缺血性中风的临床治疗方法有限。神经干细胞 (NSC) 移植可能是一种有前途的治疗方法。临床上，缺血和随后的再灌注会导致广泛的神经血管损伤，包括炎症、血脑屏障破坏和脑细胞死亡。NSC表现出多种潜在的治疗神经血管损伤的作用。目前，组织纤溶酶原激活剂 (tPA) 是唯一获得FDA批准的溶栓剂。虽然tPA在血管内的溶栓作用是有益的，但tPA的非溶栓有害作用会加重神经血管损伤，限制治疗时间窗口（时间敏感）和tPA资格。

因此，需要新的策略来减轻tPA的有害影响并快速介导中风后的血管修复。到目前为止，临床试验主要关注干细胞疗法通过在慢性中风阶段输送细胞对神经修复的影响。此外，NSC还会分泌刺激早期缺血性中风内源性修复机制的因子。

神经干细胞移植：成为治疗早期缺血性中风时间窗困境的关键策略

本综述将综合介绍神经干细胞移植作为神经血管损伤有希望的治疗方法的临床前观点，重点是早期缺血性中风。此外，这将突出早期亚急性神经干细胞输送对改善短期和长期中风结果的影响^[1]。

神经干细胞移植：突破缺血性脑卒中早期治疗的时间窗困境

脑卒中仍是美国致死和致残的首要原因，其中缺血性脑卒中占所有脑卒中病例的87%。衰老是神经血管疾病的主要风险因素之一，约三分之二的脑卒中患者年龄超过65岁。

临床上，缺血-再灌注（IR）导致广泛的神经血管损伤和神经功能障碍。虽然缺血性卒中的发病率很高，但治疗手段仅限于机械性血管内治疗（血栓切除术）和组织型纤溶酶原激活剂（tPA）静脉溶栓。

一、缺血性脑卒中现有治疗手段的瓶颈​

（一）tPA溶栓治疗的临床局限​

组织纤溶酶原激活剂（tPA）作为唯一获 FDA 批准的静脉溶栓药物，其临床应用受限于两大核心问题：​

• 时间窗极度狭窄：仅发病后4.5小时内适用（占所有患者不足10%），超过此时间窗则出血转化风险显著升高（症状性颅内出血率达6.4%）
• 非溶栓毒性作用：tPA通过激活纤溶系统以外的途径（如诱导基质金属蛋白酶 – 9表达）加剧血脑屏障（BBB）破坏，形成 “再灌注损伤” 级联反应。

（二）机械取栓的适用边界扩展困境​

尽管灌注成像指导下的机械取栓可将时间窗延长至24小时，但：​仅约15% 患者符合筛选标准（需存在可挽救的缺血半暗带），延迟再灌注（>6 小时）仍伴随不可逆 BBB 损伤：第二次 BBB 破坏高峰（发病后 24-72 小时）导致神经血管单元崩溃。

因此，需要新的策略来延长 tPA 的治疗窗口，最大限度地减少有害影响，并改善中风的结果。

神经干细胞 (NSC) 具有多效性，对非常复杂的早期卒中病理生理学有益。植入的 NSC 可分化为脑内功能性神经元，同时还具有旁观者（分子伴侣）效应，包括传递神经营养因子，从而缓解有毒微环境并保护濒危宿主细胞。

二、神经干细胞治疗缺血性中风的早期干预优势​

（一）多模态靶向早期病理机制​

作用机制​	具体效应​	临床前证据来源​
BBB保护​	分泌血管内皮生长因子（VEGF）、紧密连接蛋白（ZO-1），减少TJ蛋白降解	大鼠MCAO模型
神经炎症调控​	抑制小胶质细胞过度活化（降低 IL-6、TNF-α水平），促进M2型极化	小鼠缺血再灌注模型
内源性修复激活​	释放脑源性神经营养因子（BDNF）、胶质细胞源性神经营养因子（GDNF）	非人灵长类动物研究

（二）时间窗突破的关键节点​

• 亚急性期干预窗口：发病后24小时-7天（对应第二次BBB破坏前的可逆阶段）​

• 早期移植（<72小时）可显著抑制神经细胞凋亡（TUNEL阳性细胞减少40%）

• 延迟至慢性期（>1个月）则主要发挥神经重塑作用，对BBB保护效果减弱

此外，NSC 的治疗结果可能因 NSC 给药时间和途径而异。虽然目前的临床试验主要集中于慢性中风阶段注射细胞对神经修复的影响，但本综述将重点关注缺血性中风早期（亚急性）阶段NSC移植的治疗机制和潜力，从而改善长期结果。

