骨髓间充质干细胞在脑损伤中的临床应用
【摘要】 目的 骨髓间充质干细胞是存在于骨髓中区别于造血干细胞的一种多潜能干细胞，可作为多种疾病细胞替代治疗和基因治疗的载体。近年研究发现其可在中枢神经系统内存活并能分化为神经样细胞，在体外也可通过定向诱导向神经细胞转化，提示骨髓间充质干细胞有可能取代神经干细胞用于中枢神经系统疾病的细胞治疗和损伤的修复。由于其取材容易，能在体外迅速培养扩增，通过自体移植可避开免疫排斥反应，且能以多种途径包括静脉注射、脑内不同部位进行细胞移植，所以骨髓间充质干细胞在中枢神经系统损伤修复中的临床应用前景广阔。
关键词 骨髓间充质干细胞 中枢神经系统 诱导分化 细胞移植
【文献标识码】 A 【文章编号】 1684-2030(2004)03-0230-03
长期以来中枢神经系统(Central Nervous System，CNS)的损伤与再生一直是困扰人类健康的难题，也是科学家们致力于研究的焦点。曾经认为人脑内的神经细胞缺乏再生能力，如果遇到损伤，受损的神经细胞将会永远丧失，由胶质细胞充填。19世纪末至20世纪初，人们逐渐发现低等脊椎动物和两栖类的中枢和外周神经损伤后都能再生，而在哺乳动物中，断定只有外周神经系统(Peripheral nervous sysˉtem，PNS)损伤后可以再生，CNS则没有再生能力。然而随着近十余年对神经干细胞研究的逐步深入，这一传统认识现已被彻底打破。
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神经干细胞(Nerual stem cells，NSCs)的发现是在研究造血发生和神经发育的基础上开始的，于20世纪90年代初，Reynolds等 [1] 从成年小鼠脑纹状体分离出能在体外不断分裂增殖、具有多种分化潜能的细胞群，参照造血系统干细胞的性质，正式提出了NSCs的概念，它是一类多能干细胞，能长期自我更新(复制)，并具有分化成神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞的多潜能特性。Gage [2] 于2000年在《Science》上发表文章指出，神经干细胞通常具有:来源于神经系统能产生神经组织;有自我更新能力;能通过不对称细胞分裂产生除自我子代(仍为干细胞)以外的其他类型的细胞(前体细胞))。通过大量试验研究，目有NSCs的生物学特性可概括为:(1)能产生神经组织或起源于神经系统;(2)有增殖能力;(3)在整个生命过程中能自我维持、自我更新;(4)能通过扩增祖细胞而产生大量的后代;(5)具有向多细胞系分化的能力;(6)损伤或疾病能刺激干细胞分化。以往对于神经系统疾病的移植治疗，主要用胚胎神经干细胞治疗Parkinson病、缺血性疾病等，其不足包括组织来源缺乏、伦理学问题及免疫排斥等多方面问题。为避开胚胎来源NSCs的局限性，近年成人骨髓间质干细胞向神经细胞的分化及在神经修复中的作用，因其独有的优势，已成为NSCs的研究热点。
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1 历史回顾及研究意义
130年前，德国病理学家Cohnheim在研究伤口修复时，就提出骨髓中可能存在非造血组织的干细胞。直到20世纪70年代中期，Friedenstein等才首次报道，骨髓标本中小部分贴附细胞在培养过程中能够分化形成类似骨或软骨的集落 [3] 。后来的研究表明Friedenstein粗糙分离所得到的细胞是多能的，可分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞和成肌细胞。因此，骨髓基质中的这种多能细胞，由于能够分化成为多种中胚层来源的间质细胞，而被称为间充质干细胞(Mesenchymal Stem Cell，MSCs)。1998年Azizi等 [4] 将人类的骨髓基质细胞植入鼠的纹状体，发现大约20%的植入细胞发生迁移。移植细胞的迁移路径与已知的神经干细胞及星形胶质细胞的迁移路径相同，即从脑室下带沿着白质束迁移到皮层、纹状体、前脑和小脑等部位，未发现炎症和免疫反应，从而证明MSCs可用作自体移植治疗中枢神经系统疾病的细胞和基因治疗的载体。2000年Woodbury等的研究结果显示成年鼠和人的BMSCs能够分化为神经元 [5] 。人骨髓间充质干细胞(hBMSCs)能够分化为神经元样和神经胶质样细胞，其取材容易，体外可迅速培养、扩增，弥补了神经干细胞的诸多缺点，自体MSCs移植又避免了移植后的免疫排斥反应，因此BMSCs作为神经细胞的另一来源，用于神经系统损伤修复的细胞治疗，具有明显的临床应用价值。
