探秘胎儿脑积水：发现潜在干预 “黄金窗口”，改写小生命的未来

为探究 NPCs 在胎儿脑积水模型中的变化及最佳干预时间，西班牙和美国研究人员开展相关研究。结果发现脑积水影响神经和胶质细胞发育，E105-E125 或为干预 “窗口期”。该研究为产前治疗提供依据，值得科研读者一读。

　　

在医学的神秘世界里，有一种病症常常困扰着医生和患者，那就是先天性脑积水（Congenital hydrocephalus，HCP）。它就像大脑里的一场 “洪水危机”，由于脑脊液（Cerebrospinal fluid，CSF）的过度积聚，导致脑室扩张，颅内压力升高。这可不是一个小问题，它是新生儿中较为常见的先天性疾病，每 1000 个新生儿里，就有 1 - 3 个可能受到它的影响，也是儿科神经外科手术的主要原因之一。

患有先天性脑积水的胎儿、新生儿，治疗往往困难重重，还常常伴随着神经系统发育不良的问题。即使进行了手术，很多孩子还是会留下神经系统的缺陷，比如学习障碍等。这是因为脑积水不仅仅是脑脊液动力学的问题，它还严重影响了大脑实质的正常发育。而且，越来越多的研究发现，先天性脑积水和大脑发育异常之间存在着千丝万缕的联系，它们可能有着共同的发病机制和病因。比如，细胞连接的病变，以及细胞增殖和生长相关通路的突变，都可能在其中起到了关键作用。

目前，虽然在胎儿脑积水的研究方面已经取得了一些进展，但是仍然有许多未解之谜。比如说，神经祖细胞（Neural progenitor cells，NPCs）在脑积水的影响下，其增殖和分化到底发生了怎样的变化？不同发育阶段的胎儿，受到脑积水的影响又有什么不同呢？如果能搞清楚这些问题，或许就能找到更合适的干预时间，为胎儿的健康带来希望。为了解开这些谜团，来自西班牙赫苏斯?乌松微创外科中心和美国辛辛那提儿童医院医疗中心的研究人员，在《Cerebrospinal Fluid Research》期刊上发表了一篇名为 “Proliferation and differentiation of neural progenitor cells in a fetal lamb model of obstructive hydrocephalus” 的论文。他们通过一系列实验，得出了一些重要结论，还找到了潜在的产前手术干预的最佳时间窗口，这一发现对改善受影响胎儿和新生儿的手术结果具有重要意义。

研究人员为了开展这项研究，用到了几个关键的技术方法。首先是建立动物模型，他们选取了 12 只怀孕的母羊，在大约 85 - 90 天孕期时，通过向胎儿脑内注射 BioGlue 的方式诱导脑积水，而每对双胞胎中的另一个胎儿则作为对照。其次，他们运用了多种组织学和分子生物学技术，像苏木精 - 伊红染色（Hematoxylin and eosin staining，H&E 染色），可以清晰地观察组织细胞的形态结构；三重免疫荧光染色，用来标记不同的细胞；蛋白质免疫印迹法（Western blot analysis），检测蛋白质的表达水平；实时荧光定量聚合酶链式反应（RT - qPCR），分析基因的表达变化。最后，通过统计学分析，对实验数据进行处理，判断结果是否具有统计学意义。

