人脐带间充质干细胞通过调节小胶质细胞极化缓解新生大鼠缺氧缺血引起的白质损伤

为何保护脆弱幼年大脑至关重要

每年都有许多婴儿早产，即便他们熬过最初的危险几周，部分婴儿仍会在运动、学习或视觉方面出现后续问题。一个主要原因是大脑“布线绝缘层”——白质的损伤，白质有助于神经信号快速平稳地传导。本研究在新生大鼠中提出了一个令人期待的问题：能否用一种来自捐赠脐带的简单细胞疗法平抑有害的大脑炎症并在长期损害发生前帮助修复这些“布线”？

白质损伤的深入观察

在极早产婴中，短暂的缺氧缺血可损伤白质，导致神经纤维绝缘层受损，脑区间的通讯变慢。临床上目前尚无直接修复此类损伤的方法。研究人员在三天龄的大鼠中通过短暂阻断颈动脉并降低吸入氧气，重现了类似的问题。这种处理产生了明确的白质损伤表现：组织结构紊乱、神经纤维周围绝缘层变薄，以及在依赖健康脑回路的空间记忆标准测试中表现下降。

将脐带细胞视为修复小组

研究团队随后测试了人脐带间充质干细胞，这是一类从分娩后捐献脐带中获得的多能支持细胞。这些细胞作为治疗对象具有吸引力，因为它们易于培养、较少引起免疫排斥，并且已在多种疾病中接受研究。科学家在体外确认了脐带细胞的表型，并证明其能分化为骨、脂肪和软骨细胞。接着，他们在损伤后数小时将少量这些细胞注入大鼠脑内的脑脊液腔，并随访几周观察效果。

修复大脑布线与行为表现

接受脐带细胞治疗的大鼠显示出比未治疗的受伤动物更健康的大脑。坏死组织面积更小，显微镜下白质更有序，空隙减少。构成神经纤维绝缘髓鞘的关键蛋白在损伤后下降，但治疗后回升至接近正常水平。电子显微镜图像显示髓鞘层变厚，神经纤维保存得更好。这些结构上的改善转化为功能恢复：在一个水迷宫学习记忆测试中，接受治疗的大鼠更快找到隐藏平台，并在正确区域停留的时间更长，表明认知恢复更好。

抑制大脑的免疫反应

白质中许多隐匿的损伤来自大脑自身的免疫细胞——小胶质细胞。受损后，它们可进入一种破坏性的炎性状态，也可进入一种更有助于修复的状态。研究发现，损伤强烈促使小胶质细胞向有害状态转变，并激活一种称为NLRP3炎症小体的分子报警系统，触发有毒炎性分子的释放。脐带细胞治疗降低了这一报警系统的活性，减少了与攻击性小胶质细胞状态相关的蛋白，同时提升了保护性状态的标志物。与此同时，有害的炎性信号减少，而有利于组织支持与修复的抚慰性信号增加，营造了更有利于修复的环境。

阻断关键的危险感受器

研究人员还探讨了脐带细胞如何实现这种免疫“再调节”。他们关注一个称为TLR4的表面感受器，TLR4帮助小胶质细胞检测危险并可与NLRP3报警系统相连。损伤后，TLR4在小胶质细胞上的表达显著上升，但脐带细胞治疗使其恢复下降。当科学家添加一种能够特异性重新激活TLR4的药物时，脐带细胞带来的许多益处消失：小胶质细胞再次转向有害状态，炎性分子激增，NLRP3系统重新被激活。这提示脐带细胞主要通过阻断这一危险感受通路并引导小胶质细胞走向更平和、利于修复的角色来保护白质。

这对早产儿可能意味着什么

综合来看，该研究表明脐带干细胞能减轻新生大鼠早期的白质损伤，恢复神经纤维周围更健康的绝缘，并改善随后的学习能力。它们似乎并非通过自我变成新的脑细胞来起作用，而是通过强力重塑大脑的免疫反应——安抚有害的报警系统并鼓励免疫细胞支持修复而非助长破坏。在将这一方法安全地用于早产婴儿之前仍需大量研究，但这项工作增强了这样一种观念：来源于通常被丢弃的分娩组织的治疗，未来或许能在生命起始阶段保护最脆弱的大脑。

引用: Wang, C., Xu, QQ., Zhang, SJ. et al. Human umbilical cord mesenchymal stem cells alleviate hypoxic-ischemia-induced white-matter injury in neonatal rats by regulating polarization of microglia. Sci Rep 16, 11829 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42445-8

关键词: 早产脑损伤, 白质修复, 脐带干细胞, 新生儿炎症, 小胶质细胞极化