作者：陈安迪，陈晓辉，郑晓春，福建省立医院 麻醉科
新生儿缺氧缺血性脑病（hypoxic-ischemic encephalopathy，HIE）是指围产期
在发达国家HIE在活产婴儿中的发病率约为1‰～3‰，而在发展中国家，发病率可高达25‰。近年来，随着我国围产医学的迅速发展，新生儿HIE的病死率虽逐年下降，但其致残率却呈上升趋势。HIE造成患儿发生各种不可逆的神经损伤，如
目前，国内外对于新生儿HIE常用的治疗方法如高压氧疗法、亚低温疗法、康复训练等仅局限于在一定程度上缓解症状，尚缺乏理想的治疗手段。因此，深入探讨HIE的神经损伤机制，为临床研究和治疗新生儿HIE提供新的思路，对改善患儿远期神经系统后遗症具有重要的科学价值和社会意义。
内源性神经发生是指神经干细胞（neural stem cell，NSC）经历对称和非对称分裂后增殖、分化成为定向祖细胞，逐渐迁移至脑部的功能区域，同时不间断地发生可塑性变化并与其他神经元建立突触联系，从而产生神经功能的过程。正常情况下，神经发生位点中的内源性NSC一般处于相对静息的状态，当大脑受到缺氧缺血等损伤后可刺激这些区域的内源性NSC发生增殖、迁移、分化和整合，从而激活脑内的内源性神经发生。
有研究证实新生儿HIE后会激活大脑内的内源性神经发生，但通过进一步研究指出脑内自发的内源性神经发生的能力较为局限，不足以代偿损伤过程中丢失的神经元。因而寻求促进内源性神经发生的治疗技术对于改善新生儿HIE后所造成的神经功能障碍具有重要的临床价值。
越来越多的研究证实多种治疗技术能够通过不同的分子通路促进内源性神经发生以改善新生儿HIE后引起的神经功能障碍。本文将对内源性神经发生的治疗前景及其副作用、新生儿HIE后的内源性神经发生现象以及促进内源性神经发生的治疗技术进行综述，以期为新生儿HIE所致神经功能障碍的治疗提供新的靶点、研究方向和理论依据。
1.内源性神经发生相关概述
据报道，成年哺乳动物的大脑有两个明确存在NSC的神经发生位点即海马齿状回颗粒下区（subgranular zone，SGZ）以及侧脑室脑室下区（subventricular zone，SVZ）。NSC是一类可以产生神经元、胶质细胞的原始母细胞，具有多向分化潜能及维持自我更新的能力，在成年哺乳动物脑内的多个功能区均有所分布。
NSC群体的代表是放射状胶质样细胞，其能够产生具有瞬时扩增特征的增殖中间祖细胞，随后分化形成神经细胞，最后发育为成熟的齿状颗粒神经元整合进大脑的神经环路，从而发挥神经功能。有研究表明NSC单一克隆的子代因非对称性分裂增殖而存在两种细胞库，其一是由成熟的神经元构成，另外一个细胞库则是由未经分化的神经祖细胞构成，具有多向分化的潜力。因此，NSC的非对称性分裂维持了内源性神经发生的可能性。
NSC的分化主要取决于其所处位置的体内微环境成分，包括神经细胞、基质细胞和细胞外基质。基于其所处微环境的不同，同一来源的NSC可分化为不同种类的细胞，如星形胶质细胞、少突胶质细胞以及神经细胞，其分化过程涉及自我调节和外源信号物质的分泌调节。因此，诱导内源性NSC向神经元分化被认为是一种潜在的修复受损神经功能的重要治疗方法。
由NSC分化的祖细胞的迁移情况取决于其在脑内的位置：在SGZ中，其迁移至海马齿状回的分子层，最终整合入海马的神经环路，在动物的认知及学习记忆等多种生理进程中发挥重要作用；而SVZ的祖细胞将在星形胶质前体结构环绕中形成迁移流，随后迁移至嗅球并分化为中间神经元，最终参与动物的嗅觉等相关生理进程，影响嗅觉相关行为的可塑性。