神经干细胞生物学

内源性神经干细胞的特性与局限性

一、特性

存在部位特定性

内源性神经干细胞（NSC）主要分布于成年哺乳动物中枢神经系统的特定区域，如海马齿状回的颗粒下层（SGZ）和侧脑室的室下区（SVZ）。这些区域的微环境（niche）通过分泌神经营养因子和细胞因子，维持干细胞的静息状态或激活其增殖分化。

自我更新与多向分化潜能：内源性NSC具有对称分裂（产生两个干细胞）和不对称分裂（产生一个干细胞和一个祖细胞）的能力，可分化成神经元、星形胶质细胞及少突胶质细胞，参与神经修复和功能重建。

微环境依赖性激活：其增殖和分化受微环境中的信号分子调控，如Wnt、Notch、bHLH等信号通路。例如，促有丝分裂因子（如EGF、bFGF）可激活NSC增殖，而神经营养素（如BDNF）则促进其分化。

标记蛋白特征：在增殖阶段表达早期标志物（如Nestin、BrdU），迁移阶段表达PSA-NCAM、Doublecortin（DCX），成熟后表达NeuN（神经元）或GFAP（胶质细胞）等特异性标记蛋白。

原位修复潜力：通过激活内源性NSC，可避免外源性干细胞移植的免疫排斥风险，并直接参与局部神经网络的修复。例如，DLX2转录因子可诱导星形胶质细胞重编程为神经祖细胞，进而生成功能性神经元。

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二、局限性

数量与再生能力有限：成年哺乳动物内源性NSC数量稀少，且其增殖能力随年龄增长显著下降。在严重神经损伤或退行性疾病中，内源性NSC的再生能力不足以完全修复损伤。

微环境抑制因素：损伤后局部微环境常被炎症因子（如TNF-α、IL-1β）或胶质瘢痕（星形胶质细胞过度增生）破坏，抑制NSC的激活与分化。例如，胶质瘢痕释放的硫酸软骨素蛋白多糖会阻碍神经元轴突再生。

分化效率与功能整合不足：即使NSC被激活，其分化为功能性神经元的比例较低，更多分化为胶质细胞。此外，新生神经元可能无法有效整合到现有神经网络中，导致功能恢复受限。

调控机制复杂且易失衡：内源性NSC的激活涉及多信号通路协同作用，调控不当可能导致异常分化或肿瘤形成。例如，过度激活Notch信号可能抑制神经元分化，促进胶质细胞生成。

迁移能力受限：内源性NSC的迁移范围通常局限于特定区域（如SVZ向嗅球迁移），难以到达远隔损伤部位。即使通过干预手段促进迁移，其效率仍远低于外源性干细胞移植。

神经干细胞的来源及神经干细胞衍生技术的突破与临床潜力

神经干细胞可以通过多种方法从各种来源获得（图1)。NSC 可直接从胎儿组织的神经外胚层或成人的SVZ和SGZ中获取。这些原代NSC可使用碱性成纤维细胞生长因子 (bFGF) 和表皮生长因子 (EGF) 在培养中扩增和维持。

NSC可直接从神经组织中提取并在体外扩增。此外，NSC 可以通过分化因子的特定组合从 iPSC 或 ESC重新编程。此外，NSC 可以通过直接转化体细胞生成，而无需 iPSC 衍生步骤。

NSC也可以来自其他来源。例如，NSC可由胚胎干细胞 (ESC) 生成。然而，ESC需要大量的操作和中间步骤才能完全分化为 NSC。通过在用bFGF和EGF扩增期间抑制TGFβ/BMP信号通路，可实现培养ESC的神经诱导。其中诱导多能干细胞（iPSCs）技术因自体来源规避了伦理与免疫排斥问题。

最新直接重编程技术（如iNSCs）通过特定转录因子组合，将体细胞直接转化为NSCs，大幅提升效率并简化流程。这些技术为个性化、低风险的脑卒中细胞治疗奠定了坚实基础，尤其是iNSCs的快速制备与高兼容性，为突破传统疗法局限提供了新方向。

