内源性神经干细胞在缺血性脑卒中后损伤修复的动员策略及机制研究进展

张四美，金亚菊，杨晰宸，张彭跃，寸勇丹

脑卒中具有高发病率、高死亡率、高致残的特点，是导致我国成年人死亡和残疾的首要原因[1,2]。脑卒中分为缺血性和出血性2 种类型，其中缺血性约占69.6%[3]。随着我国人口老龄化程度的加深[4]，卒中患者人数将继续增加。卒中的病理机制尚未完全明确，且目前仍缺乏有效的临床治疗措施。

内源性神经干细胞（endogenous neural stem cells，eNSCs）是一群能自我更新并在适当条件下分化为神经系统主要神经细胞类型的干细胞，主要分布在侧脑室室管膜下区（subventracular zone，SVZ）和海马齿状回（dentate gyrus，DG）颗粒下层（subgranular zone，SGZ）[5]。正常情况下，eNSCs 处于安静状态，当机体受到特定刺激或损伤时，eNSCs可被激活、增殖并向受损部位迁移和分化为功能性神经细胞，从而修复损伤组织。但缺血刺激引发的神经干细胞（neural stem cells，NSCs）再生能力有限，不能完全修复受损组织[6]。外源性NSCs的移植有一定效果，但由于移植后的NSCs存活率低、免疫排斥反应、伦理与肿瘤形成风险等[7]问题而受到限制。因此，研究激活和动员eNSCs的策略和机制给脑卒中的治疗带来了希望。本文综述了近年来激活和动员eNSCs的策略及相关机制，为脑卒中的临床治疗提供新的方案和思路。

1.1 小分子药物

西药起效快、疗效明确、方便携带。Rueger等[8]利用脑卒中模型和体外细胞培养测试二甲胺四环素对缺血性卒中后eNSCs的影响，发现其可能通过降低小胶质细胞活化、抑制炎症发生促进eNSCs存活。氧糖剥夺是缺血性脑卒中的体外模型之一，研究发现阿托伐他汀能促进氧糖剥夺模型中NSCs存活、增殖、迁移与分化，其机制可能与其激活磷脂酰肌醇3-激酶（phosphoinosmde-3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）和细胞外信号调节激酶（extracellular signal regulated kinase，ERK）信号通路有关[9]。星形胶质细胞内皮素-1的过度表达可通过Janus激酶2（JAK2）/信号转导子和转录激活子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）通路促进缺血性卒中大鼠神经祖细胞（neural progenitor cells，NPCs）增殖并分化为更多的星形胶质细胞[10]。此外，氨溴索可通过增加葡萄糖脑苷脂酶（glucocerebrosidase，GCase）的表达，激活Wnt/β-连环蛋白（β-catenin）信号通路，促进NSCs分化为神经元，抑制其向星形胶质细胞的分化[11]。

1.2 神经营养因子

除了小分子药物外，神经营养因子也能在一定程度上动员缺血性脑卒中后eNSCs 的增殖。Klein等[12]研究结果显示神经细胞粘附分子衍生肽FG环能激活脑缺血大鼠eNSCs，且通过促进髓鞘再生和影响小胶质细胞来调节炎症，促进神经发生。表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF）能刺激缺血性卒中大鼠SVZ中神经前体细胞增殖，且损伤侧神经前体细胞数目较多[13]。此外，研究发现脑活素能显著增加缺血性脑卒中大鼠损伤侧SVZ 区5-溴脱氧尿嘧啶核苷（5-bromo-2-deoxy uridine，BrdU）和双皮质素（double cortex，DCX）阳性细胞数量，其机制可能与PI3K/Akt通路介导有关[14]。

