干細(xì)胞移植治療脊髓損傷研究進(jìn)展

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1、干細(xì)胞移植治療脊髓損傷研究進(jìn)展神經(jīng)生物學(xué)研究室王特為脊髓損傷（spinalcordinjury,SCI）是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的一種嚴(yán)重創(chuàng)傷，多系車禍、墜落傷等造成脊柱脫位、骨折所致。由于損傷后脊髓缺乏自身修復(fù)能力，脊髓功能的損害往往呈不可逆性改變，患者受傷后往往終身喪失勞動(dòng)力，生活不能自理，造成沉重的家庭和社會(huì)負(fù)擔(dān)。因此，如何促進(jìn)脊髓損傷后神經(jīng)元再生、引導(dǎo)脊髓功能恢復(fù)是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域迫切需要解決的課題。近年發(fā)現(xiàn)，在適當(dāng)?shù)奈h(huán)境下，中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的一些受損的神經(jīng)元軸突有少許再生，并能與靶細(xì)胞形成功能性的突觸聯(lián)系。隨著神經(jīng)病理生理及神經(jīng)發(fā)育學(xué)研究的不斷深入，以及對(duì)胚胎干細(xì)

2、胞、神經(jīng)干細(xì)胞等分離技術(shù)的成熟和定向分化技術(shù)的發(fā)展。目前治療脊髓損傷應(yīng)用比較多的方法是干細(xì)胞移植治療和神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的應(yīng)用。移植的細(xì)胞可在損傷部位存活、整合入宿主組織中，分化出神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞，并且和宿主細(xì)胞之間可形成突觸樣結(jié)構(gòu)，使中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能得到部分恢復(fù)。大量的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明干細(xì)胞移植修復(fù)神經(jīng)損傷的前景被普遍看好。目前用于實(shí)驗(yàn)性移植治療脊髓損傷的常用細(xì)胞有：神經(jīng)干細(xì)胞、胚胎干細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞、雪旺氏細(xì)胞、嗅鞘細(xì)胞甚至成纖維細(xì)胞等。盡管采用不同干細(xì)胞移植的研究都取得了肯定性的神經(jīng)修復(fù)效果，但對(duì)于不同種類干細(xì)胞的適用范圍、療效差異等卻缺

3、乏足夠的認(rèn)識(shí)。鑒于干細(xì)胞類型選擇對(duì)神經(jīng)修復(fù)效果可能具備的決定性作用，本專題對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行闡述。神經(jīng)干細(xì)胞(neuralstemcells，NSCs)神經(jīng)干細(xì)胞屬于多能干細(xì)胞，最先是Reynolds和Weiss等1992年首先從小鼠紋狀體中分離獲得的，改變了神經(jīng)細(xì)胞損傷后沒(méi)有再生能力的傳統(tǒng)觀念。迄今為止，在哺乳動(dòng)物胚胎的中樞神經(jīng)系統(tǒng)的大部分區(qū)域包括大腦皮質(zhì)、側(cè)腦室、室管膜下層、海馬、紋狀體等區(qū)域都存在神經(jīng)干細(xì)胞，而且在成年動(dòng)物的大腦皮質(zhì)、海馬齒狀回、室管膜下層、紋狀體、脊髓中央管室管膜區(qū)和嗅球中也有神經(jīng)干細(xì)胞存在。1無(wú)血清培養(yǎng)第3d。2無(wú)血清培養(yǎng)第5d。3無(wú)血清培

4、養(yǎng)第7d。4貼壁的次代神經(jīng)球。5神經(jīng)球Nestin染色6貼壁后大量細(xì)胞遷出，長(zhǎng)出突起7.8貼壁后，行BrdU染色貼壁分化生長(zhǎng)第7天×25010,11分化成的Tuj1神經(jīng)元12,13分化成的GFAP星形膠質(zhì)14,15分化成的Galc少突膠質(zhì)2000年Gage將神經(jīng)干細(xì)胞的特性概括為：可生成神經(jīng)組織或來(lái)源于神經(jīng)系統(tǒng)：具有自我更新能力；可通過(guò)不對(duì)稱細(xì)胞分裂產(chǎn)生新細(xì)胞。神經(jīng)干細(xì)胞作為治療脊髓損傷最理想的細(xì)胞移植材料前景喜人。它不僅能促進(jìn)神經(jīng)元的再生和腦組織的修復(fù)，而且通過(guò)基因修飾還可用于神經(jīng)系統(tǒng)疾病的基因治療，表達(dá)外源性的神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子及代謝性酶。將這種多能干

