脑出血干细胞招募_神经干细胞移植在脊髓损伤修复中的应用进展.docx

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1、脑出血干细胞招募_神经干细胞移植在脊髓损伤修复中的应用进展 中图分类号：R392.4 文献标识码：A 文章编号：16721349(2007)05 043104 脊髓损伤(spinal cord injury，SCI)是临床治疗的世界性难题。SCI后的病理损害分为原发性SCI和继发性SCI。SCI治疗的难点有如何使缺损的神经元再生，如何复原功能性轴突的传导功能。国内外传统治疗SCI最常用的方法有手术治疗、药物治疗、康复训练等，但这些方法并不能从根本上解决神经元再生的问题。神经干细胞(nerual stem cells，NSCs)移植是20世纪末神经生物学领域最重要的进展之一，因其具备自我更新和多

2、分化潜能的两个基本特性以及迁移功能和良好的组织融合性的优点，而成为细胞移植治疗神经系统疾病良好的移植材料，为SCI的治疗供应了新的方法。 1 神经干细胞探讨现状 11神经干细胞移植的生物学特性NSCs是指具有分化为神经元细胞、星形胶质细胞、少突胶质细胞的实力，能自我更新，通过不对称分裂产生除自身以外的其他细胞，并足以供应大量脑组织细胞的干细胞。其生物学特性有5方面。趋化性：NSCs具有位置特异性的分化潜能，其增殖、分化和迁移，与细胞外基质(ECM)有特别亲密的关系；归巢性：NSCs在移植过程中，有向着其起源部位，或功能及解剖区域的特别趋化作用；迁移性：NSCs移植后，其细胞的密度从注射区向四周

3、渐渐削减；分化性：包括神经系统损伤区域内局部的微环境影响NSCs移植后的分化；骨髓和脐血间充质干细胞向神经原样细胞分化；抗原性：NSCs是未分化的原始细胞，不表达成熟的细胞抗原，具有低免疫源性，因此在移植后相对较少发生排斥反应。NSCs因上述特性而成为神经系统疾病较志向的移植材料。 12神经干细胞移植治疗脊髓损伤的可行性NSCs的作用有：NSCs分化后产生的神经元可释放多种神经递质并参加电生理传导；少突胶质细胞主要在白质区域生成髓鞘；星形胶质细胞和小胶质则参加血脑屏障的建立并分泌某些神经养分囚子。NSCs能改善脊髓局部微环境并启动再生相关基因的依次表达，使损伤轴突起先再生，它们同时产生多种EC

4、M，填充脊髓损伤后遗留的空洞，为再生轴突供应支持物，同时分化出来的神经元可以和损伤脊髓形成广泛的神经纤维联系和突触连接；补充外伤后缺失的神经元和胶质细胞；使残存脱髓鞘的神经纤维和新生的神经纤维形成新的髓鞘，保持神经纤维功能的完整性。 13神经干细胞的移植来源 Gage发觉神经干细胞来源主要有以下5方面。胚胎组织来源NSCs：包括胚胎脑组织来源和胚胎干细胞来源；成体组织来源NSCs：包括从诞生到成年期脑组织的广泛区域；神经嵴细胞：神经嵴细胞能自我更新，能够分化形成多种细胞类型，发育早期的神经嵴细胞对骨形成蛋白2信号更加敏感，说明可能有更大的分化潜能；原代细胞培育：原代细胞培育即从脑内特定的部位分

5、别出NSCs，并在体外合适的条件下培育，可干脆用于神经细胞移植。优点可以与其他神经细胞整合，完成生理学上的细胞替换，理论上可以作为把基因移植的最佳载体细胞；建立“永生化”NSCs系，最常用的方法是通过反转录病毒将编码癌基因蛋白克降到胚胎NSCs中，变更细胞的表型，使部分细胞渡过细胞分裂的危象期而获永生化。永生化的细胞可以携带外源性基因，这对于神经系统的基因治疗带来了希望。目前国内基础探讨用的NSCs大多是动物胚胎脑组织、胚胎干细胞、人胚胎干细胞来源。临床应用的NSCs大多是骨髓来源(自体或异体)、脐血干细胞来源(肄体)。目前临床上运用NSCs治疗脊髓损伤，多采纳人脐血来源的干细胞，其具有来源充

