脑卒中治疗的相关研究进展

脑卒中是全球死亡率位列第二位的重大疾病，致残率高，并且近年来卒中发生和卒中死亡人数大幅度增加。脑卒中主要包括缺血性脑卒中和出血性脑卒中，前者可占所有脑卒中发生总数的62.4%。患者通常存在运动、感觉、言语等功能障碍，生活质量受到严重影响。因此，迫切需要开发治疗脑卒中的有效方法以解决治疗时遇到的难题，达到提高疗效和改善患者预后的目的。

1、多肽抗氧化纳米酶治疗缺血性脑卒中的研究获进展

中国科学院院士、中科院生物物理研究所研究员阎锡蕴团队针对缺血性脑卒中致死致残率高、缺乏高效低毒治疗药物的难题，发明了一种多肽抗氧化纳米酶，其中的多肽能够靶向溶解血栓，MnO2纳米酶具有超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）催化活性，这两种酶的级联催化反应能够清除病灶区域的活性氧（reactive oxygen species，ROS）。动物实验显示，多肽抗氧化纳米酶在有效溶栓的同时，还能修复缺血再灌注损伤，有效缓解了脑组织缺血部位的氧化应激，减少了纳米酶的非特异性吸附和毒副作用，为缺血性脑卒中的治疗提供了新思路。

这种新型纳米酶的设计理念是将两种多肽链混合自组装形成直径为15 nm的纳米颗粒，其表面多肽包含靶向溶栓模块、凝血酶响应模块、血脑屏障穿越-脑缺血组织神经元靶向模块，并以内核的金属离子亲和肽为模板通过生物矿化合成MnO2纳米酶。结果表明，此多肽抗氧化纳米酶具有与天然酶相当的SOD（>2100 U/mg）和CAT（~300 U/mg）催化活性。这种多肽抗氧化纳米酶的工作原理是依次从外向内发挥靶向溶栓和清除ROS的功能。这种多肽抗氧化纳米酶在小鼠和大鼠缺血性脑卒中模型中表现出显著的神经功能恢复，梗死体积减少超过90%，治疗效果明显优于临床应用的溶栓药组织型纤溶酶原激活剂（tPA）和神经保护药伊达拉奉（Eda）。这是由于多肽具有的多功能性的优势使纳米酶精准靶向脑卒中缺血组织，保证了生物安全性，同时，纳米尺度的治疗体系使纳米酶在较长时间内发挥级联类酶活性，克服了目前小分子药物半衰期短、生物利用度低和严重毒副作用导致疗效有限的问题，为缺血性脑卒中的综合、安全、有效治疗提供了新思路。

2、揭示神经干细胞联合外泌体治疗脑卒中的关键机制

神经干细胞（Neural stem cell，NSC）具有丰富的再生和分化能力，近年来成为治疗缺血性脑卒中的研究热点。但移植到宿主中的NSC存活和分化率低，因此通过使用佐剂等手段，辅助NSC治疗脑卒中，提高治疗效果，是本领域的迫切需求。

研究应用大脑中动脉栓塞/再灌注（Middle cerebral artery occlusion/reperfusion，MCAO/R）小鼠模型，揭示了神经干细胞（NSC）联合NSC来源的外泌体对缺血性脑卒中具有显著的治疗效果，并阐明了外泌体通过所携带的miRNA调控下游靶基因，从而减轻脑组织氧化应激和炎症、抑制细胞凋亡，进而促进移植NSC的存活和分化，为缺血性脑卒中的治疗提供了新的思路。

研究通过多种检测手段，发现NSC与NSC分泌的外泌体联合治疗可显著改善MCAO/R小鼠脑梗死情况，增加小鼠脑重，并且相比于NSC单独治疗组和外泌体单独治疗组，NSC与外泌体联合治疗可明显促进MCAO/R小鼠运动功能的恢复。同时，联合治疗可显著减轻MCAO/R小鼠脑中神经元的凋亡，与NSC单独治疗组以及外泌体单独治疗组相比，联合治疗能够显著抑制星形胶质细胞过度增生，从而减少胶质瘢痕的形成，更有效地促进神经重塑。