5、細(xì)胞移植入中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷部位，不僅可以存活和整合入宿主組織中，分化出神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞，填充因損傷造成的空洞，并且和宿主細(xì)胞之間可以形成突觸樣的結(jié)構(gòu)，使神經(jīng)組織損傷區(qū)域的組織結(jié)構(gòu)得以修復(fù)，使中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能得到一些恢復(fù)。Galin等把人類神經(jīng)干細(xì)胞植入脊髓損傷動(dòng)物模型后細(xì)胞成活并使運(yùn)動(dòng)功能得到部分恢復(fù)。Gao等將NSCs移植入膽堿能運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元缺陷的大鼠模型后，發(fā)現(xiàn)由NSCs分化的膽堿能神經(jīng)元的軸突能穿越腹側(cè)神經(jīng)根和坐骨神經(jīng)，并與外周肌肉組織形成神經(jīng)-肌肉接頭，其運(yùn)動(dòng)功能得到明顯改善。Akiyama等報(bào)道，將來(lái)源于手術(shù)中取出的成人腦組織的神經(jīng)

6、前體細(xì)胞移植入大鼠脫髓鞘的脊髓中，發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞以一種相似于雪旺氏細(xì)胞成髓鞘的方式形成髓鞘，并且這些形成髓鞘的軸突能以近似正常的速度傳導(dǎo)沖動(dòng)，這表明有功能性的髓鞘形成。國(guó)內(nèi)也有學(xué)者報(bào)道，從胚胎大鼠皮質(zhì)分離的NSCs可以在體外大量的增殖，并保持干細(xì)胞的特性。將這種細(xì)胞移植入大鼠脊髓L4節(jié)段全橫切處，BrdU免疫組織化學(xué)顯示NSCs移植促進(jìn)模型大鼠后肢功能的恢復(fù)，皮層體感誘發(fā)電位和HRP逆行示蹤顯示脊髓的傳導(dǎo)功能得到部分恢復(fù)。Liang等從自然流產(chǎn)胎兒皮層中獲得人NSCs，經(jīng)過(guò)離心提純以及體外增殖后將其植入T11脊髓全橫斷的小鼠體內(nèi)，小鼠皮質(zhì)脊髓束纖維顯著再生并且重

7、新形成突觸連接，小鼠的后肢運(yùn)動(dòng)功能得到明顯恢復(fù)。有研究者將從大鼠胚胎腦組織中分離的NSCs植入脊髓擠壓傷后7～10d的模型中，通過(guò)免疫雙標(biāo)染色證實(shí)，移植的NSCs部分向神經(jīng)元分化；并且電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，新生神經(jīng)元與宿主神經(jīng)元間有新建立的突觸，運(yùn)動(dòng)學(xué)檢測(cè)表明，移植組大鼠后肢運(yùn)動(dòng)功能得到了明顯的改善，但與正常動(dòng)物相比仍有較大差距。電生理皮質(zhì)運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位也證實(shí)，移植組誘發(fā)電位的潛伏期明顯較損傷組的潛伏期縮短，但仍長(zhǎng)于正常對(duì)照組。加強(qiáng)NSC定向分化，解決軸突定向研究將是今后研究的重點(diǎn)。然而，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在受損脊髓內(nèi)炎癥細(xì)胞因子的作用下，神經(jīng)干細(xì)胞植入體內(nèi)后不再分化或僅向

8、星形膠質(zhì)細(xì)胞分化從而參與瘢痕組織形成。