根据THE LANCET NEUROLOGY和STROKE AND VASCULAR NEUROLOGY的统计,脑卒中,即我们常说的“中风” ,是目前全球第二大死亡原因。来源:KATERYNA KON/SCIENCE PHOTO LIBRARY/GETTY IMAGES
2018年,中国每10万人中就有超过1114人患脑卒中,造成约157万人死亡,占我国居民总死亡人数的22.3%。卒中的致残率在近十年内更是持续上升,幸存者受到运动、感觉、言语、认知障碍甚至瘫痪的终身折磨。因此,科学家们致力于找到有效改善脑卒中预后的疗法。
缺血性脑卒中(脑梗塞)由脑部血管阻塞引起,造成脑部供血不足,使脑组织受损。缺血性脑卒中往往还伴随血脑屏障的破坏。血脑屏障如同神经系统的 “防火墙”,能选择性地阻止有害物质由血液进入大脑,一旦遭到损伤,很可能引发神经炎症和长期神经功能障碍。
在组成血脑屏障的多种细胞及细胞外基质中,周细胞(PERICYTE)对血脑屏障的形成和完整性维持都起着十分重要的作用。除此之外,这组细胞还参与调节脑细胞周围细胞外液的化学成分和脑血流。缺血性脑卒中发生后,血脑屏障中的周细胞也会随之迅速死亡。
基于这些现象,中山大学干细胞和组织工程研究中心李伟强教授和项鹏联合研究团队在《自然-通讯》上发表了一项研究,发现将干细胞来源的周细胞移植到脑卒中小鼠模型后,可修复破损的血脑屏障,减少神经元死亡。
研究团队首先诱导人多能干细胞经由神经嵴干细胞分化形成类周细胞(PERICYTE-LIKE CELLS)。干细胞分化来的类周细胞高水平表达周细胞特异性标志物CALD1、CSPG4和PDGFRΒ,不表达平滑肌细胞标志物ΑSMA。
研究发现,这些类周细胞不仅形态上与原代培养的人脑血管周细胞相似,在收缩特性、支持血管生成、加固内皮屏障等方面也展现出与原代人脑血管周细胞相当的强大功能性。RNA测序结果进一步确认了这一点,证明二者在基因表达图谱上同样有着极高的相似度。
那么这些类周细胞是否具有潜在的神经治疗作用呢?为了回答这一问题,研究者们将分化得到的类周细胞输注入脑卒中模型(TMCAO)小鼠中。结果表明,植入的细胞被迅速招募至脑缺血半影区的毛细血管周围,减缓了脑损伤,同时保护神经元免于凋亡,迅速恢复脑损伤小鼠的神经功能,有效改善了小鼠的运动能力。
不仅如此,类周细胞移植也使卒中后血脑屏障的完整性得到了显著恢复。与对照组相比,类周细胞治疗组小鼠的脑水肿、血浆蛋白沉积明显减少,用于指示屏障损伤程度的TRITC-葡聚糖和埃文斯蓝染料的渗漏也明显降低。由此可见,类周细胞移植对小鼠的血脑屏障能够起到修复作用。
为了探索类周细胞移植治疗作用背后的机制,研究者们进一步分析了RNA测序数据,发现了中期因子基因MDK在这些细胞中的高水平表达。中期因子能增强神经突生长、神经元细胞存活和纤溶酶原激活剂活性。相应的,小鼠神经功能缺失评分证实MDK敲降会显著降低类周细胞的神经保护作用。
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