6、分、采集便利且免疫系统处于原始状忿、较原始的造血干细胞及间质细胞等具有更强的增殖和分化实力、病毒感染机会较少等优点。 14神经干细胞的移植途径 NSCs采纳细胞悬液移植。移植方法可以分为：将小神经球消化成单细胞悬液，采纳立体定向的方法移植到病变部位；侧脑室内细胞悬液注射法，阮奕文等将NSCs注射到脑梗死大鼠侧脑室内，发觉移植细胞可以穿过室管膜上皮，并迁移到梗死灶四周。但无论是静脉或是侧腑室细胞移植法，都依靠于NSCs向病变部位的迁移，所以报道虽认为有效，还没有牢靠的、定量的探讨证明大多数细胞能最终到达病灶而发挥作用。特殊是静脉内注射法，迄今还没有任何依据证明NSCs通过何种机制持异性识别脑血管

7、。并能从结构敛密的脑血管中“游出”，因此，这类移植方法还有赖于进一步探讨。假如用于临床，NSCs通过局部手术移植，病人存在手术风险问题，且不能反复移植以保证干细胞的数量而受到制约。 15神经干细胞的移植时机Okano等认为移植选择急性期，大量自由基及兴奋性氨基酸等物质的存在，NSCs存活和分化数量少，再通的神经纤维数日少。假如选择复原期，则可能出现俘活的细胞数量较多，但损伤区域胶质瘢痕已经形成导致再通的神经纤维数目少，因此动物试验证明移植的最佳时机应当是损伤后1周2周，代广辉等探讨兔脊髓损伤后2周4周以及4周后进行移植NSCs，在此期间移植治疗脊髓损伤效果均不志向，可使NSCs在宿主体内长期存

8、活、增殖、分化，并且可以与宿主进行融合，以利于对损伤脊髓的修复。但考虑人与动物区分，上述“时间窗”仅供参考，最佳移植时机需大量临床试验做进一步的总结。 2 神经干细胞治疗脊髓损伤的探讨现状 21 神经干细胞单独移植治疗脊髓损伤 Nakamura等用TP标记移植到猕猴SCI的人NSCs，发觉NSCs可以存活、辽移、分化，神经微丝的生长、前肢肌力以及自发性运动活动均优于似手术组。这证明白NSCs的特性，且能促进肢体运动功能的复原。李立新等探讨NSCs治疗SCI鼠髓鞘结构的修复作用机制时，发觉NSCs能明显增加PLP mRNA的表达，促进MBP阳性的髓鞘结构再生和修复，使肢体的运动功能得到明显的改善

9、。李成仁等探讨NSCs移植在复原SCI传导功能的机制时，用CESP和HRP逆行示踪技术视察大鼠SCI传导功能复原状况，发觉NSCs组的CESP有所复原但潜藏期较长。王岩峰等在探讨NSCs移植促进SCI修复的机制时，应用RT-PCR法视察NSCs移植后，大鼠脊髓损伤区胶质细胞DNF和GAP-43基因表达的改变。BDNF通过神经肽的表达来维持细胞内Ca2+的稳定，并通过抗自由基损伤、提高细胞内抗氧化酶的活性米刺激细胞的修复。发觉NSCs组能明显上调BDNF mRNA，并促进GAP43mRNA的表达，能变更脊髓损伤区的做环境。刘嫒等也应用RTPCR法及胆碱酯酶染色的方法，证明白NSCs能较好地复原轴

10、突运输功能并对下肢运动终板有肯定的爱护作用，在实现了神经元和靶器官突触连接中起到肯定 的作用。卢坷恩等在探讨NSCs移植脊髓损伤细胞爱护作用机制的探讨中，对各组大鼠进行了爬坡试验及MEP的检测，表明NSCs移植后组织水肿减轻，Na+、Ca2+显著降低，K+，Mg2+显著上升。这提示，NSCs对SCI的爱护作用饥制可能与其削减神经细胞离子失衡，改善细胞内微循环有关。Mitsui等探讨永生化NSCs移植对SCI大鼠排泄功能的影响，发觉NSCs组的单位排尿量明显增加、排尿压力明显减小、残余尿量明显削减，NSCs能促进低级排尿中枢功能的复原、Lu等认为NSCs在神经系统损伤唇有替代缺失组织的潜能，试验

11、发觉NSCs在体外能持续分泌几种特别的神经养分因子，促进轴突的生长，经RTPCR检测移植的干细胞能在活体内表达神经养分因子，经皋因修饰的NSCs能表达促进宿主轴突牛长的NT3。证明NSCs能分泌牛长因子促进宿主神经的生长，基因传递加速这种作用。 22神经干细胞综合移植治疗脊髓损伤 Cai等在探讨lentivirus介导基因工程的人胚NSCs的作用时，发觉含有转基因人胚NSCs的培育液能诱导鼠背根神经节轴突的快速增长，全部基因工程的人神经f细胞能表达高水平的GFP和NT3，此项探讨表明lentivirus介导基因工程的人胚NSCs不但能促进轴突的再生，同时能胜利的表达多种基因。Kegami等发觉

