最新研究：全血置換可減輕小鼠中風(fēng)癥狀，未來(lái)或有助于AD、PD治療

周舟

中風(fēng)又稱為腦卒中，是全球發(fā)病且導(dǎo)致死亡的主要疾病之一。中風(fēng)不僅僅是腦血流的中斷，缺血性中風(fēng)發(fā)生后，血腦屏障會(huì)遭到破壞，腦組織通過(guò)開(kāi)放的血腦屏障釋放很多物質(zhì)（比如腦組織抗原，脂質(zhì)體，DNA，RNA 等）到外周血激活免疫系統(tǒng)。激活的免疫細(xì)胞也會(huì)通過(guò)開(kāi)放的血腦屏障進(jìn)入腦組織而攻擊腦細(xì)胞，繼而引起復(fù)雜的、病理的和全身性的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，這些反應(yīng)是任何單一藥物都無(wú)法治愈的。如果能及時(shí)終止這個(gè)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，意味著可能終止其中的惡性循環(huán)而保護(hù)腦組織受到免疫系統(tǒng)的進(jìn)一步攻擊造成的繼發(fā)性損傷。

目前對(duì)急性中風(fēng)的治療，包括使用組織纖溶酶原激活劑進(jìn)行溶栓治療和手術(shù)切除血栓。然而，這些治療方法的時(shí)間窗口非常有限，通常是在中風(fēng)發(fā)生后的 3 小時(shí)內(nèi)。在中風(fēng)的臨床治療中，“時(shí)間就是大腦”，因?yàn)樵谥酗L(fēng)發(fā)生后的每分鐘里腦損傷都在加劇。

英國(guó)《自然·通訊》上刊發(fā)了一篇來(lái)自美國(guó)西弗吉尼亞大學(xué)神經(jīng)科學(xué)系研究助理教授任學(xué)芳及其他科學(xué)家的共同研究，介紹了一種新的治療策略。研究小組自 2010 年以來(lái)，一直在探索免疫學(xué)與中風(fēng)的關(guān)系。多年的研究使他們發(fā)現(xiàn)，中風(fēng)并非僅僅出現(xiàn)腦組織的病理學(xué)改變，血液學(xué)的改變更是首當(dāng)其沖。研究人員在小鼠大腦中動(dòng)脈短暫阻塞再灌注（tMCAO）模型上使用了血液置換（BR）療法，即從原始健康的供體小鼠獲得的全血替代中風(fēng)小鼠的血液。試驗(yàn)結(jié)果顯示 BR 療法有效地減少了小鼠的梗死并改善了其神經(jīng)功能缺損。免疫細(xì)胞亞群分析顯示，BR 療法可顯著減少中風(fēng)后血液中的中性粒細(xì)胞;電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)顯示，BR 療法可減少血漿中的細(xì)胞因子風(fēng)暴;流式細(xì)胞術(shù)和酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（ELISA）顯示，中風(fēng)小鼠血液和大腦中的中性粒細(xì)胞顯著減少，基質(zhì)金屬蛋白酶 - 9（MMP-9）水平降低。

此項(xiàng)研究首次表明，在中風(fēng)后6.5小時(shí)～7小時(shí)進(jìn)行的 BR 療法能顯著減少梗死體積，改善神經(jīng)功能缺損，而且改善效果是通過(guò) MMP-9 介導(dǎo)的。血液置換可能是一種可保護(hù)大腦免受中風(fēng)傷害的治療方法，替換小鼠 20%的血液足以顯示出對(duì)大腦損害的大幅減少。

研究小組使用小鼠 tMCAO 模型進(jìn)行了一系列試驗(yàn)，先是證明了血液可能在中風(fēng)的演變過(guò)程中起著關(guān)鍵作用，而后又證明了 BR 療法可以預(yù)防腦細(xì)胞的缺血性損傷，并獲得了以下 4 個(gè)重要結(jié)論：