1.3 中药复方

中医认为，脑卒中是由生命气的缺乏、外在恶的侵袭、气血的阻塞引起的。因此，益气活血、通筋活络之方是卒中治疗的良方。刘振伟等[15]研究发现补肾化瘀生新方对大脑中动脉闭塞（middle cerebral artery occlusion，MCAO）模型大鼠海马区eNSCs增殖有积极影响，因为其可改善缺氧缺血微环境，激活eNSCs并促进其增殖。芪仙通络汤能促进脑缺血后eNSCs增殖与再生，可能与其早期能激活星形胶质细胞，增强脑源性神经营养因子（brainderived neurotrophic factor，BDNF）表达有关[16]。三华汤可通过下调磷酸化微管相关蛋白（p-tau）表达促进缺血性卒中后SVZ区BrdU/DCX 和BrdU/胶质纤维酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）阳性细胞数增加[17]。

1.4 中药单体

中药提取物单体具有成分明确、剂量可控、利于研究等优点。藏红花素通过对Notch1信号通路的调控，促进缺血性脑卒中后eNSCs 的增殖与迁移，并能抑制炎性因子，减少缺血再灌注后的细胞凋亡[18]。青蒿琥酯可通过促进叉头框蛋白O亚型3a（forkhead box O3a，Foxo3a）的磷酸化抑制其转录功能，下调p27激酶蛋白抑制剂1（p27 kip1）的表达，并通过PI3K/Akt信号通路抑制干细胞的细胞周期阻滞，促进NPCs 增殖[19]。黄芪甲苷VI通过激活EGF 受体和其介导的丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）/ERK 信号通路促进eNSCs增殖和自我更新[20]。

2.1 针刺

针刺具有相对安全和操作便捷的特点，于临床广泛使用。研究发现针刺能显著增加缺血性脑卒中大鼠海马区巢蛋白（Nestin）和BrdU 阳性细胞数，促进eNSCs 增殖[21]。罗丁等[22]研究表明，针刺督脉的人中穴能促进MCAO 大鼠eNSCs 增殖，从而促进神经功能恢复。电针不仅有针刺的功效，还可根据患者的需要对刺激的波形、频率、强度和时间等进行调节，较为客观且易于观察及进行实验研究。研究证实电针可通过调控Notch信号通路增加脑缺血再灌注大鼠BrdU/DCX 细胞数，促进eNSCs 增殖[23]。此外，电针还可通过促进脑缺血半暗带外泌体的数量及上调外泌体中miR-146b 的表达，促进MCAO 大鼠eNSCs增殖和分化为成熟神经元，改善神经功能[24]。

2.2 艾灸

艾灸具有行气活血、温经止痛的功效。研究认为艾灸不仅可以减少脑梗死体积、减轻组织损伤，还能促进eNSCs 增殖。胡丙成等[25]艾灸MCAO大鼠百会穴及双侧太阳穴，在不同时间点检测SVZ和DG中BrdU与Nestin表达情况，结果显示艾灸后不同时间点SVZ 和DG 中BrdU 与Nestin 增殖规律与脑缺血后增殖规律基本一致且增殖强度都比模型组高，提示艾灸能在一定程度上促进脑缺血大鼠eNSCs的增殖。于海波等[26]发现艾灸局灶性脑缺血大鼠任脉上的气海、关元穴位后，再灌注14 d、28 d时艾灸任脉组Nestin阳性细胞数高于MCAO模型组，提示艾灸任脉有可能促进脑缺血大鼠梗死灶同侧SVZ区eNSCs的增殖。

3.1 物理因子治疗

经颅磁刺激（transcranial magnetic stimulation，TMS）是利用脉冲磁场作用于中枢神经系统，使之产生感应电流改变皮质神经细胞动作电位的一种治疗方法。Luo等[27]研究发现高频重复TMS可激活BDNF/酪氨酸激酶B（Tyrosine kinase B，TrkB）信号通路，增加脑损伤同侧SVZ中eNSCs增殖及梗死周围纹状体的神经发生。石海杉等[28]通过研究3种不同频率TMS对脑缺血大鼠eNSCs 激活和增殖的影响，发现10 Hz 磁刺激能显著促进脑缺血大鼠海马区Nestin阳性细胞数目增加，而1 mHz与11 mHz磁刺激对eNSCs激活与增殖效果不明显。麦用军等[29]研究表明脑缺血后越早进行高压氧治疗，越能促进SVZ、DG区eNSCs增殖，其机制可能是高压氧治疗可降低神经炎性因子，增强促NSCs增殖因子和神经递质表达，从而创造出利于eNSCs生长的微环境。

