最新研究：全血置換可減輕小鼠中風癥狀，未來或有助于AD、PD治療

周舟

中風又稱為腦卒中，是全球發病且導致死亡的主要疾病之一。中風不僅僅是腦血流的中斷，缺血性中風發生后，血腦屏障會遭到破壞，腦組織通過開放的血腦屏障釋放很多物質（比如腦組織抗原，脂質體，DNA，RNA 等）到外周血激活免疫系統。激活的免疫細胞也會通過開放的血腦屏障進入腦組織而攻擊腦細胞，繼而引起復雜的、病理的和全身性的級聯反應，這些反應是任何單一藥物都無法治愈的。如果能及時終止這個級聯反應，意味著可能終止其中的惡性循環而保護腦組織受到免疫系統的進一步攻擊造成的繼發性損傷。

目前對急性中風的治療，包括使用組織纖溶酶原激活劑進行溶栓治療和手術切除血栓。然而，這些治療方法的時間窗口非常有限，通常是在中風發生后的 3 小時內。在中風的臨床治療中，“時間就是大腦”，因為在中風發生后的每分鐘里腦損傷都在加劇。

英國《自然·通訊》上刊發了一篇來自美國西弗吉尼亞大學神經科學系研究助理教授任學芳及其他科學家的共同研究，介紹了一種新的治療策略。研究小組自 2010 年以來，一直在探索免疫學與中風的關系。多年的研究使他們發現，中風并非僅僅出現腦組織的病理學改變，血液學的改變更是首當其沖。研究人員在小鼠大腦中動脈短暫阻塞再灌注（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小鼠的血液。試驗結果顯示 BR 療法有效地減少了小鼠的梗死并改善了其神經功能缺損。免疫細胞亞群分析顯示，BR 療法可顯著減少中風后血液中的中性粒細胞;電化學發光檢測顯示，BR 療法可減少血漿中的細胞因子風暴;流式細胞術和酶聯免疫吸附試驗（ELISA）顯示，中風小鼠血液和大腦中的中性粒細胞顯著減少，基質金屬蛋白酶 - 9（MMP-9）水平降低。

此項研究首次表明，在中風后6.5小時～7小時進行的 BR 療法能顯著減少梗死體積，改善神經功能缺損，而且改善效果是通過 MMP-9 介導的。血液置換可能是一種可保護大腦免受中風傷害的治療方法，替換小鼠 20%的血液足以顯示出對大腦損害的大幅減少。

研究小組使用小鼠 tMCAO 模型進行了一系列試驗，先是證明了血液可能在中風的演變過程中起著關鍵作用，而后又證明了 BR 療法可以預防腦細胞的缺血性損傷，并獲得了以下 4 個重要結論：

1. 血液置換療法可以改善中風后小鼠的情況

通過測定發現，小鼠大腦在中風后的 23 小時比中風后 6 小時發生更大的梗死，這表明在大腦中動脈閉塞的中風小鼠中，損傷隨著時間的推移而發展。同時其血液中的細胞形態發生改變。這些數據證明血液可能在中風的演變過程中起著關鍵作用，如果在關鍵時間窗內使用以血液為基礎的策略，受傷的大腦可能會得到拯救。研究人員使用激光散斑成像儀記錄小鼠的腦血流（CBF）變化，用伊文思藍滲出試驗檢測血腦屏障的狀態，甲酚紫染色和蘇木精 - 伊紅（H&E）染色檢測腦組織的病理改變。試驗結果顯示，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血腦屏障，顯著減少大腦皮質、紋狀體和大腦半球的中風梗死，預防腦細胞的缺血性損傷，但 500μl 的血液對中風后的腦損傷的保護作用更大。為了進一步評估血液對中風預后的影響，研究人員輸注了從另一組腦梗死體積更大中風小鼠身上獲得的 500μl 全血，注射到受試腦卒中小鼠體內，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列。這些數據表明，應用血液置換治療腦卒中時，使用來自健康獻血者的血液是很重要的。