接下来，让我们一起看看研究人员都发现了什么。

1. VZ 破坏导致 NSCs/NPCs 易位和 PH 形成：研究人员发现，在诱导脑积水后（E85 - 90 天），从 E105 开始，脑室周围的 VZ（脑室区，也叫室管膜剥脱）就出现了破坏。通过 H&E 染色和免疫荧光染色，他们看到神经祖细胞从被破坏的 VZ 表面暴露出来，还移位到了脑室里。而且，由于 VZ 破坏导致神经干细胞 / 神经祖细胞（NSCs/NPCs）丢失的区域，会积累从脑室下区（Subventricular zone，SVZ）产生的停滞的成神经细胞，这些细胞聚集在一起，就形成了脑室周围异位（Periventricular heterotopia，PH）。这就像是原本有序的细胞 “城市”，因为 VZ 这个 “城墙” 被破坏，细胞们开始四处 “逃窜”，聚集到了不该去的地方，形成了混乱的 “聚落”。
2. VZ 破坏导致神经前体细胞减少：在大脑发育过程中，神经发生涉及多种祖细胞和转录因子的复杂相互作用。Pax6 和 Sox2 是两种关键的转录因子，对神经祖细胞的增殖和分化起着重要的调控作用。研究人员通过免疫荧光染色、基因和蛋白质表达分析发现，在妊娠初期（E105），脑积水样本中 Pax6 和 Sox2 阳性细胞数量有一个初始的增加，但随着妊娠的进展，这些细胞数量逐渐减少。到了 E125 和 E140 时，Sox2 的表达与对照组相比明显下调。这表明，脑积水会影响神经前体细胞的数量，就像原本繁茂的细胞 “森林”，在脑积水的影响下，渐渐变得稀疏。
3. 室管膜剥脱导致神经发生改变：研究人员还关注了其他转录因子在正常和脑积水情况下对神经元分化和迁移的影响。他们发现，在脑积水样本中，Ascl1 和 Tbr2 基因的表达在不同孕期出现了失调。在 E105 时，中间祖细胞标记物 Ascl1 和 Tbr2 的表达最初增加，随后呈现出不同的变化趋势。同时，DCX（一种标记迁移成神经细胞和未成熟神经元的蛋白）在 E105 时基因表达和蛋白水平显著增加，到足月时又下调。此外，通过对足月脑积水样本中细胞的染色观察，发现 PH 由密集排列、形状不规则的 DCX 阳性细胞组成。这一系列结果说明，脑积水会干扰神经元的正常分化和迁移过程，让神经元的 “成长之路” 变得崎岖坎坷。
4. 室管膜剥脱区域的星形胶质细胞反应随妊娠进展加重：当出现脑积水时，室管膜剥脱的区域会引发星形胶质细胞反应。研究人员通过检测星形胶质细胞的标记物 GFAP、vimentin 和 Aq4 的基因表达，以及蛋白质水平，发现从脑积水早期开始，这些标记物的表达就显著增加，并且在妊娠后期（E140）更为明显。免疫荧光染色还显示，脑积水样本中星形胶质细胞的形态和组织发生了改变，在 E105 时，还发现 VZ 中一些 GFAP 阳性的星形胶质细胞也表达 Pax6。这表明，星形胶质细胞在脑积水的影响下，不仅数量增多，形态和功能也发生了变化，它们可能在努力维持大脑的稳定，但也可能对神经发生产生一定的影响。
5. 早发性胎儿脑积水减少髓鞘形成：在大脑发育过程中，神经发生之后是神经胶质发生，会产生星形胶质细胞和少突胶质细胞。少突胶质细胞对于中枢神经系统髓鞘的形成至关重要。研究人员使用 Olig2、Sox10 作为少突胶质前体细胞的标记物，MBP、MOBP、MOG 作为成熟少突胶质细胞的标记物，通过基因表达分析和免疫荧光染色发现，在 E105 时，脑积水组 MOBP 和 MOG 基因表达上调，之后 Sox10、MOBP、MOG 基因表达下降，E125 和 E140 时，MBP 和 Olig2 蛋白表达显著下调。而且，在 E125 时还观察到 Pax6 阳性的 NPCs 迁移到 CSF 中，且这些细胞也表达 Olig2。这说明脑积水会对髓鞘形成产生不利影响，影响了少突胶质细胞的正常发育和功能。

综合研究结果和讨论部分，这项研究有着重要的意义。研究人员通过建立胎儿羊阻塞性脑积水模型，深入探讨了先天性脑积水对神经发生和神经胶质发生的影响。他们发现脑积水会破坏 VZ，导致神经干细胞和神经祖细胞的异常迁移和分化，影响神经元和少突胶质细胞的发育，还会引发星形胶质细胞反应。更为关键的是，他们根据实验结果推测，在羊模型中，E105 - E125 可能是产前手术干预的潜在时间窗口，这为未来产前治疗先天性脑积水提供了重要的理论依据。虽然目前胎儿脑积水的治疗仍然面临诸多挑战，但这项研究让我们离攻克这个难题又近了一步，或许在不久的将来，产前手术能够成为改善先天性脑积水患儿预后的有效手段，为这些小生命带来更多的希望。不过，研究也存在一些局限性，比如动物模型与人类疾病的差异、样本量较小等问题，但这也为后续的研究指明了方向。相信随着研究的不断深入，我们对先天性脑积水的认识会越来越深刻，治疗方法也会越来越有效。