外源性神经干细胞的标记与追踪

外源性神经干细胞（NSCs）的标记与追踪方法多样。直接标记法通过移植前在干细胞内或表面引入标记物实现，常用策略包括：

• 胸腺嘧啶类似物BrdU标记：通过抗体检测分裂中的BrdU+细胞，适用于短期追踪（因标记随时间稀释）；
• 超顺磁性氧化铁颗粒（SPIO）标记：结合磁共振成像（MRI）实现临床可转化的无创追踪；
• 荧光探针（如CMTMR、CM-Dil）或放射性示踪剂标记：分别用于光学成像和核医学成像，但后者可能造成辐射损伤。

此外，病毒转导可令NSCs表达GFP或lacZ等标志物，但存在转基因沉默或细胞特性改变的风险。对于跨物种移植（如人源NSCs植入啮齿类），可通过人特异性抗体或供受体性别差异验证细胞存活。

神经干细胞迁移机制

NSCs具有向中枢神经系统损伤区域定向迁移的能力，其趋化性主要依赖病理微环境释放的趋化因子（如SDF-1α/CXCL12）与NSCs表面CXCR4受体的相互作用。脑卒中后，梗死周边可挽救的“半暗带”因代谢活跃成为NSCs移植的理想靶区。移植途径影响迁移效率：

• 颅内直接注射：精准定位半暗带，但侵入性高；
• 静脉或动脉注射：动脉内注射可减少肺部截留，提升病灶靶向性；
• 鼻内递送：非侵入性且能广泛迁移至缺血区域，但机制尚未完全明确。

内源性神经干细胞修复早期缺血性脑卒中的机制

血管生成的双重作用与年龄相关挑战

中风后内源性血管生成通过修复缺血半暗带血供促进恢复，但其早期依赖 VEGF 的机制存在矛盾：VEGF 既能刺激新血管生成，也会破坏血脑屏障（BBB）加剧水肿。亚急性期局部递送 VEGF 可平衡修复与损伤，而全身给药可能有害。MMPs 参与的 ECM 重塑与 BBB 通透性升高密切相关。值得注意的是，老年患者的血管生成能力下降，而干细胞治疗可能通过增强血管重塑改善预后，需进一步在老年模型中验证 NSCs 对血管生成的调节作用。

神经发生与血管生成的偶联及干预意义

内源性神经发生在中风后被激活，NSCs与内皮细胞通过神经营养因子（如 VEGF）形成功能偶联，共同促进神经血管修复。然而，内源性修复能力有限，需外源性NSCs补充以增强疗效。星形胶质细胞在早期具有保护作用（如清除谷氨酸、促进血管生成），但慢性期形成的胶质瘢痕会阻碍恢复。这为早期干细胞干预提供了理论依据——通过调节神经血管单元微环境，抑制过度胶质化，从而突破内源性。

多效性神经干细胞移植治疗缺血性中风

大脑在最初的缺血性损伤期间会发生显著变化。NSC 移植的时机对于修复和再生治疗作用至关重要，可改善缺血性中风复杂、多因素的病理生理学。移植的 NSC 会释放治疗性营养因子，以重塑脑组织并促进神经元可塑性。

NSC 分泌的脑源性神经营养因子 (BDNF) 是一种主要的神经营养因子，可促进神经保护、神经发生并改善中风后的神经系统结果。

首先，神经营养因子 (NTF) 有助于维持神经元健康、ECM重塑和细胞增殖。NTF还能保护神经组织免受广泛损伤。 VEGF 是一种重要的神经营养因子，可促进血管生成并参与神经组织修复。

其次，VEGF调节血管内皮细胞的有丝分裂和存活，并对缺血性损伤提供神经保护作用。当使用 SU1498 和 Flt-1Fc 药物抑制VEGF时，NSC介导的保护作用会显著受阻。

第三，其他神经营养因子如睫状神经营养因子、神经胶质细胞系衍生的神经营养因子和神经生长因子也有助于神经保护和修复。

最后，除了分泌神经功能因子（NTF）外，植入的神经干细胞还能产生具有电生理活性的功能性神经元，这些神经元可以与宿主神经元建立适当的突触连接。

早期干预的时间窗与联合策略

神经干细胞移植的最佳时机为中风后亚急性期（24小时-7天），此时可与药物治疗（如米诺环素）协同作用，通过减轻炎症和 BBB 损伤保护神经元。临床前研究证实，中风后24小时移植NSCs能显著缩小梗死体积，其快速疗效与NSCs的抗炎和促修复因子分泌密切相关。

