神經(jīng)干細(xì)胞移植治療脊髓損傷的研究進(jìn)展

1、神經(jīng)干細(xì)胞移植治療脊髓損傷的研究進(jìn)展【關(guān)鍵詞】脊髓損傷；神經(jīng)干細(xì)胞；移植脊髓損傷spinalrdinjury,si大多源于交通傷、墜落傷、暴力或運(yùn)動(dòng)傷等。si的發(fā)生隨著各種創(chuàng)傷發(fā)生率的增高而日益增多，患者多數(shù)為安康的青壯年，損傷后常出現(xiàn)截癱、下肢功能障礙甚至死亡，因此給個(gè)人、家庭、社會(huì)帶來宏大負(fù)擔(dān)。目前si的治療仍是醫(yī)學(xué)的一大難題，si的實(shí)驗(yàn)研究也是醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)。近來年，國內(nèi)外si治療的研究焦點(diǎn)之一集中在具有自我復(fù)制和多向分化潛能的神經(jīng)干細(xì)胞(neuralsteells，nss)的研究上，以期獲得打破性的進(jìn)展。本文就nss在si的修復(fù)治療等方面的研究進(jìn)展做一簡要綜述。1nss概述nss是一類

2、存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)具有分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞才能的原始母細(xì)胞。2000年gage1概括nss的特性為：可生成神經(jīng)組織或來源于神經(jīng)系統(tǒng)；具有自我更新才能；通過不對稱分裂產(chǎn)生除自身以外的其它細(xì)胞；具有遷移才能，能到達(dá)損傷或疾病的部位并產(chǎn)生新的神經(jīng)細(xì)胞。在哺乳類動(dòng)物胚胎時(shí)期的紋狀體、海馬、腦皮層、視網(wǎng)膜、脊髓、嗅球、側(cè)腦室的室管膜下區(qū)均發(fā)現(xiàn)有nss存在；成體內(nèi)，nss主要存在于嗅球、皮層、側(cè)腦室及脊髓的室管膜、部分室管膜下區(qū)和海馬齒狀回等部位。目前已明確，成年哺乳動(dòng)物腦內(nèi)的側(cè)腦室室管膜下區(qū)(svz)和海馬構(gòu)造的顆粒下區(qū)(sgz)可產(chǎn)生大量的神經(jīng)元2。2nss移植治療si的機(jī)制ns

3、s移植治療si的機(jī)制可能為：nss分化為神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞橋接損傷區(qū)域，重新建立傳導(dǎo)通路,形成功能性突觸3。提供支持的環(huán)境促進(jìn)神經(jīng)元軸突的再生：如分泌多種神經(jīng)營養(yǎng)因子，改善脊髓部分微環(huán)境并啟動(dòng)再生相關(guān)基因的順序表達(dá)，使損傷軸突開場再生。王巖峰等5指出nss移植后改變脊髓損傷區(qū)部分的微環(huán)境，上調(diào)gdnfrna，并啟動(dòng)再生相關(guān)基因gap243rna的順序表達(dá)，從而修復(fù)損傷的脊髓。脫髓鞘化的軸突再髓鞘化，恢復(fù)神經(jīng)的正常傳導(dǎo)。3移植nss與其它方法結(jié)合治療si的進(jìn)展3.1nss與嗅鞘細(xì)胞lfatryensheathingells,es結(jié)合移植治療sies是起源于嗅球基底膜的一種特殊類型的膠質(zhì)細(xì)胞，伴隨嗅

