寻找治疗脑中风的神奇钥匙

寻找治疗脑中风的“神奇钥匙”

图为利用同步辐射光源所拍摄的老鼠大脑中的血管。其中，最粗的血管如绣花针大小，而可捕捉到的最细的血管其实际尺寸仅有头发丝的十分之一。（资料照片）　　脑中风是我国死亡率、致残率最高的疾病。我国每年有近200万人患脑中风，它对许多家庭造成了巨大的精神和经济损失。由于这一疾病病程恶化十分快速、病理机制十分复杂，至今在全世界范围内尚未有治疗的有效方法。到目前为止，100多个有关脑中风治疗的临床试验相继宣告失败，使全世界的脑中风研究者面临着巨大的挑战。 　　随着近年来医学影像学、干细胞治疗等技术的快速发展，人类在征服脑中风这一顽疾的艰难征途中又见到了曙光。就在这一时刻，每两年举行一次的国际脑中风研究顶级会议今天在上海召开，近800位全世界脑中风研究专家将进行思维的碰撞、想象的驰骋，这些探讨将深刻地影响未来国际脑中风研究的发展方向。 　　今年4月美国刚刚宣布“脑科学研究计划”，以探索人类大脑工作机制、绘制脑活动全图、针对目前无法治愈的大脑疾病开发新疗法。这是一项被认为可与人类基因组计划相媲美的宏大科研计划，吹响了人类探索自身奥秘、解决健康难题的新号角。Brain2013在上海的召开，呼应了这一发展趋势，大会结合基础与临床研究，为脑血管疾病的诊断和治疗技术的突破、普及脑中风预防和治疗的知识，提供了绝佳的舞台。 　　脑中风，也就是我们通常说的脑梗或脑溢血，学名“脑卒中”，是一种突然发生的脑血管疾病，包括脑缺血和脑出血。缺血性脑中风后由于脑血管被阻塞，脑部组织得不到血液供应的氧气和营养从而受到不可逆的破坏，继而严重影响人类的日常生活。例如，一个病人如果左侧大脑半球缺血，其右侧机体功能会受到影响，严重时极有可能完全偏瘫，甚至死亡。 　　中国一直在遭受着脑中风的“侵害”，发病率高居不下。统计数据显示，我国每年发生脑中风病人就有200万。我国现存中风病人700万，其中450万病人不同程度丧失劳动力和生活不能自理，致残率高达75%。 　　尽管研究工作者经过了几十年的长期深入研究，然而通过药物治疗让病人康复的能力仍然有限，应用rtPA溶栓治疗是目前临床上治疗缺血性中风的主要手段，但是治疗的窗口很小，即只有在发病时间4.5小时内才可以进行溶栓治疗。人类在与时间和生命的“赛跑”中，往往处于劣势，从而导致95%的中风患者无法获得及时有效治疗。脑中风已经成为危害我国人民健康的第一大疾病。能不能找到一把神奇的“钥匙”，让中风的脑细胞再获新生、让瘫痪的肢体恢复活力？随着交叉学科研究的不断深入，无论是临床医生还是从事基础研究的科学家都将目光集中到了这把神奇“钥匙”的探寻之路上。 　　杨国源教授，上海交通大学“王宽诚”讲席教授、Med-X研究院副院长，一直致力于脑中风的研究、诊断和治疗。他曾在上海瑞金医院、华山医院担任过神经外科医生，后赴美国密西根大学医学院、加州大学旧金山分校医学院，2008年回国，已从事脑中风研究工作近30年。 　　创建世界闻名的脑中风“动物模型” 　　想要治疗脑中风，就必须首先知道人为什么会得这种病。在病理研究过程中，人体不能作为实验对象，就必须开发一个有效的动物模型来模拟脑中风。 　　杨国源教授通过对大脑特别是脑血管的疾病临床治疗和研究多年的经验积累，在国际上创建了著名的小鼠脑中风模型。他将一根细细的特殊的“尼龙线”插入小鼠的颈动脉内，阻塞脑部的动脉，堵住局部血液供应，从而在小鼠中造成与人脑中风类似的症状，比如偏瘫、肢体无力等。 　　这一脑中风模型自开发出来，为脑中风的发病机制和治疗手段的研究提供了合适的工具，迅速在全世界广泛应用。每年有数千篇研究脑中风的论文应用该模型，这极大地推动了相关领域的发展。自2009年，杨国源教授团队在上海交通大学Med-X研究院举办了数期脑中风动物模型学习班，为国内高校和科研机构培养了一批脑血管疾病的研究人才。 　　基因治疗：引进“外援”治疗脑中风 　　脑中风危害如此之大，病人能不能获得有效地治疗？