研究进一步解析了外泌体的作用机制，结果表明，外泌体能够抑制神经元的凋亡，减轻A1型反应性星胶增殖，联合治疗组小鼠脑内MDA水平及Tnfa、Il1b等炎性细胞因子的表达水平显著降低，抗炎细胞因子Il10表达升高，表明外泌体减轻MCAO/R小鼠脑内炎性微环境，为NSC的定植和分化创造有利的微环境。另外，外泌体可以促进NSC在体内的分化和迁移。进一步的分子机制研究表明，外泌体携带的 miRNA在其中发挥重要作用，miRNA可能通过调控靶基因，促进NSC存活和分化。上述机制研究为外泌体在NSC治疗缺血性脑卒中的临床联合应用新思路提供了重要的理论基础。

总的来说，该研究表明NSC与外泌体联合治疗可以减少 MCAO/R小鼠脑梗死面积和炎症反应，减轻缺血性脑卒中造成的神经损伤，从而促进神经保护和功能恢复，外泌体携带的miRNA可能在其中发挥了重要作用。

3、脑类器官治疗在脑卒中的应用

脑卒中发生后的病理生理机制十分复杂，兴奋性毒性、氧化应激和炎症反应等过程引起大脑神经元丢失，进一步导致人体运动和认知等功能障碍。以往的研究明确了干细胞移植疗法通过促进神经发生和替换丢失的神经元来减轻脑损伤的作用，但疗效有限。iPSCs 衍生的脑类器官包括了神经祖细胞、神经干细胞、神经元和神经胶质细胞等多种细胞类型，因此脑类器官移植在一定程度上克服了干细胞移植的局限性。

有研究表明，将 3D 脑类器官移植到小鼠双侧额叶和顶叶皮质中均显示出较高的存活率并发生血管化，同时在移植的脑类器官中观察到神经元投射，其轴突可沿宿主皮质脊髓束延伸至周围大脑皮质、胼胝体和宿主纹状体。移植脑类器官的神经元不仅能够从宿主神经元接受突触传入并整合到宿主神经回路中，还可以接受来自宿主神经元的突触传出，从而形成双向突触连接。此外，移植部位的不同将影响脑类器官分化的结局，在梗死周围脑类器官主要由成熟和未成熟的谷氨酰胺能神经元组成，而在梗死核心的脑类器官细胞可分化为神经胶质细胞；脑类器官在梗死周围区和梗死核心的不同分化结果可能是由不同的炎症微环境引起。

已经有临床前证据表明，脑类器官移植可以通过改善脑损伤并促进功能重建治疗脑卒中。将培养55 d的脑类器官移植到大脑中动脉闭塞的大鼠脑内，显著减少了脑梗死体积，并改善了神经运动功能，移植的脑类器官与宿主大脑之间建立广泛突触连接，证实脑类器官移植治疗脑卒中的潜在机制与增强神经发生、突触重建、轴突再生以及减少神经元凋亡有关。此外，在移植组大鼠的海马CA1、CA2 和CA3亚区观察到神经发生，可能有助于脑卒中后学习记忆功能的改善，但需要今后进一步研究证实。来源于内侧神经节隆起的中间神经元是调节神经回路和神经活动的主要抑制性神经元，其释放的神经递质以 γ-氨基丁酸（γ -aminobutyric acid，GABA）为主，脑卒中后GABA 能中间神经元缺失可能导致感觉运动障碍。以上研究证明了脑类器官移植治疗脑卒中的有效性和潜在治疗机制。

参考资料：

[1]多肽抗氧化纳米酶治疗缺血性脑卒中的研究获进展[EB/OL].(2023.3.23).[2024.2.21].https://news.bioon.com/article/a75ae6383301.html

[2]eLife：董志强/魏君/熊南翔团队揭示神经干细胞联合外泌体治疗脑卒中的关键机制[EB/OL](2023.5.6).[2024.2.21].https://news.bioon.com/article/98abe70334aa.html

[3]天津医药，2024，52（1）：38-43