12、单纯的NSCs移植虽然可以促成SCI的修复，但在某些状况下，移值的NSCs简单黏附在某些活体空腔壁上，较难移行和融合到宿主组织，软骨素黏蛋白(CSPG)作为神经胶质疤痕的构成物能住脊髓损伤后剧烈表达，是活体内NSCs移植的抑制剂，因此运用软骨素酶亲和一生物素复合物(C-ABC)联合NSCs移植治疗SCI，并比较基因介导组与单独移植组的区分，发觉C-ABC能稀释CSPG对移植细胞迁移的抑制作用，促进移植细胞与宿主的融合，促进_5H性蛋白43纤维数目的增多和生长，这表明CABC、介导的移植组通过削减胶质瘢痕抑制作用以促进NSCs在体内的辽移和宿主融合性。Castellanos等认为轴突虽然在合适的

13、酶作用下有实力再生，但假如缺乏合适纤维生长靶位就会限制脊髓环路的修复。因此，为解决这一问题，首先将TRKC基因和NT-3因子修饰的伸经前体细胞移植钊完整的大鼠脊髓内，视察他们的存活与分化，发觉两种处理因素联用能促进NSCs的存活，削减向星彤胶质细胞的分化，并能填补脊髓空洞、促进B微管蛋白纤维在移植细胞四周的增生。郭加松等在NT3修饰NSCs与NSCs联合移植治疗脊髓全横断损伤的探讨中，发觉SCS经NT3基因修饰后，过量分泌的NT3不仅能防止脊髓损伤后神经元的萎缩，促进脊髓损伤结构与功能修复的效果更好，促进受损伤的上行和下行轴突再生。当二者联合移植时有相互促进作用。李巍等在脊髓损伤大鼠的探讨中发

14、觉采纳BDNF修饰NSCs移植后，BDNF基因修饰的NSCs能在脊髓损伤移植处存活，剧烈表达BDNF。李成仁等在肾母细胞瘤过度表达基因(NOV)修饰NSCs移植对损伤大鼠脊髓功能的探讨中，发觉NOV修饰的NSCs和分化出来的子代细胞能恒定表达NOV蛋白，而分化出来的不成熟星形胶质细胞可引导神经元的迁移和轴突的生长。周健洪等对于骨形成蛋白4(BMP4)对SCI后大鼠功能和NSCs的影响探讨表明：BMP4可减轻神经损伤症状和对脊髓损伤后神经干细胞有促进增殖作用。Teng等探讨表明植入了NSCs特地的聚合体支架能使大鼠的共济运动及后肢承重功能得到明显的改善。程映华等用壳聚糖及NSCs复合物桥接成年S

15、D大鼠完全性脊髓损伤，可使损伤脊髓复原解剖上的连续性，植入的复合材料与宿主脊髓达到良好的整合，再生的轴突穿过宿主移植物界面。复合材料在移植后脊髓断端发挥桥梁作用，使再生的神经轴突能跨越损伤区。李晓滨等在督脉电针与NSCs联合应用促进全横断脊髓损伤探讨，这一机制可能为督脉电针促进受损伤的脊髓组织细胞代谢过程，引起细胞膜的腺苷酸环化酶活性增高，使ATP生成CAMP增加，从而激活神经元和神经胶质细胞内蛋白激酶A的级联反应，启动神经生长因子和细胞养分因子等蛋白质的合成和分泌过程，从而促进脊髓内神经干细胞的存活和分化，以及促进受损神经元的存活及其轴突再生。 3 结语 NSCs移植在试验探讨中已取得了较显

16、著的进展，但终归动物的解剖、病理生理与人存在差异较大，因此NSCs移植人人体后，仍存在着较多的问题。干细胞的培育和纯化问题，来源涉及伦理问题，尤其是异体胚胎干细胞的实行，如何保证培育的细胞在人体内肯定分化为NSCs而不是其他类型的组织细胞；移植的时机，虽然已有动物试验探讨证明在脊髓损伤后1周2周移植治疗效果较好，但由于动物与人存在差异，临床移植的最佳时机，仍没有准确的答案；病例的遴选是否有特定的范围，存在着有效和无效的病例，这种状况产生的缘由是什么?尚有不为人知的副反应，如躯体不适、免疫排异反应、能否发生突变产生肿瘤；在移植入人体后，实行何种指标显示其存活、分化。这一切都须要进一步的临床探讨，信任这些问题随着探讨的深化，都会得到不同程度的解决。 作者简介：赵宁(1976)，女，现为湖南中医药高校2004级硕士探讨生(邮编：518052)；杨万章，工作于深圳市第六人民医院。 (本文编辑王雅洁)