4、束進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)。es不僅可以分泌細(xì)胞外基質(zhì)和粘附分子fn、l1、tenasin、層粘連蛋白lainin，ln等，同時(shí)還可分泌大量不同種類的神經(jīng)營養(yǎng)和支持因子，如血小板源生長因子pdgf、神經(jīng)肽y、神經(jīng)生長因子(ngf)、神經(jīng)營養(yǎng)素-3nt-3、神經(jīng)營養(yǎng)素-4nt-4、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子bdnf等6，因此脊髓損傷后移植es可以改變部分的抑制性內(nèi)環(huán)境，有利于軸突的再生性修復(fù)。應(yīng)用es的最大優(yōu)點(diǎn)是利用其能誘導(dǎo)神經(jīng)軸突再生和髓鞘再生的雙重作用促進(jìn)神經(jīng)功能的恢復(fù)。尹國棟等7將人胚胎es與nss結(jié)合移植到大鼠脊髓全橫斷處，通過熒光化學(xué)(hehst33342)和免疫組織化學(xué)染色(fr75、nf-200、

5、gfap、synaptphysin)觀察發(fā)現(xiàn)，結(jié)合移植組具有更多的成熟神經(jīng)突觸，用bbb評分觀察發(fā)現(xiàn)大鼠肢體運(yùn)動(dòng)功能明顯改善。es和nss結(jié)合移植在脊髓損傷修復(fù)中的可能作用機(jī)制有：在脊髓微環(huán)境中es對nss的增殖、分化具有促進(jìn)作用；能誘導(dǎo)生成更多神經(jīng)元；有效支持脊髓神經(jīng)元的再生和神經(jīng)元間突觸構(gòu)造的生成；改善由于損傷造成的上行和下行神經(jīng)元之間的聯(lián)絡(luò)。3.2nss與施旺細(xì)胞shannells,ss結(jié)合移植治療si在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生過程中，ss沿軸索遷移形成周圍神經(jīng)的有髓神經(jīng)纖維髓鞘；在周圍神經(jīng)纖維損傷后，ss能增生、遷移形成細(xì)胞索bungner帶，以細(xì)胞橋形式把神經(jīng)斷端連接起來，軸突長入，從而形成髓鞘

6、8；同時(shí)可以分泌許多神經(jīng)營養(yǎng)因子，包括ngf、bdnf、fgf、睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子ntf等，以及產(chǎn)生細(xì)胞外基質(zhì)和諸多細(xì)胞粘附分子，促進(jìn)神經(jīng)組織的再生。ding等9將ss和nss結(jié)合移植到大鼠脊髓損傷半橫斷處，與單純移植nss組對照，結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組的nss比對照組遷移的更遠(yuǎn)，分化為神經(jīng)絲蛋白染色陽性神經(jīng)元樣細(xì)胞的數(shù)量比對照組的多，并且有較長的突起長出，說明在脊髓損傷處，ss可促進(jìn)移植的nss存活、遷移和向神經(jīng)元樣細(xì)胞分化。li等10采用體外培養(yǎng)胚胎脊髓源nss和ss，將兩種細(xì)胞共同移植到大鼠脊髓損傷部位，后用免疫組織化學(xué)染色鑒定nss在脊髓內(nèi)的分化情況并bbb評價(jià)大鼠行為學(xué)功能的恢復(fù)程度，發(fā)現(xiàn)ns

7、s與ss共培養(yǎng)可促進(jìn)nss向神經(jīng)元方向分化，可以促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞的分化和成熟，更好的改善脊髓損傷后的運(yùn)動(dòng)功能障礙。gu等11將nss和nt-3基因修飾的ss結(jié)合移植到脊髓損傷大鼠全橫斷處，通過研究發(fā)現(xiàn)，部分nss分化為神經(jīng)元樣細(xì)胞，且在nt-3-ss與nss結(jié)合組中分化的比例最高；移植的細(xì)胞可以增強(qiáng)殘存在感覺運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)內(nèi)錐體層的的神經(jīng)元的存活才能，從而證明了結(jié)合移植治療si的可行性。3.3nss與督脈電針結(jié)合治療si電針具有針刺和電刺激的雙重治療作用。研究發(fā)現(xiàn)，電針治療si可以降低損傷組織中的血管內(nèi)皮素(et)、一氧化氮濃度12；降低脊髓損傷組織中的氧自由基的含量13；促進(jìn)神經(jīng)再生微環(huán)境中l(wèi)n的表