血脑屏障（BBB）保护的核心机制——MMPs与紧密连接调控

NSCs 通过抑制 MMP-9 活性保护 BBB：MMP-9 降解 ZO-1 等紧密连接蛋白，导致 BBB 渗漏，而 NSCs 移植可下调 MMP-9 表达，维持 ZO-1完整性。这一作用在老年小鼠和延迟 tPA 治疗模型中均被验证，提示 NSCs 可能减轻 tPA 引发的出血风险，扩展溶栓治疗的安全窗口。

炎症级联反应的负向调控

缺血性中风激活星形胶质细胞和小胶质细胞，并由于BBB通透性增加导致炎症细胞浸润受影响的组织。中风早期的 NSC 输送可减弱这种复杂的炎症信号级联反应（图2: NSC通过降低促炎介质（包括TNF-α、IL-1β、IL-6、MCP-1 和 Iba-1）来改善缺血性损伤。

研究表明NSC通过影响细胞外微环境和减少神经炎症，在BBB完整性和脑缺血功能恢复中发挥重要作用。因此，实施干细胞疗法进行免疫调节并针对大脑中的促炎信号级联可能是早期缺血性中风的有效治疗策略。

NSC 可在中风脑中分化为功能性神经元，并具有多效性旁观者效应。这些旁观者效应包括减弱血脑屏障 (BBB) 破坏、增加血管生成和调节缺血性中风后的免疫反应。

长期修复的核心机制 —— 血管生成与神经发生偶联

早期 NSCs 移植通过促进血管生成改善长期预后，其作用与神经发生紧密偶联。临床前研究表明，移植后的 NSCs 可分泌 VEGF 等因子，刺激内皮细胞增殖（如 BrdU+/vWF + 细胞增加），并在梗死周边区形成新生血管网络。即使在老年或缺血再灌注模型中，这种血管保护效应仍持续存在，为神经修复提供必要的营养和氧气支持。

细胞替代的有限性与旁分泌主导作用

尽管早期移植的NSCs可分化为神经元和胶质细胞，但其分化效率较低且多数细胞保持未分化状态。更关键的是，NSCs 通过旁分泌效应（如释放BDNF、GDNF）激活内源性神经发生，而非直接替代受损神经元。这一发现解释了为何即使细胞替代比例有限，早期移植仍能显著改善长期预后。

神经系统结果改善的临床意义与证据链

神经行为改善被认为是评估长期中风结果的黄金标准。改良神经系统严重程度评分 (mNSS) 测试显示，当在中风大鼠脑中 24 小时时植入 hNSCs 时，移植两周后神经功能得到改善。

多项动物研究一致显示，早期 NSCs 移植可通过保护 BBB、抑制炎症和促进神经血管重塑，实现长期神经功能的持续改善。从感觉运动测试（前爪黏附物移除）到运动协调性评估（转棒试验），移植组在数周至1个月内均表现出优于对照组的行为学恢复，且这种改善与梗死体积缩小、MMP-9活性抑制及紧密连接蛋白表达恢复直接相关。这些结果为NSCs 早期干预进入临床提供了关键的功能学证据。

结论

为了解决神经血管疾病复杂的病理生理学，治疗策略包括药理学、遗传学和基于细胞的组织工程。NSC 可以单独使用，也可以与可以协同发挥作用的其他干预措施结合使用。具体而言，NSC具有抗炎作用，可以减轻早期卒中延迟的 tPA 相关不良反应。

据报道，在慢性卒中期提供人类NSC的1期和 2 期临床试验没有显示出安全问题，并且改善了运动恢复。然而，在亚急性卒中期提供干细胞可能通过改善早期卒中损伤并进而改善晚期卒中结果而使更多患者受益。因此，需要更深入地了解早期卒中损伤并确定最佳的干细胞策略，才能成功转化。

参考资料：Hamblin MH, Lee JP. Neural Stem Cells for Early Ischemic Stroke. International Journal of Molecular Sciences. 2021 Jul;22(14):7703. DOI: 10.3390/ijms22147703. PMID: 34299322; PMCID: PMC8306669.

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