中风治疗新策略：重生脑组织

中风发生数天后植入的多孔生物材料，能够重塑小鼠受损脑内免疫细胞的行为。该疗法将细胞间信号集中在损伤部位，促进血管生成，帮助动物的运动功能恢复至接近正常水平。

一种可注射生物材料能将中风受损区域转变为修复核心，帮助小鼠大脑长出新生血管与神经纤维，同时使运动能力基本恢复。

中风造成的伤害远不止脑细胞受损。病情严重时，原本负责信号传导、供血、控制运动的活体脑组织会消失，留下一处空腔。杜克大学的研究人员正在测试一种可注射材料，旨在把这片生物缺损区域变成组织修复的启动位点。

在小鼠实验中，该疗法将免疫细胞募集到中风空腔内，并引导这些细胞形成协同有序的修复反应。损伤区域长出新生血管，神经纤维数量增多，实验小鼠的运动能力恢复到接近健康小鼠的水平。

该研究成果发表于《细胞·生物材料》。生物材料在小鼠中风五天后直接注射至受损部位，说明该材料作为后期修复手段开展测试，而非中风紧急救治药物。

中风损伤为何极难修复

大多数中风由血栓阻断脑部局部供血引发。如果及时使用溶栓药物或是实施取栓手术，可以挽救濒临坏死的脑组织。但脑细胞一旦死亡，即便恢复血流也无法使其复活。

重度缺血性中风会造成大量脑组织损毁，形成充满液体的空腔。康复训练能够训练存活的大脑网络代偿原有功能，但目前医学上还没有成熟手段去重建已经缺失的脑组织。

“脑组织一旦丢失，单纯恢复血流已经远远不够。”杜克大学生物医学工程罗伯特·普隆西杰出讲席教授塔季扬娜·塞古拉表示，“我们的目标是改造损伤区域的微环境，让免疫修复、血管修复与神经修复过程能够协同开展。”

> 塔季扬娜·塞古拉

用于大脑修复的可注射支架

塞古拉团队并没有尝试直接制造替代用脑组织，而是开发出一种临时支架，调动机体自身完成大部分组织重建工作。

该疗法基于微孔退火颗粒支架（MAPS）。这类可注射材料由微小水凝胶颗粒构成，注射后颗粒之间相互连接，同时颗粒之间保留大量空隙。和实心凝胶不同，多孔结构为细胞提供迁入、移动、生成新组织的空间。微孔支架可以支持细胞浸润与血管生长，不需要等待材料完全降解之后才发挥作用。

杜克大学团队此前就研究过同类材料用于中风修复。在这项新研究中，研究人员添加了生物调控信号，用以调控支架内部的免疫应答。

星形胶质细胞信号引导修复进程

这些生物信号来自星形胶质细胞。星形胶质细胞是星形的支持细胞，能够滋养神经元、维持大脑内环境稳定，并且对损伤迅速做出反应。星形胶质细胞的一种通讯方式是释放细胞外囊泡（EVs）。这类纳米级囊泡可以在细胞之间转运蛋白质、脂质以及遗传物质。

研究人员在实验室培养星形胶质细胞，用不同信号分子处理细胞，之后收集细胞分泌的细胞外囊泡，测试这些囊泡能否募集免疫细胞、促进组织修复。

如果直接把囊泡释放到受损大脑，大部分囊泡会四处扩散。为了把信号限定在需要修复的位置，研究人员将囊泡通过化学方式固定在水凝胶颗粒上。

把支架改造为信号枢纽

这种设计让支架不再仅仅充当物理支撑，更成为局部信号中心，迁入的细胞可以持续接触各类分子调控信号。

“我们不只是把材料植入大脑，”塞古拉说，“我们在构建一处局部微环境，协调修复反应的多个环节。”

用白介素‑4（IL‑4）与补体C1q处理星形胶质细胞后得到的细胞外囊泡，修复效果最为突出。该组合能够募集巨噬细胞，还有数量可观、留存时间超乎预期的中性粒细胞进入中风空腔。

中性粒细胞浸润

第27天采用Ly6G绿色荧光蛋白（GFP）报告小鼠进行双光子成像，观察中性粒细胞。植入IL‑4/C1q‑细胞外囊泡+微孔退火颗粒支架的实验组，支架孔隙内血管大量生成，同时可见GFP阳性细胞局灶性聚集。

免疫细胞展现出人意料的作用

中性粒细胞是免疫系统应答速度最快的细胞之一。中风发生后，尤其损伤早期阶段，中性粒细胞往往和炎症、继发性组织损伤相关。但免疫细胞的功能并非一成不变，它们的行为会随时间、位置以及周围分子信号发生改变。

在经过改造的支架内部，中性粒细胞不再仅仅介导组织破坏，反而参与到组织修复过程当中。

研究人员做了验证实验：清除以中性粒细胞为主的这一类免疫细胞后，血管生成水平大幅下降，支架内部的组织重塑程度也显著降低。该实验证明，中性粒细胞不只是出现在损伤部位，它们还在驱动修复反应。

“这一结果改写了我们对中风后中性粒细胞的认知。”本研究第一作者、塞古拉实验室博士后研究员辛尚静说道，“它发挥何种作用，取决于细胞到达的时间、所处位置以及周边环境提供的信号。本研究展示了一种工程化策略，可以在合适的时间点募集并留住这类免疫细胞。”

新生血管与神经纤维生成

该疗法让整个损伤区域出现明显的组织改变：空腔内部长出血管，有望为新生组织提供血液供应；损伤病灶内部及周边，轴突纤维的数量也有所增加。轴突是神经元向外延伸的长突起，负责向其他细胞传递电信号。

伴随这些生物学改变，小鼠运动能力得到改善。

网格行走实验中，科研人员统计小鼠在不平坦表面行走时前爪踩空失误的次数。植入优化支架的小鼠，失误次数随时间不断减少。第八周时，它们的行为表现和健康对照组小鼠已无统计学差异，并且疗效一直维持到实验结束。

支架本身起到不可或缺的作用。如果只注射细胞外囊泡，不使用微孔退火颗粒支架，就观察不到同等水平的血管生成。这说明该疗法需要两种组分协同起效：囊泡携带的生物信号，以及多孔结构——多孔结构既可以富集信号分子，又给细胞留出空间完成组织构建。

迈向可规模化的人类中风治疗方案

本研究所用细胞外囊泡取自大鼠原代星形胶质细胞，该来源并不适合大规模用于人体临床。

塞古拉的实验室目前正在研究由人诱导多能干细胞分化得到的星形胶质细胞。这类细胞由重编程后的成体细胞制备，可在实验室大量扩增，有潜力成为可规模化、适配临床的细胞外囊泡来源。研究人员还可以调控星形胶质细胞的培养条件，进一步控制囊泡携带的信号分子。

“想要修复受损系统，仅仅遏制初始损伤远远不够。”塞古拉说，“你必须创造条件，让组织重新恢复生机。这就是我们看待中风空腔的思路。这种生物材料的目的不是复刻大脑本身，而是打造微环境，让人体自身细胞迁入、互相通讯，参与重建具备供血能力的活组织。”

Reference: “IL-4/C1q activated astrocyte-derived extracellular vesicles promote stroke infarct recovery by recruiting peripheral leukocytes” by Shangjing Xin, Lucy Zhang, Nhi V. Phan, Mengying An, Ligen Shi, S. Thomas Carmichael and Tatiana Segura, 21 July 2026, Cell Biomaterials.

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