8、達(dá)和產(chǎn)生，對其內(nèi)在的再生潛力有積極的引導(dǎo)作用；產(chǎn)生拮抗內(nèi)生性損傷電流而降低a2+、na+和含水量，穩(wěn)定膜構(gòu)造，增加線粒體酶活性，阻斷脊髓繼發(fā)性病變，保護(hù)脊髓神經(jīng)軸突的蛻變，促進(jìn)神經(jīng)軸突再生15；能上調(diào)bl-2基因及蛋白的表達(dá)，抑制細(xì)胞凋亡，從而保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞16。曾園山等17指出督脈電針可能通過促進(jìn)受損傷脊髓組織細(xì)胞的代謝過程，引起細(xì)胞膜的腺苷酸環(huán)化酶活性升高，使atp生成ap增加，從而激活神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)蛋白激酶a的級(jí)聯(lián)反響，在增加細(xì)胞代謝的同時(shí)，啟動(dòng)神經(jīng)營養(yǎng)因子和細(xì)胞生長因子等蛋白質(zhì)的合成和分泌過程，從而促進(jìn)脊髓內(nèi)移植的神經(jīng)干細(xì)胞存活和分化，以及促進(jìn)受損神經(jīng)元的存活及其軸突再生，重建神

9、經(jīng)通路，恢復(fù)脊髓功能。崔曉軍等18通過觀察督脈電針對脊髓損傷后大鼠脊髓巢蛋白(nestin)表達(dá)和后肢功能的影響發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過督脈電針治療后，nestin陽性細(xì)胞數(shù)明顯增加，并且增加的nestin陽性細(xì)胞數(shù)與神經(jīng)功能的改善平行，說明督脈電針能使大鼠損傷脊髓的神經(jīng)干細(xì)胞的標(biāo)記蛋白nestin大量表達(dá)，并促進(jìn)大鼠損傷脊髓的再生修復(fù)和功能恢復(fù)。李曉濱等19結(jié)合應(yīng)用督脈電針與nss移植治療的脊髓損傷大鼠，發(fā)現(xiàn)大鼠后肢關(guān)節(jié)和肌肉活動(dòng)、后肢攀爬運(yùn)動(dòng)、誘發(fā)電位埋伏期和峰峰值，以及后肢肌肉萎縮程度等指標(biāo)都得到較明顯的改善，說明督脈電針治療與nss移植之間有較好的協(xié)同作用，從而為繼續(xù)研究督脈電針與nss移植結(jié)合應(yīng)用

10、促進(jìn)脊髓全橫斷大鼠后肢運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的構(gòu)造根底及其分子機(jī)制提供行為學(xué)根據(jù)。3.4nss基因治療nss在體內(nèi)的分化方向主要決定于宿主移植部位的微環(huán)境，如何調(diào)控微環(huán)境中的神經(jīng)營養(yǎng)因子，是誘導(dǎo)nss定向分化的重要手段之一。nss基因治療為調(diào)控微環(huán)境中神經(jīng)營養(yǎng)因子提供了新的思路。通過基因修飾使nss表達(dá)外源性基因，然后將其移植到受損部位，使它們分泌大量的治療性神經(jīng)營養(yǎng)因子，以提供利于神經(jīng)元生長的微環(huán)境，并促進(jìn)神經(jīng)再生與功能恢復(fù)。kaei等20通過將特定培養(yǎng)的神經(jīng)祖細(xì)胞nps移植到脊髓損傷大鼠體內(nèi)，通過免疫組化觀察發(fā)現(xiàn)，nps可以分泌bdnf、nt-3、ngf等神經(jīng)營養(yǎng)因子，促進(jìn)了皮質(zhì)脊髓的軸突生長。qi

