大部分復(fù)雜型先天性心臟病患兒在術(shù)前即存在大腦發(fā)育障礙、大腦成熟延遲甚至大腦損傷等神經(jīng)結(jié)構(gòu)和功能的異常。先天性心臟病是最普遍的生育缺陷，這種孩子不僅心臟有功能障礙，也容易出現(xiàn)行為、思維和學(xué)習(xí)等中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能異常。過去嚴(yán)重先天性心臟病患兒存活率比較低，先天性心臟病神經(jīng)損傷的問題相對不突出。隨著先天性心臟病改善手段和改善技術(shù)的提高，先天性心臟病患兒生存率明顯提高，先天性心臟病中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷問題才日益突出。神經(jīng)系統(tǒng)損傷一旦造成，多不可逆，因此這一問題越來越受到新生兒科臨床的重視。

過去對先天性心臟病導(dǎo)致的大腦損傷的細(xì)胞基礎(chǔ)一直不是非常明確，最近來自美國華盛頓大學(xué)的一項研究發(fā)現(xiàn)，腦組織缺氧導(dǎo)致的神經(jīng)干細(xì)胞數(shù)量和功能下降可能是先天性心臟病導(dǎo)致的大腦損傷的關(guān)鍵原因，這一發(fā)現(xiàn)給預(yù)防和改善該疾病提供了重要思路。波士頓兒童醫(yī)院兒童神經(jīng)病學(xué)家Caitlin Rollins認(rèn)為結(jié)果非常令人激動，對理解這種腦損傷發(fā)生的分子和細(xì)胞機(jī)制提供了思路，她說將來給孕婦使用藥物或許可以阻斷這一病變過程。

先天性心臟病由于心臟功能不足，造成氧氣向大腦的運輸效率下降，氧氣無法滿足胎兒大腦的基本需要就會造成大腦缺氧。腦缺氧是腦損傷的基本原因，以至于在三月胎齡胎兒就可以用MRI發(fā)現(xiàn)大腦異常，心臟異?？稍谌绿g胎兒用常規(guī)超聲檢查發(fā)現(xiàn)。但是一直到最近，科學(xué)家仍然不清楚胎兒大腦發(fā)育障礙的內(nèi)在細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。

華盛頓國家兒童健康系統(tǒng)科學(xué)通過給新生豬連續(xù)低氧，結(jié)果發(fā)現(xiàn)動物大腦的病變和人類先天性心臟病后腦損傷病理類型一致。豬崽出生后2天，給動物注射熒光細(xì)胞標(biāo)記物，這種標(biāo)記物能對大腦室下區(qū)細(xì)胞進(jìn)行標(biāo)記。哺乳動物新生兒腦室下區(qū)是最大的神經(jīng)干細(xì)胞聚集區(qū)，干細(xì)胞從這里想多個腦區(qū)遷移并分化成多種類型的神經(jīng)組織細(xì)胞。

出生第3天，研究人員給動物呼吸氧氣濃度10.5%的氣體，這相對于空氣中氧氣濃度(21%)的一半。當(dāng)動物呼吸低氧氣體連續(xù)11天到出生后14天，處死并取出這些動物腦組織，對照組動物連續(xù)呼吸正?？諝?，其他操作一樣。研究人員對出生后0-36天內(nèi)，4名死于先天性心臟病的和5名死于其他原因的人類患兒尸體腦組織進(jìn)行了對比研究。研究論文發(fā)表在《科學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》雜志上。

在出生后1周，豬腦室下區(qū)神經(jīng)干細(xì)胞生成的神經(jīng)元會遷徙到額葉大腦皮層，人類該區(qū)域在前額后負(fù)責(zé)高級思維。這些細(xì)胞主要分化為中間神經(jīng)元，中間神經(jīng)元一般是抑制神經(jīng)元，能抑制興奮性神經(jīng)元的電活動。興奮和抑制平衡是做出判斷、事實綜合和解決問題等高級大腦功能正常實現(xiàn)的重要前提。

豬崽低氧處理后，大腦室下區(qū)神經(jīng)干細(xì)胞受到嚴(yán)重?fù)p傷，前腦皮層神經(jīng)元和中間神經(jīng)元數(shù)量顯著減少。低氧組動物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。與其他原因死亡的患兒對比，死于先天性心臟病的人類患兒大腦也顯示室下區(qū)神經(jīng)干細(xì)胞數(shù)量減少，腦重量和大腦皮層灰質(zhì)均明顯減少。

出生后數(shù)周內(nèi)人類新生兒大腦仍然處于發(fā)育過程，給改善這種疾病提供了關(guān)鍵機(jī)會。本文作者之一，心外科專家Richard Jonas說，剛出生后神經(jīng)元仍然可以繼續(xù)再生，給先天性心臟病患兒大腦損傷的早期改善提供了細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。雖然這一發(fā)現(xiàn)并不能立刻轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用，但是這一發(fā)現(xiàn)足夠讓兒科和心外科醫(yī)生興奮。多倫多兒科醫(yī)院兒科神經(jīng)病學(xué)家Steven Miller認(rèn)為這個研究非常強(qiáng)大，這是走向臨床應(yīng)用的第一步，將來可以設(shè)法刺激室下區(qū)產(chǎn)生更多新生神經(jīng)元，以補充先天性心臟病患兒神經(jīng)元數(shù)量的不足。