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2 骨髓间充质干细胞的研究方法
2.1 骨髓间充质干细胞的分离 Friedenstein首先通过贴壁培养的方法分离得到MSCs，他们将全骨髓组织用塑料培养皿培养4h后弃末贴壁细胞，贴壁细胞外观呈多样性，经过2～4天的休眠期后迅速增殖，培养数代后形态趋于一致，呈纺锤形。目前多数实验室分离MSCs是基于此方法。新鲜骨髓内，造血干细胞所占比例较大，造血干细胞较难培养扩增，而非造血干细胞则易于分离扩增。原代培养2～3周后，大多数造血干细胞死亡，剩下的即为MSCs。Colter [6] 报道，MSCs在原代培养以低密度种植可形成单细胞克隆，并增殖迅速。细胞经过5天迟滞期，5天对数生长期后，进入静止期。高密度种植生长缓慢的原因与细胞间相互接触抑制或细胞分泌的因子作用有关。
2.2 骨髓间充质干细胞的诱导分化 MSCs在体外培养时，保持干细胞的特性自身不断地增殖，在不同诱导条件下能够向不同谱系分化。体外诱导神经细胞分化的试剂有:维甲酸(RA)、生长因子、抗氧化剂、脱甲基试剂、可增加细胞内cAMP的混合物和生理学上的神经诱导剂及头蛋白(noggin)等。已有许多实验室在体外条件下利用碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、表皮生长因子(EGF)、维甲酸(RA)、脑源性神经营养因子(BDNF)、睫状神经营养因子(CNTF)、甲状腺素3(T 3 )、胶质细胞系源神经营养因子(GDNF)等作为增殖及分化诱导因子，对MSCs进行增殖培养，分化诱导，并通过免疫细胞化学法进行细胞性质鉴定。结果证实MSCs在一定的培养条件下可以向神经元、神经胶质前体细胞及其终末细胞方向分化。将进行标记的MSCs及诱导后的神经元、星型胶质细胞、少突胶质细胞移植入脑损伤后功能缺失的动物模型上，已取得明显的治疗效果。
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2.3 干细胞的鉴定 骨髓间质来源的MSCs，形态成纤维样，可聚集成均匀的集落，流式细胞术分析表明分离的细胞群体表型单一，细胞表面蛋白如SH2、SH3、CD29、CD44、CD71、CD90、CD106、CD120a、CD124等呈阳性，但CD14、CD34和CD45造血谱系标记则呈阴性。体外由BMSC分化成的神经细胞很少表现出典型的成熟神经元或神经胶质细胞的形态，而应用免疫细胞化学技术可更准确、方便地鉴定各类培养细胞。可用于鉴定神经干细胞的特异性分子标志物有巢蛋白(nestin)、波形蛋白(vimentin)和musashil蛋白;鉴定神经元的标志物有神经元特异性烯醇化酶(NSE)、神经特异性核蛋白(NeuN)、中间神经丝(NF-m)、tau蛋白和一些微管蛋白(tubulin-β、MAP-2、TuJ-1);常用于鉴定星形胶质细胞的标志物是胶质纤维酸性蛋白(GFAP);鉴定少突胶质细胞的标志物有半乳糖苷酶(GalC)和碳酸苷酶Ⅱ(CAⅡ)。
3 骨髓间充质干细胞治疗中枢神经系统疾病的研究现状
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3.1 BMSCs移植 骨髓间充质干细胞具有自我更新和多向分化增殖潜能，已有研究表明，骨髓细胞是某些脑细胞如小胶质神经细胞和星形胶质细胞的前体细胞 [7] 。Chopp等 [8] 多次将BMSCs应用于脑外伤或脑缺血动物模型，发现hBMSCs约1%分化为神经元，5%～8%分化为神经胶质细胞，并明显促进神经功能恢复。Schwarz等 [9] 应用逆转录病毒携带酪氨酸羟化酶和鸟苷三磷酸水解酶Ⅰ，转染给大鼠和人骨髓间充质细胞，并将细胞移植到大鼠帕金森模型的纹状体，观察到细胞在移植的脑组织中存活至少87天，外源性基因能够表达的时间达9天。Chen [10] 将BMSCs和BDˉNF(脑源性神经生长因子)共同植入大鼠缺血模型的脑缺血边缘，在包括运动、感觉、反射和旋转的神经功能评分中，接受移植的小鼠功能明显改善。Chopp [11] 将MSCs植入脊髓损伤模型1周后的大鼠，发现在脊髓中有移植细胞表达神经蛋白标志，并有功能恢复。Mahmood [7，12] 将MSCs或全骨髓直接或经静脉途径植入大鼠创伤模型，14天或28天后神经功能明显改善，组织学检查移植细胞有小部分表达NeuN、GFAP。