11、n等21通過研究si后內(nèi)源性的神經(jīng)營養(yǎng)因子的變化，發(fā)現(xiàn)ngf、bdnf、nt-3在損傷后明顯的增多，ngf含量在手術(shù)后7d到達(dá)最頂峰值，bdnf和nt-3在手術(shù)后3d到達(dá)最頂峰值，與對照組大鼠相比，發(fā)現(xiàn)損傷組大鼠后肢功能在手術(shù)后7d明顯改善，說明在si修復(fù)中各因子在不同時(shí)期發(fā)揮各自不同的作用。nt-3是在脊髓中作用最強(qiáng)的神經(jīng)營養(yǎng)因子，它能促進(jìn)nss生存、遷移和分化，liu等22用nt-3基因轉(zhuǎn)染nss，并將這種基因修飾的nss移植入免疫抑制的成年大鼠完好脊髓中，結(jié)果說明大部分移植細(xì)胞在脊髓內(nèi)存活至少2個(gè)月，并表達(dá)nt-3，它們可分化為神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞，并可遷移較長的間隔 。viari等23研究

12、發(fā)現(xiàn)nt-3能促進(jìn)體外培養(yǎng)的nss分裂增殖和向神經(jīng)元分化，而不向膠質(zhì)細(xì)胞分化。lu等4將表達(dá)nt-3的神經(jīng)干細(xì)胞移植于脊髓損傷模型,結(jié)果顯示其能顯著促進(jìn)損傷軸突再生。zhang等24通過構(gòu)造pnt-3表達(dá)載體，以shn2方式整合到nss17.2中，然后移植到脊髓損傷大鼠體內(nèi)，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，移植30d后，shn2在損傷區(qū)明顯增多，通過bbb評分發(fā)現(xiàn)大鼠運(yùn)動(dòng)功能明顯恢復(fù)，說明nt-3和nss結(jié)合移植可以促進(jìn)si的恢復(fù)。bdnf可調(diào)節(jié)神經(jīng)元的生長和存活，主要作用于紅核脊髓束和紅核神經(jīng)元，能促進(jìn)脊髓損傷后紅核脊髓束的再生和功能恢復(fù)。h等25觀察到將大鼠脊髓半橫斷后,在外源性的bdnf參與下，移植的胎鼠

13、脊髓神經(jīng)干細(xì)胞向神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)分化，而沒有給予bdnf的對照組僅分化為星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞。另外，bdnf基因修飾神經(jīng)干細(xì)胞移植，可引起bdnf在損傷脊髓內(nèi)有效表達(dá)，且明顯的促進(jìn)了脊髓損傷后bl-2的高表達(dá)，抑制了bax的表達(dá),從而降低了神經(jīng)細(xì)胞的凋亡率，促進(jìn)損傷神經(jīng)的功能恢復(fù)26。4存在的問題及展望目前，神經(jīng)干細(xì)胞的研究已經(jīng)獲得了很大的進(jìn)展，尤其是在結(jié)合治療方面，顯示出了廣闊的前景。但仍然存在諸多問題需要解決：移植的nss的定向分化誘導(dǎo)，微環(huán)境中神經(jīng)營養(yǎng)因子的調(diào)控，結(jié)合移植nss后的平安性及功能恢復(fù)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等。神經(jīng)干細(xì)胞在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中獲得了可喜的成果，但是由于人與動(dòng)物大鼠的恢復(fù)時(shí)間以

14、及機(jī)體狀況均有差異，因此如何從動(dòng)物的應(yīng)用順利的過渡到臨床的應(yīng)用還需要進(jìn)展深化的研究。相信隨著對神經(jīng)干細(xì)胞不斷深化的研究，移植神經(jīng)干細(xì)胞治療si一定有更好的應(yīng)用前景?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】gagefh.aalianneuralsteellj.siene,2000,287(5457):1433-1438.2detshf,sharf.hallengesfrbrainrepair:insightsfradultneurgenesisinbirdsandaalsj.brainbehavevl,2001,58(5):306-322.3stenfeldt,aldella,prsekr,etal.huanneuralp

