心臟病如何影響腦發育

　　很多兒童患有先天性心臟病（CHD），在美國，這是最常見的出生缺陷之一。這些患兒不僅心臟有功能障礙，也容易出現行為、思維和學習等中樞神經系統功能異常。現在，研究人員首次揭示了心臟畸形誘發的大腦缺氧如何阻礙新生兒的大腦發育。這為研發能在嬰兒出生前使用的潛在療法鋪平了道路。

　　波士頓兒童醫院兒童神經病學家 Caitlin Rollins 認為，該結果非常令人激動，對理解這種腦損傷發生的分子和細胞機制提供了思路，將有助于研發給孕婦使用的藥物，從而阻斷這一病變過程。

　　CHD患者由于心臟功能不足，造成氧氣向大腦的運輸效率下降，氧氣無法滿足胎兒大腦基本需求，從而造成腦缺氧。腦缺氧是腦損傷的主要原因，以至于在三月胎齡就可以用核磁共振成像（MRI）發現胎兒大腦異常，而心臟異常可用常規超聲檢查發現。但一直到最近，科學家仍然不清楚造成胎兒大腦發育障礙的內在細胞學基礎。

　　華盛頓國家兒童健康系統科學家讓小豬持續處于低氧狀態，結果發現動物大腦病變和人類CHD后腦損傷病理類型一致。在豬崽出生后兩天，研究人員給動物注射熒光細胞標記物，這種標記物能對大腦室下區細胞進行標記。哺乳動物新生兒腦室下區是最大的神經干細胞聚集區，干細胞從這里向多個腦區遷移并分化成多種類型的神經組織細胞。

　　之后，研究人員給動物呼吸氧氣濃度10.5%的氣體，這約為空氣中氧氣濃度（21%）的一半。到出生后14天，研究人員分析了這些動物的腦組織。而對照組動物連續呼吸正常空氣，其他操作一樣。此外，研究人員對出生后0~36天內，4名死于CHD和5名死于其他原因的人類患兒的腦組織進行了對比研究。

　　結果顯示，在出生后1周，豬的腦室下區神經干細胞生成的神經元會遷徙到前額皮層。研究論文近日發表在《科學—轉化醫學》雜志。在人腦中，前額皮層主要負責高級思維。這些細胞主要分化為中間神經元，中間神經元一般是抑制神經元，能抑制興奮性神經元。興奮和抑制平衡是做出判斷、綜合事實和解決問題等高級大腦功能正常實現的重要前提。

　　持續處于低氧狀態下的豬崽，大腦室下區神經干細胞受到嚴重損傷，前額皮層神經元和中間神經元數量顯著減少。它們的腦體積和重量都明顯小于對照組，大腦皮層表面皺褶也明顯少于對照組。而在人類患兒中，與其他原因死亡的患兒對比，死于CHD的患兒大腦也顯示室下區神經干細胞數量減少，腦重量和大腦皮層灰質均明顯減少。

　　科學家表示，事實上，出生后數周內新生兒大腦仍然處于發育過程，這給治療這種疾病提供了關鍵機會。參與該研究的心外科專家 Richard Jonas 說，剛出生后神經元仍然可以繼續發育，給CHD患兒大腦損傷的早期治療提供了細胞學基礎。

　　雖然這一發現并不能立刻轉化為臨床應用，但也讓兒科和心外科醫生興奮。加拿大多倫多兒科醫院兒科神經病學家Steven Miller 認為，這是走向臨床應用的第一步，將來可以設法刺激室下區產生更多新生神經元，以補充CHD患兒神經元數量的不足。

　　該研究也存在不足，這種豬模型不能反映人類心臟病患者的真實情況，并無法反映人類在子宮內的缺氧過程，僅代表出生后的缺氧情況。加州大學舊金山分校神經科學家Arnold Kriegstein 也認為，只有中間抑制性神經元減少不足以解釋大腦體積和皮層皺褶減少。“中間抑制性神經元可能只是故事的一部分，而不是整個故事。”他說。