性和益处。一项研究确定了经鼻内递送干扰素-β1b对成年灵长类动物猴子神经系统的疗效。鼻内途径给药导致神经组织的快速和广泛靶向分布。给药后53–59分钟，嗅球和三叉神经显示125I标记的干扰素-β1b浓度最高，其次是基底节区域。在猴子身上也有通过鼻内给药将低渗透性化合物直接输送到中枢神经系统的报道。给药0.25小时后，这些化合物主要分布在嗅球、嗅束和三叉神经中。经鼻递送胰岛素改善了阿尔茨海默病成年患者的记忆功能，并且不会影响血浆胰岛素或血糖水平。一名患有重型创伤性脑损伤的4岁男孩经鼻给予神经生长因子改善了大脑功能。观察到自主运动、面部模仿、发声、注意力、言语理解、哭泣能力、咳嗽反射、口腔运动、进食能力以及排便和排尿功能改善。神经生长因子的鼻内给药也改善了一名因迟发性B组链球菌脑膜炎导致的持续无反应清醒综合征婴儿的神经功能预后。神经生长因子治疗后，下丘脑部分功能恢复，咳嗽反射恢复，面部模仿、注意力、运动反应、口腔运动和进食能力均有所改善。有限的灵长类动物和临床研究也证实了鼻内干细胞给药治疗神经系统疾病的可行性和治疗潜力。一项研究在围产期缺氧缺血（HI）的小型猪模型中，研究了鼻内递送人脐带血来源的间充质干细胞（MSC）作为辅助低温治疗的疗效。在全身HI后，与单独的低温治疗相比，低温和鼻内给药MSCs的联合治疗显示出更好的振幅综合脑电图恢复，增加了大脑能量代谢，并提高了少突胶质细胞的存活率。免疫荧光证实了外源性输注的MSC在海马中的存活，并且在给药后12小时观察到PKH26标记的MSC与DAPI细胞核的共定位。在一项开放标签的干预研究中，据报道，在3个月的随访期内，10名围产期动脉缺血性中风的新生儿鼻内给予骨髓来源的异基因间充质干细胞是可行的，没有严重的不良事件。尽管在这些临床研究中报道了鼻内递送的可行性和治疗效果，但没有关于鼻内递送干细胞的存活和分布的直接报告。Wang的报告首次将鼻内递送的NSCs应用于CA后的缺血性脑损伤，结果证明了这种递送方法在啮齿类动物中的可行性和有效性。在大型动物和人类鼻内干细胞给药的进一步研究之前，鼻内给药方法可能是未来CA临床转化的替代方法。干细胞治疗的最佳时间窗是另一个重要考虑因素。与啮齿类动物缺血性中风的干细胞递送时间窗不同，Wang等人在一项临床前研究中表明，在ROSC后3小时通过鼻内给药的NSCs进行早期治疗是可行和有效的。Jia课题组先前的研究报告称，在窒息8分钟诱导CA的模型中，ROSC后3小时脑室内注射2.0×105个神经干细胞的可促进内源性神经干细胞增殖和迁移，保护海马神经元免受缺血，并最终促进神经功能恢复。在12分钟钾诱导的CA模型中，在复苏后1周给予神经祖细胞（NPC），并且移植的NPC迁移到了损伤区域。尽管本研究评估了在CA后晚期给予NPC的可行性，但并未报告干细胞治疗的疗效结果。针对CA早期治疗的干细胞研究表明，神经功能预后有所改善，这表明早期的干细胞治疗可以为CA提供显著的益处，这需要在大型动物和临床患者中进行进一步的研究。当然，其他时间窗进行干细胞递送也可能会获得类似的益处，故最佳时间窗口仍需要通过未来的研究来进一步验证。总之，在临床前研究中，早期鼻内递送干细胞治疗CA诱导的脑损伤显示出良好的预后。由于干细胞可以有多种来源，不同来源的干细胞的疗效、潜在风险（如移植物抗宿主病或肿瘤转化等）和其他副作用仍需要进一步研究验证。干细胞治疗的改进，包括缺氧、基因/工程预处理和营养因子/药物修饰，对治疗效果至关重要，并可能进一步提高干细胞疗法的疗效。最佳剂量也是一个重要因素，可以通过剂量依赖性实验来确定。在解决了这些障碍并通过临床试验进一步验证后，通过在复苏后的早期时间窗口鼻内给药，干细胞治疗可能成为一种临床实用和有效的治疗方法，并提高CA诱导的全脑缺血患者的生活质量。