2. 血液置換療法改變了中風小鼠外周血中的炎癥反應

現在公認炎癥和免疫系統在急性中風損傷中起關鍵作用。研究小組評估了受體中風小鼠在 BR 前、BR 期間和 BR 后 1 小時3個時間點血液中的細胞亞群。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，另外的對照組接受從原始供體獲得的 500μl 血漿。與從中風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，從健康供體獲得全血的受試腦卒中小鼠的血液中白細胞總數和神經營養素顯著降低，單核細胞 CD4 + 細胞、CD8 + 細胞和 NK1.1 + 細胞沒有顯著變化。隨著中風小鼠血液中細胞數量的變化，血漿中促炎細胞因子和趨化因子 CXCL1 水平也發生了變化。檢測結果顯示，BR 治療顯著降低中風后 8 小時促炎性細胞因子白介素 IL-1β、IL-6、TNF-α和趨化因子 CXCL1 的水平，并在卒中后 23 小時進一步降低 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小鼠腦白細胞浸潤

白細胞是腦卒中發生后炎癥損傷的主要影響因素。BR 治療顯著減少了中風后 8 小時和 23 小時缺血半球的總絕對細胞數。在這兩個時間點，與對照組相比，接受 BR 治療的中風小鼠受影響的大腦半球中，神經營養素和巨噬細胞的積累明顯減少。這些數據表明 BR 療法可以減少中風后中樞神經系統的炎癥反應。

4. MMP-9 參與血液置換治療腦卒中

MMP-9是一種由中性粒細胞和巨噬細胞/單核細胞表達的蛋白酶。人類患者、靈長類動物和嚙齒動物中風后 2小時～6 小時內血液中 MMP-9 含量均表現為增加。鑒于 BR 治療顯著降低了外周血中性粒細胞計數，顯著減少了缺血半球中性粒細胞和巨噬細胞/單核細胞的浸潤，因此進一步研究 MMP-9 在 BR 治療中風中的作用是很重要的。試驗證明，與對照組相比，在中風發生后的 8 小時和 23 小時，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。另外試驗顯示，使用 MMP-9 處理過的血液置換加重了受試腦卒中小鼠的腦梗死和神經功能缺損，而使用溶媒處理過的血液則顯著地改善了小鼠中風的預后。這些研究結果表明，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制之一。

血液置換療法的作用機制復雜

血液置換療法的機制比較復雜，可能是多方面的。首先，腦內抗原通過血腦屏障開口釋放，并可能在中風后激活免疫系統。因此，清除腦卒中小鼠的血液可以降低循環血液中的腦抗原水平，減輕腦抗原對免疫系統的激活作用。第二，清除中風小鼠體內的血液可以減少活化的白細胞，減少中風后循環血液中的許多有害信號，如細胞因子、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）患者提供了營養因子，猜想血液置換過程中也可能為中風大腦提供了氧氣和許多其他神經保護因子。

此外，血液置換可以去除激活外周免疫細胞級聯反應的信號，同時新鮮血液可以及時修復血腦屏障而終止外周的級聯反應。MMP-9 就是一種與血腦屏障滲漏、細胞外基質降解和腦缺血演變相關的關鍵蛋白酶信號，及時降低 MMP-9 可以迅速減輕中風后的級聯反應。

全血置換治療中風的作用需要進一步的臨床試驗來驗證在人體中的功效。論文的第一作者任教授認為，全血置換在臨床進行人體研究是可行的，雖然存在一定的排斥反應風險。目前小組的研究在進一步探討成分血的作用。對于健康獻血者的血液標準尚未制定，但是鑒于目前的研究成果，任教授認為血液中 MMP-9 不能太高。臍帶血有可能對中風治療有幫助。如果全血置換最終在臨床上得以使用，有可能對多種神經系統疾病比如阿爾茲海默病，帕金森病等都有一定幫助。對于血液置換的其他潛在效果，任教授持保守態度，認為需要更多的實驗數據來支持結論。

（摘自美《深科技》）（編輯/華生）