干细胞移植治疗通过以新的健康细胞替代死亡细胞，从而恢复已丧失的神经组织功能，可应用于帕金森病、亨廷顿病、阿尔茨海默氏病、脑卒中、多发性硬化和创伤性脑损伤等。其作用机制主要是：通过诱导炎症反应刺激宿主的弹性反应，或者干扰宿主神经元活动，从而达到病变组织毁损的目的；通过释放补充减少的递质，纠正生物化学缺陷；通过刺激宿主弹性反应，提高宿主神经元的生存率和功能，进而分泌生长因子；通过恢复突触递质释放，重建局部神经支配；通过恢复功能性传入和传出神经纤维联系，重建神经回路。

脑卒中干细胞治疗的目的在于：通过移植干细胞或分化前细胞，或者募集内源性干细胞，从而改善运动和感觉功能。其细胞来源主要是胚胎干细胞，胎儿脑组织或成人大脑的神经干细胞，以及其他组织的干细胞（如骨髓）。

Darsalia将人类胎儿皮层和纹状体神经干细胞移植至脑卒中大鼠模型的纹状体中，结果发现：1个月后干细胞分化成与起源细胞一致的成神经细胞和神经元。Zaehers和Scholer研究发现，人类皮肤成纤维细胞中4种基因过度表达，诱导生成类似胚胎干细胞的多能干细胞。这种方法是用患者自身神经元进行移植，避免了使用人类胚胎干细胞，还能避免排斥反应的发生。但是这种方法可能会诱发肿瘤，并且效能、新生神经元的功能均有待评价，花费也较高。

干细胞移植后生成大量特定基因型的神经元，并与宿主大脑形成传入和传出纤维联系，达到功能整合，改善行为能力。此外，干细胞移植还通过炎症调节、神经保护和刺激血管生成，改善脑卒中后症状。

Lee ST等发现，在颅内出血的大鼠模型中，起病2小时后静脉给予人类神经干细胞，可以诱导炎症反应和细胞凋亡，造成神经功能缺陷， 脾切除后该反应消失。Onda等研究发现，脑卒中后6小时静脉给予人类间质干细胞，无论是否携带血管生成素-1基因，均可以减小梗死灶面积，促进血管生成，并改善功能预后。

人类大脑还能利用自身干细胞修复脑卒中后受损细胞。Macas等发现，脑卒中后脑室下神经元增生，脑室壁旁实质内前体细胞增生；Jin等发现，脑卒中后皮层梗死灶周围神经元和神经母细胞增生；Minger等发现，脑卒中后脑室下干细胞增加，梗塞灶周围干细胞和前体细胞增加。研究还发现内源性发生的神经组织能够对抗病理反应。Jakubs 等利用含绿色荧光蛋白（GFP）-逆转录病毒载体标记新生神经元（齿状核颗粒细胞），发现在癫痫环境中生成的新神经元，能接受较少兴奋性（较多抑制性）突触刺激。

神经发生主要包括以下几个步骤：干细胞或前体细胞增生→不成熟或成熟神经元存活→新的神经母细胞移行至目标区域→新的神经母细胞分化成特定基因型神经元→功能性突触连接形成→对抗病理反应。脑卒中后神经发生是一个长期过程，可持续数月，能够生成足够数量的新神经元。但是新生神经元存活率低，80%在4周内死亡，很少形成皮层神经元。脑卒中后促进神经发生的药物能够提高新生神经元的生存率，促进新生神经元移行至病变区域，促进新的神经母细胞分化成特定基因型的成熟神经元。

神经营养因子（如胶质细胞源性生长因子［GDNF］）或造血因子（如粒细胞集落刺激因子［G-CSF］）能够促进神经发生（通过其它机制促进神经恢复），其浓度对神经发生有一定影响。例如，帕金森病患者长期接受纹状体内GDNF给药，结果显示GDNF存在生物学作用。脑室室管膜下区（SVZ）前体表达GDNF受体GFRα1，脑卒中后受体上调。脑卒中后第1周，纹状体内GDNF给药，促进脑室下细胞增生，纹状体神经母细胞募集。第3、4周，纹状体内GDNF给药，新生纹状体神经元的生存率提高。

肿瘤坏死因子-α（TNF-α）是一种促炎症细胞因子，主要来源于胶质细胞、神经干细胞或前体细胞。Losif等发现，TNF-α受体有两个亚型，TNF-R1和TNF-R2，TNF-R1由脑室下前体细胞表达。脑卒中后TNF-R1下调，脑室下前体细胞增生增加。所以，TNF-R1被认为是脑卒中的前体细胞增生的负性调节因子。

脑卒中后干细胞治疗分为3个阶段，分别是基础研究、临床前动物模型和临床研究阶段。同时通过4个步骤来完成：第一步，通过干细胞培养生成特异性神经元和胶质细胞，明确来源于内源性干细胞的神经生成机制；第二步，新生神经元在脑卒中病变部位达到功能整合；第三步，干细胞移植后争取最大程度地改善神经功能；第四步，选择干细胞治疗的患者，开始临床试验。

干细胞治疗可能成为神经系统疾病的有效治疗方法，但尚需进一步了解细胞增生、分化、生存、再生和功能恢复的机制。关于不同来源的干细胞和内源性神经再生的平行研究将在今后陆续展开。干细胞治疗的生物学问题复杂，不容低估。