在脑损伤发生后，其神经发生位点分化出来的祖细胞将会迁移至损伤脑区如纹状体、大脑皮质及下丘脑等，通过在受损脑区分化为新生神经元以修复受损神经功能。这种大脑的自我修复机制，对脑损伤后的神经功能修复具有重大意义。虽然内源性神经发生能够通过代偿损伤过程中丢失的神经元从而改善受损神经功能，但是情况并非总是如此。由于内源性神经发生是一个高度调节的过程，暴露于缺氧缺血环境中可能会导致其进程异常。
有研究提出在某些情况下，神经发育不良可能是导致大脑功能失调的第二个过程，例如海马SGZ内源性神经发生的功能失调也是老年人脑卒中后阿尔兹海默病发展的主要因素之一。目前对内源性神经发生的副作用研究聚焦于大脑暴露于不同的病理条件下，其海马SGZ的新生颗粒神经元可能会产生异常形态，导致海马结构发生变化从而持续加重神经损伤。因此，结合内源性神经发生正反两方面的作用，临床上针对新生儿HIE的治疗应在改善颅内微环境的基础上促进其内源性神经发生以修复受损神经功能。
2.新生儿缺氧缺血性脑病后的内源性神经发生现象
近期有研究表明，新生儿发生HIE后能够诱导神经发生位点中的NSC增殖，随后增殖的祖细胞向受损脑区迁移，并在那里获得所需的表型；在受损脑区中，NSC所分化的新神经元可以整合到神经功能环路中，修复受损神经功能。Plane等采用5-溴脱氧尿嘧啶核苷（5-Bromodeoxyuridinc，BrdU）作为脑内增殖细胞的标志物证实了Rice-vannucci新生大鼠缺氧缺血模型受损脑区中BrdU阳性细胞显著增多，此现象主要在集中于SVZ。
其他研究指出，在围产期重度窒息模型中使用3H-脱氧胸腺嘧啶苷（3H-thymidine，3H-T）作为脑内增殖细胞的标志物，发现在损伤后的5d内，3H-T仅在SGZ特异性增殖上调；而在损伤后的第2周，脑内3H-T增殖细胞计数大量增加，并且伴随海马重量增加。以上研究均表明新生儿在遭遇缺氧缺血等脑损伤后会激活大脑中的内源性神经发生，从而促进受损脑区神经损伤的修复，其过程主要集中在SGZ及SVZ。新生儿缺氧缺血性脑病后内源性神经发生的机制有以下几点。
2.1 缺氧诱导因子-1
缺氧诱导因子-1（hypoxia inducible factor 1，HIF-1）是细胞在缺氧缺血时诱导表达的主要转录激活因子。当机体缺氧时，HIF-1将会作为体内主要的介导因子参与血管生成、细胞增殖及存活基因的转录诱导等一系列生理病理反应。HIF-1核蛋白的主要功能是协调机体发育和平衡病理状态氧的稳态，其为α、β两个亚基构成的异源二聚体。
HIF-1β在细胞内稳定表达，而HIF-1α含转录结合域，受缺氧信号的调控。α亚基能够决定HIF-1β的生物活性，而细胞氧浓度能够严格调节HIF-1α的表达。崔红等发现新生大鼠发生HIE后HIF-1基因表达增强，主要表现为损伤后脑组织HIF-1在mRNA和蛋白水平均有不同程度的表达增强，且免疫组化结果提示，以血管内皮细胞的表达增强更为明显。从上述文献报道的研究结果可以推测，新生儿发生HIE后，HIF-1可能会参与介导脑内NSC的增殖及存活，从而激活神经发生。
2.2 Shh信号通路
有文献指出Shh信号通路在内源性神经发生进程中发挥重要作用，其能够通过通路蛋白的激活在缺氧缺血暴露的脑损伤中发挥神经保护作用。已有研究表明Shh信号通路能够通过上调SVZ中转录因子Gli1的表达水平从而调节NSC的生长、存活以及分化。转录因子Gli1能够诱导前脑内侧和外侧产生神经节突起中细胞；对于中脑和后脑，它能够诱导产生