1. 血液置換療法可以改善中風(fēng)后小鼠的情況

通過(guò)測(cè)定發(fā)現(xiàn)，小鼠大腦在中風(fēng)后的 23 小時(shí)比中風(fēng)后 6 小時(shí)發(fā)生更大的梗死，這表明在大腦中動(dòng)脈閉塞的中風(fēng)小鼠中，損傷隨著時(shí)間的推移而發(fā)展。同時(shí)其血液中的細(xì)胞形態(tài)發(fā)生改變。這些數(shù)據(jù)證明血液可能在中風(fēng)的演變過(guò)程中起著關(guān)鍵作用，如果在關(guān)鍵時(shí)間窗內(nèi)使用以血液為基礎(chǔ)的策略，受傷的大腦可能會(huì)得到拯救。研究人員使用激光散斑成像儀記錄小鼠的腦血流（CBF）變化，用伊文思藍(lán)滲出試驗(yàn)檢測(cè)血腦屏障的狀態(tài)，甲酚紫染色和蘇木精 - 伊紅（H&E）染色檢測(cè)腦組織的病理改變。試驗(yàn)結(jié)果顯示，用 250μl 和 500μl 的健康供體小鼠全血置換腦卒中小鼠血液可保護(hù)血腦屏障，顯著減少大腦皮質(zhì)、紋狀體和大腦半球的中風(fēng)梗死，預(yù)防腦細(xì)胞的缺血性損傷，但 500μl 的血液對(duì)中風(fēng)后的腦損傷的保護(hù)作用更大。為了進(jìn)一步評(píng)估血液對(duì)中風(fēng)預(yù)后的影響，研究人員輸注了從另一組腦梗死體積更大中風(fēng)小鼠身上獲得的 500μl 全血，注射到受試腦卒中小鼠體內(nèi)，造成的死亡率高于用從健康供體小鼠獲得的血液替代的受試腦卒中小鼠隊(duì)列。這些數(shù)據(jù)表明，應(yīng)用血液置換治療腦卒中時(shí)，使用來(lái)自健康獻(xiàn)血者的血液是很重要的。

2. 血液置換療法改變了中風(fēng)小鼠外周血中的炎癥反應(yīng)

現(xiàn)在公認(rèn)炎癥和免疫系統(tǒng)在急性中風(fēng)損傷中起關(guān)鍵作用。研究小組評(píng)估了受體中風(fēng)小鼠在 BR 前、BR 期間和 BR 后 1 小時(shí)3個(gè)時(shí)間點(diǎn)血液中的細(xì)胞亞群。受試腦卒中小鼠接受從原始供體或卒中小鼠獲得的 500μl 全血，另外的對(duì)照組接受從原始供體獲得的 500μl 血漿。與從中風(fēng)小鼠獲得的全血或從健康供體小鼠得的血漿相比，在 BR 期間和 BR 后 1 小時(shí)，從健康供體獲得全血的受試腦卒中小鼠的血液中白細(xì)胞總數(shù)和神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)素顯著降低，單核細(xì)胞 CD4 + 細(xì)胞、CD8 + 細(xì)胞和 NK1.1 + 細(xì)胞沒(méi)有顯著變化。隨著中風(fēng)小鼠血液中細(xì)胞數(shù)量的變化，血漿中促炎細(xì)胞因子和趨化因子 CXCL1 水平也發(fā)生了變化。檢測(cè)結(jié)果顯示，BR 治療顯著降低中風(fēng)后 8 小時(shí)促炎性細(xì)胞因子白介素 IL-1β、IL-6、TNF-α和趨化因子 CXCL1 的水平，并在卒中后 23 小時(shí)進(jìn)一步降低 IL-6、IFN-γ和 TNF-α。腦卒中早期 CXCL1 的顯著變化提示中性粒細(xì)胞可能在腦卒中起重要作用，參與腦卒中的治療。

3. 血液置換療法改變中風(fēng)小鼠腦白細(xì)胞浸潤(rùn)

白細(xì)胞是腦卒中發(fā)生后炎癥損傷的主要影響因素。BR 治療顯著減少了中風(fēng)后 8 小時(shí)和 23 小時(shí)缺血半球的總絕對(duì)細(xì)胞數(shù)。在這兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)，與對(duì)照組相比，接受 BR 治療的中風(fēng)小鼠受影響的大腦半球中，神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)素和巨噬細(xì)胞的積累明顯減少。這些數(shù)據(jù)表明 BR 療法可以減少中風(fēng)后中樞神經(jīng)系統(tǒng)的炎癥反應(yīng)。