杨国源教授率领研究团队，率先尝试了基因治疗方法，获得了一系列的重要成果。 　　杨国源教授把基因治疗称为“一种引进‘外援’的治疗”，它就是将关键基因通过各种“载体”注入到体内靶器官，通过增加或者减少关键基因来调节蛋白的水平，最终抑制疾病的发展达到治疗的效果。杨国源教授认为，在脑中风治疗过程中，增加血管的生成是一个重要环节。通过基因治疗，将促进血管生成的基因“打入”脑内，这些“外援”迅速在脑内发挥作用，增加缺血部位的血液供应，在一定程度上改善中风的症状，达到治疗的效果。这种方法，也可以应用到治疗其他脑部疾病，如帕金森病和老年痴呆等疾病。与此同时，杨国源教授团队把握国际上基因治疗技术的进展脉搏，在上海交大Med-X研究院交叉学科平台的基础上，开发和应用新的“载体”，探索新的对脑中风治疗起作用的基因。 　　干细胞治疗：让损伤的大脑“重生” 　　干细胞是一种特殊的细胞，可以自我更新并转变成其他多种类型的细胞。干细胞的相关技术获得了2012年的诺贝尔医学和生理奖。“脑中风能不能用干细胞技术治疗？”在基因治疗研究的基础上，杨教授又率先带领他的研究团队进入用干细胞治疗脑中风的新领域。 　　脑中风后，脑组织会坏死，进而萎缩形成空洞。治疗脑中风必须要有新的细胞来弥补和代替坏死的脑细胞，才能使受损伤的神经功能得以改善和恢复。然而，目前干细胞治疗脑中风有一个“瓶颈”，移植到脑部的干细胞往往只能转变为单一的神经或者是血管，而大脑本身是非常复杂的神经和血管网络结构。 　　对此，杨国源教授团队研究出一套解决方案。他们将神经干细胞和血管干细胞这两种不同的干细胞，共同移植到缺血老鼠的脑部。干细胞移植到损伤的大脑后，可以存活而且转化为神经和血管细胞，修补缺损的脑组织，重新形成神经血管网络，恢复神经功能。与此同时，还产生了好的“副产品”，即移植的干细胞能够不断分泌促进神经和血管重新生长的多种营养因子。这些营养因子也在脑中风治疗中发挥重要的作用。 　　为了提高移植的干细胞到达脑损伤部位的效率，杨国源团队与Med-X研究院生物纳米材料方向的科学家合作，将一种特殊的磁性纳米颗粒载入到干细胞内，通过外加磁场吸引让更多的干细胞到达损伤的脑部，达到重建血管，修复损伤脑组织的目的。实验证明，结合这种纳米技术的干细胞治疗手段，使脑中风受损肢体活动能力得到了明显的改善。该研究将生物学和工程学紧密联系了起来，对脑缺血的临床治疗具有指导意义，这一成果发表在国际著名杂志《生物材料》上。 　　同步辐射：捕捉微小血管变化“行踪” 　　“上工治未病”，脑中风的早期诊断是减少发病的关键。然而脑中风的早期诊断如同预测地震一样艰难。现有的用于活体大脑血管检测的方法主要有核磁共振、CT和X射线数字减影。这些手段各有优势，但它们都具有一个致命的弱点——那就是检测不到微小血管病变。而微小血管往往是脑血管疾病的高发部位，在活体直接观察到这些血管才能更好地了解脑中风的发病机制和治疗效果。 　　杨国源团队通过上海同步辐射光源这一高性能“望远镜”，找到了观察小动物颅内复杂血管网的方法。应用这种方法，对脑中风老鼠模型和具有中风倾向的高血压老鼠进行活体的微小血管的观察。在活体动物脑内观察到中风治疗后的微小血管再生，实时监测中风后小鼠血管增加的过程，这对于实验性中风治疗效果的检测提供了独特的工具。 　　实验发现，在高血压老鼠脑部微小血管明显比正常老鼠要弯曲，而且随着年龄的增长更容易发生血管硬化，这为高血压大鼠的发病机制以及治疗手段的研究提供了重要的理论依据。同步辐射影像技术，解决了脑中风研究中的多个关键问题，如“如何活体检测中风后的血管再生”、“高血压鼠颅内微小血管会发生什么变化”、“中风治疗后老鼠的微小血管会发生什么变化”、“基因治疗是如何促进血管增加的”等基本问题。这一研究成果，发表在国际中风权威杂志《中风》等学术期刊上。（申逸）

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