Shh信号通路也在维持NSC的更新、迁移中发挥重要作用。在正常发育过程中，Shh信号通路的激活能够在背侧腹侧轴建立同源域的不同区域组织神经管的发育，以维持脑部功能的完整性；而在脑损伤发生后，Shh信号通路能够诱导SVZ中产生大量转录因子促进NSC增殖、分化，从而代偿脑损伤后损失的神经细胞。
2.3 Notch信号通路
Notch信号通路是一种高度保守的信号通路途径，对内源性神经发生的进程起着至关重要的作用。正常情况下，Notch信号通路呈现相对抑制状态，当发生缺血性改变后被激活，在免疫炎症、神经发生及细胞凋亡等方面发挥积极作用。有研究表明当新生儿发生HIE后，发现Notch1及其下游信号分子Hes1的表达水平上调以及大脑中SGZ的新生神经元数目增加；而在应用了Notch信号通路抑制剂后，该区域的新生神经元的数目减少，此现象说明了Notch信号通路的激活能够促进缺氧缺血诱导的内源性神经发生进程。
2.4 其他机制
其他可能参与调节新生儿HIE后神经发生进程的分子机制包括：血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）、
其中VEGF能够与其特异性受体VEGFR2结合，激活Rho/Rok通路，从而促进神经突触生长，在新生儿HIE后的神经保护和内源性神经发生中起着至关重要的作用；BDNF能够激活
3.促进内源性神经发生的治疗措施
3.1 亚低温治疗
亚低温治疗是目前指南与共识中推荐针对新生儿HIE神经系统后遗症的有效治疗手段。亚低温治疗可以降低新生儿HIE后的残疾率，特别是其能够显著降低重大神经系统后遗症的发病率，如脑瘫。临床研究指出新生儿发生HIE后及时采取亚低温治疗能够显著改善其神经功能障碍的预后，然而其潜在机制尚不清楚。
近些年有
先前的研究指出，长时间（＞24h）的亚低温会降低新生大鼠SGZ的细胞增殖，但不会降低SVZ的细胞增殖。相比之下，有新的研究指出，短时间（4h）的亚低温治疗可挽救小鼠SGZ部分NSC免于凋亡，并增加SGZ神经前体细胞的增殖。因此，新生儿发生HIE后采取亚低温治疗应注意是否选择了合适的温度参数以及时间参数，短时间的亚低温治疗对新生儿HIE后的内源性神经发生具有正性作用，而长时间且过低的亚低温治疗则相反。此外，有其他研究指出亚低温治疗也能够通过抑制HIE后的经典补体通路削弱大脑内神经炎症对神经系统的损伤从而发挥神经保护作用。
3.2 高压氧治疗
高压氧治疗已被报道对许多神经系统疾病均具有神经保护作用。研究表明高压氧治疗可能对新生儿HIE的预后有利，目前临床上也尝试把高压氧治疗作为一种改善新生儿HIE远期神经系统后遗症的辅助治疗手段。高压氧治疗能够使脑血管收缩、脑血流量降低、脑血肿减轻，并且能够同时使机体缺血组织的氧供增加，从而恢复血脑屏障的功能。
有研究指出，高压氧治疗下的HIE患儿发生智力低下、脑瘫等神经功能障碍的概率低于对照组，因而说明高压氧治疗能够通过神经保护作用改善HIE患儿的预后。目前高压氧治疗改善HIE患儿预后的潜在分子机制尚不清楚。
近些年来有基础研究指出高压氧治疗能够通过调节 Wnt3/β-catenin 和BMP2信号通路促进NSC分化为神经元和少突胶质细胞，并减少体外星形胶质细胞的数量；此外，有文献报道高压氧治疗也能够通过VEGF/ERK信号通路促进NSC增殖。综上的研究成果意味着高压氧治疗改善HIE患儿的预后可能与其能够促进内源性神经发生的进程有关。
3.3 丰富环境干预治疗