4. MMP-9 參與血液置換治療腦卒中

MMP-9是一種由中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞/單核細(xì)胞表達(dá)的蛋白酶。人類患者、靈長(zhǎng)類動(dòng)物和嚙齒動(dòng)物中風(fēng)后 2小時(shí)～6 小時(shí)內(nèi)血液中 MMP-9 含量均表現(xiàn)為增加。鑒于 BR 治療顯著降低了外周血中性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)，顯著減少了缺血半球中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞/單核細(xì)胞的浸潤(rùn)，因此進(jìn)一步研究 MMP-9 在 BR 治療中風(fēng)中的作用是很重要的。試驗(yàn)證明，與對(duì)照組相比，在中風(fēng)發(fā)生后的 8 小時(shí)和 23 小時(shí)，tMCAO 小鼠血漿中 MMP-9 的水平都有所增加，但 BR 療法顯著降低了受試腦卒中小鼠血漿中 MMP-9 的水平。另外試驗(yàn)顯示，使用 MMP-9 處理過(guò)的血液置換加重了受試腦卒中小鼠的腦梗死和神經(jīng)功能缺損，而使用溶媒處理過(guò)的血液則顯著地改善了小鼠中風(fēng)的預(yù)后。這些研究結(jié)果表明，MMP-9 的存在降低了 BR 在腦卒中治療中的作用，提示 MMP-9 水平的降低可能是 BR 治療腦卒中的重要機(jī)制之一。

血液置換療法的作用機(jī)制復(fù)雜

血液置換療法的機(jī)制比較復(fù)雜，可能是多方面的。首先，腦內(nèi)抗原通過(guò)血腦屏障開(kāi)口釋放，并可能在中風(fēng)后激活免疫系統(tǒng)。因此，清除腦卒中小鼠的血液可以降低循環(huán)血液中的腦抗原水平，減輕腦抗原對(duì)免疫系統(tǒng)的激活作用。第二，清除中風(fēng)小鼠體內(nèi)的血液可以減少活化的白細(xì)胞，減少中風(fēng)后循環(huán)血液中的許多有害信號(hào)，如細(xì)胞因子、趨化因子、蛋白酶和蛋白酶等。第三，可以觀察到輸血可能為血栓性血小板減少性紫癜（TTP）患者提供了營(yíng)養(yǎng)因子，猜想血液置換過(guò)程中也可能為中風(fēng)大腦提供了氧氣和許多其他神經(jīng)保護(hù)因子。

此外，血液置換可以去除激活外周免疫細(xì)胞級(jí)聯(lián)反應(yīng)的信號(hào)，同時(shí)新鮮血液可以及時(shí)修復(fù)血腦屏障而終止外周的級(jí)聯(lián)反應(yīng)。MMP-9 就是一種與血腦屏障滲漏、細(xì)胞外基質(zhì)降解和腦缺血演變相關(guān)的關(guān)鍵蛋白酶信號(hào)，及時(shí)降低 MMP-9 可以迅速減輕中風(fēng)后的級(jí)聯(lián)反應(yīng)。

全血置換治療中風(fēng)的作用需要進(jìn)一步的臨床試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證在人體中的功效。論文的第一作者任教授認(rèn)為，全血置換在臨床進(jìn)行人體研究是可行的，雖然存在一定的排斥反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)。目前小組的研究在進(jìn)一步探討成分血的作用。對(duì)于健康獻(xiàn)血者的血液標(biāo)準(zhǔn)尚未制定，但是鑒于目前的研究成果，任教授認(rèn)為血液中 MMP-9 不能太高。臍帶血有可能對(duì)中風(fēng)治療有幫助。如果全血置換最終在臨床上得以使用，有可能對(duì)多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病比如阿爾茲海默病，帕金森病等都有一定幫助。對(duì)于血液置換的其他潛在效果，任教授持保守態(tài)度，認(rèn)為需要更多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)支持結(jié)論。

（摘自美《深科技》）（編輯/華生）