15、reursrellsexpressllevelsfteleraseinvitrandshdiinishingellprliferatinithextensiveaxnalutgrthfllingtransplantatinj.2000,164(1):215-226.lup,jnesll,snyderey,etal.neuralsteellsnstitutivelysereteneurtrphifatrsandprteextensivehstaxnalgrthafterspinalrdinjuryj.2022,181(2):115-129.5王巖峰,呂剛,李雷,等.神經(jīng)干細(xì)胞移植對大鼠脊髓損傷后

16、膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子與生長相關(guān)蛋白43基因表達(dá)的影響.中國修復(fù)重建外科雜志，2022,19(6):416-419.6adal,jhan,eval,etal.neurtrphiprpertiesflfatryensheathinggliaj.2022,180(2):167-171.7yingudng,tangxun,linyueqiu,etal.reveryfadultratspinalrdinjuryby-transplantatinfhuanebrynilfatryensheathingellsandneuralsteellsj.hinjrehabilited,2022,21(8):68

17、0-682.kjunt,hirhitft,akirat,etal.basibehavirigratryshannellsinperipheralnerveregeneratinj.expneurl,1997,137(2):301-308.9dingying,zengyuanshan,ulizhi,etal.effetsfshannellsnsurvivalanddifferentiatinfneuralsteellstransplantedintinjuredspinalrd.ataanatiasinia,2022,34(6):589-593.10lij,sunr,zhangh,etal.in

18、dutinffuntinalreveryby-transplantatinfneuralsteellsandshannellsinaratspinalrdntusininjurydel.biedenvirnsi,2022,20(3):242-249.gujs,zengys,lihb,etal.-transplantfneuralsteellsandnt-3genedifiedshannellsprtethereveryftransetedspinalrdinjuryj.spinalrd,2022,45(1):15-24.12李志剛,付平,劉書坤,等.電針對大鼠急性脊髓損傷保護(hù)作用的機(jī)理研究.中

19、國中醫(yī)根底醫(yī)學(xué)雜志,2022,11(11):856-858.13李連欣,張進(jìn)祿,周東生,等.電針對脊髓創(chuàng)傷后脊髓組織中央自由基含量影響及意義.中國臨床康復(fù),2022,8(5):912-913.14朱政.電針對大鼠脊髓損傷后層粘連蛋白表達(dá)影響j.中國中西醫(yī)結(jié)合雜志,2002,22(7):525-527.15王新家,孔抗美,齊偉力.針刺影響慢性脊髓損傷神經(jīng)遞質(zhì)的表達(dá)j.中國正骨,2002,14(6):325-327.16張志英,余安勝.電針對脊髓損傷早期bl-2rna及蛋白表達(dá)的影響.中國針灸,2022,23(8):473-476.17曾園山,李曉濱,郭家松,等.督脈電針與神經(jīng)干細(xì)胞移植在脊髓損傷

20、修復(fù)中的作用.中國康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志,2022,20(6):468-469.18崔曉軍,李伊為,陳東風(fēng),等.督脈電針對脊髓損傷大鼠神經(jīng)干細(xì)胞的作用.解剖學(xué)研究,2002,24(3):180-183.19李曉濱,曾園山,陳玉玲,等.督脈電針與神經(jīng)干細(xì)胞移植對脊髓全橫斷大鼠后肢運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的影響.解剖學(xué)報(bào),2022,35(6):582-588.20kaein,tanakan,ishiy.bdnf,nt-3,andngfreleasedfrtransplantedneuralprgenitrellsprtertispinalaxngrthinrgantypiultures.spine,2022,32(12):1272-1278.21qindx,zuxl,lu,etal.expressinfseneurtrphinsinthespinaltneurnsafterrdheisetininadultrats.neursilett,2022,410(3):222-227.22liuy