丰富环境包含了社会交往及周围生存环境两个方面，其原则为尽量增添多感官刺激、自愿物理活动及社会性刺激等机会。已有证据证实丰富环境治疗是一种能够促进脑缺血损伤后神经发生和功能恢复的有效干预方式，通过上调脑组织HIF-1α的表达水平参与大脑神经功能保护。
临床研究采用丰富环境刺激联合水疗对HIE患儿进行干预，发现干预组患儿在3个月及6个月后的适应性、社交、语言、精细动作、大运动等各项智能发育指标情况均显著优于对照组患儿。综上研究表明丰富环境干预治疗极有可能是通过某个靶点促进内源性神经发生以改善HIE患儿的远期神经功能障碍。
3.4 药物治疗
3.4.1 抗细胞凋亡类药物
新生儿HIE后能够激活内源性神经发生，但同样能使NSC的促凋亡蛋白P53高度表达，导致NSC分化前就已经被诱导凋亡，据此，抗细胞凋亡类药物具备维持内源性NSC存活的能力。抗细胞凋亡类药物如P53通路抑制剂pifithrin-α、促凋亡蛋白caspase-3抑制剂Z-DEVD-fmk已被证实能够显著增加HIE后内源性NSC的数量，从而促进损伤后大脑内的内源性神经发生进程。
有充足的证据证实PI3K/Akt及ERK作为抗凋亡的关键信号通路在内源性神经发生的进程中发挥重要作用，而能激活PI3K/Akt及ERK通路的药物也被证实能够通过维持内源性NSC的存活从而促进内源性神经发生。抗细胞凋亡类药物
3.4.2 组蛋白脱乙酰酶抑制剂
组蛋白脱乙酰酶抑制剂（histone deacetylase inhibitor，HDACi）是一类抗肿瘤药物，能够通过提高细胞内组蛋白的乙酰化水平、增加p21等基因的表达水平等途径对肿瘤细胞的增殖进行抑制，并且诱导其分化和凋亡。近期的研究指出HDACi能够改善新生儿HIE后的神经系统功能障碍，其似乎能够通过抑制损伤后的炎症而发挥出有益作用。
进一步的研究指出HDACi中的药物丁酸钠和曲古柳菌素A能够通过BDNF-TrkB通路促进内源性神经发生以改善新生儿HIE所导致的神经功能障碍。因此HDACi也将成为临床上治疗新生儿HIE所导致的神经功能障碍所考虑的药物种类之一。
3.4.3 内源性生长因子类药物
众多生长因子均能在各种不同的条件下促进内源性NSC的增殖，从而促进内源性神经发生的进程。如BDNF及其类似物GSB-106和GSB-214能够上调PI3K/Akt及ERK通路，从而促进脑损伤后的内源性神经发生以改善受损神经功能。其他生长因子如表皮生长因子、成纤维细胞生长因子及血管内皮生长因子等同样能够促进HIE后NSC的增殖及存活，进而促进内源性神经发生。
3.4.4 麻醉相关药物
近年来的研究发现，有多种麻醉相关药物可能通过不同的分子机制促进内源性神经发生以修复受损神经功能。如
4.结语及展望
目前，HIE仍然是新生儿死亡和远期神经系统功能障碍的常见原因之一。虽然重症监护及辅助呼吸技术的提高使得HIE患儿的存活率大大增加，但是由于神经功能损伤的防治技术水平并没有显著提高，仍有一大部分HIE患儿发生不良结局。因此，寻求神经保护的最佳防治技术迫在眉睫。未来应通过深入研究内源性神经发生的生理过程、分子通路以及相关技术的干预机制，从而寻求防治HIE患儿神经系统后遗症的最佳治疗技术，以期减轻HIE患儿家庭和社会所承受的沉重负担。
来源：陈安迪,陈晓辉,郑晓春.内源性神经发生对新生儿缺氧缺血性脑病保护作用的研究进展[J].创伤与急诊电子杂志,2022,10(03):144-149.
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