3.2 运动疗法

运动治疗是卒中患者康复过程的重要部分，它通过增加神经发生、血管生成、神经营养因子表达及突触形成来促进患者恢复[30]。张丽等[31]的研究证明运动疗法能增加脑卒中患者体内BDNF 的表达，减少神经元损伤，改善神经功能缺损。Sun 等[30]研究发现跑台运动上调CD200/CD200 受体表达以抑制小胶质细胞活化、减少炎性因子的释放，从而促进MCAO 大鼠同侧SVZ 中增殖细胞核抗原ki67、DCX 和BrdU 双阳性细胞、Nestin显著增加。Liu 等[32]研究表明运动训练能增加脑缺血大鼠BrdU+/神经元核抗原（neuronal nuclei antigen，NeuN）阳性细胞和BrdU+/GFAP+细胞数量，促进细胞周期蛋白依赖性激酶4（cyclin-dependent kinases 4，CDK4）、细胞周期蛋白D1（cyclinD1）和磷酸化视网膜母细胞瘤（phosphorylated retinoblastoma，p-Rb）的表达，抑制p-16 的表达，通过ERK 信号通路促进eNSCs增殖和分化。

3.3 丰富环境

丰富环境（enriched environment，EE）刺激能促进NSCs 增殖、存活、分化，促进神经修复，改善缺血性脑损伤所致的功能障碍。Chen等[33]发现EE中的运动成分和社会成分均能促进脑卒中后星形胶质细胞增殖，上调BDNF 表达，并且物理运动在EE治疗脑卒中中发挥了更大的作用。也有研究表明EE能改善局灶性脑缺血大鼠神经功能恢复，可能是EE可减轻脑缺血后星形胶质细胞肿胀，抑制p-ERK1/2 表达，减轻梗死皮质周围的炎症发生，改善eNSCs增殖微环境[34]。

研究表明反复短暂性肢体缺血预处理可增加脑缺血再灌注大鼠海马中BrdU阳性细胞数，且BrdU达高峰时间较MCAO组延长[35]，表明其可促进脑缺血再灌注大鼠eNSCs增殖。蓝莓、红梅、石榴等中就含有鞣花酸，它不但能抗氧化、抗癌，还可以促进缺血性脑卒中后缺血半暗带区Nestin 数量增加，其可能是通过上调Wnt 信号通路中β-catenin 和CyclinD1 的表达来促进eNSCs 增殖[36]。鹧鸪茶又称毛茶，可能因其富含鞣花酸、维生素、没食子酸等成分亦能通过Wnt 信号通路促进脑卒中大鼠eNSCs增殖[37]。

综上所述，药物、针灸、康复及其他方法均能在一定程度上对脑缺血后eNSCs 的动员有促进作用，见图1、表1。但目前研究也存在不足。首先，有关小分子药物和神经营养因子的研究为基础研究，是否可将其转化为临床应用需进一步探索。其次，目前研究的干预方式大多单一，未来的研究中或许可以将药物与康复、针灸与康复等相结合，研究其疗效。再次，脑缺血后eNSCs动员的机制较为复杂，涉及抑制炎症反应、增强营养因子表达、改善缺损区域内环境等，目前的研究不够深入。后续研究应更加深入，找寻到脑缺血后促进eNSCs增殖、存活、迁移和分化的有效方法，并阐明其作用机制，为缺血性脑卒中的治疗开辟新的途径。

图1 部分动员策略对缺血性脑卒中后eNSCs增殖、分化调控示意图

表1 缺血性脑卒中后不同动员策略对eNSCs增殖、分化的相关调控机制