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上述用于临床前的动物实验结果表明，MSCs移植无论是局部或静脉途径都能产生积极的治疗作用。近年来，人们不断地探索利用hBMSCs进行细胞治疗和基因治疗。只需通过局部麻醉，就可较容易地得到少量骨髓抽取物，而不影响人体的健康;而且将分离的hBMSCs在体外培养扩增和导入外源基因也相对方便。因此，hBMSCs在将来实际应用时就具有潜在的优势。首先，可以用体外培养扩增的MSCs，作为细胞移植的种子细胞，修复损伤的脑组织。前述的动物实验中已提及用体外培养扩增的MSCs来修复各种损伤，并且具有良好的效果。MSCs在体外培养过程中，可以保持未分化表型不断增殖，达到所需的数目，然后经诱导可定向分化为神经元样细胞等;而已分化的细胞来源有限，在体外培养时，增殖速度较慢，而且还存在去分化的问题。另外，MSCs可以很方便地通过抽取骨髓来得到，而不必通过手术从病人身上得到自身成熟细胞，避免了对病人 造成不必要的二次创伤。其次，可通过转基因的方法，将外源基因导入MSCs。可以将利于定向分化的生长因子基因转入MSCs，促进定向分化，加快体内神经组织修复的进程。然而在MSCs安全有效地用于临床之前，显然需要解决大量有关的MSCs的基础问题，比如组织相容性、优化定向分化条件以及分化的分子机制等等。
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3.2 BMSCs移植改善神经功能的机制 BMSCs移植后，可源源不断地进入脑组织，遍及全脑，包括大脑皮层、海马、丘脑、脑干和小脑，并分化成神经细胞，呈现中枢神经系统神经元的特征 [4，13] ，BMSC可能通过细胞替代弥补中枢神经系统疾病或损伤引起的神经功能缺损。同时，还可合成细胞外基质，包括Ⅰ型、Ⅳ型胶原蛋白(collagen)，纤维连接蛋白(fibronectin)和基底膜层粘蛋白(laminin of basement memˉbranes);分泌多种细胞因子，主要的有IL-7、IL-8、IL-11等白细胞介素及干细胞因子、神经营养因子、集落刺激因子(colony-stimulating-factor-1，CSF-1)，骨形成蛋白(bone morphogenetic protein，BMP)及造血调节分子等 [14] 。其中BMP可触发神经干细胞向神经元分化;CSF-1在中枢神经系统是一种生长因子;IL-11对造血细胞和非造血细胞有多种作用，在中枢神经系统，IL-11分布于齿状回颗粒细胞层、海马锥体细胞层、脊髓前角和侧角神经元。体外研究发现，IL-11能促进海马神经元前体细胞增殖，对神经功能的调节具有重要作用。因此，BMSC还能够通过其自身的合成与分泌功能促进神经组织的自我修复，改善神经功能。
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总之，骨髓间充质干细胞作为一种多潜能干细胞对中枢神经系统缺血损伤或外伤等造成的功能缺失治疗作用显著，具有与其它细胞来源无法比拟的优势:(1)获取方便，可从患者本人骨髓取材;(2)可在体外快速培养扩增，并定向诱导分化;(3)在宿主脑组织中可长期生存并进行整合;(4)避开了免疫排斥的难题;(5)可进行基因工程技术加工。因此，成人骨髓间充质干细胞是一种理想的细胞来源，为神经系统疾病的细胞和基因治疗提供了新的思路和广阔前景。
参考文献
1 Reynolds BA，Weiss S.Generation of neurons and astrocytes from isoˉlatedcells of the adult mammalian central nervous system.Science，1992，255(52):1707.
2 Gage FH.Mammalian neural stem cells.Science，2000，287(5457):1433.
, 百拇医药
3 Darwin J，Prockop.Marrow stromal cells as stem cells for nonˉhematopoietic tissues.Science，1997，276(4):71-75.
4 Azizi SA，Stokes D，Augelli BJ，et al.Engraftment and migration of human bone marrow stromal cells implanted in the brains of albino rats-similarities to astrocytes grafts.Proc Natl Acad Sci USA，1998，95:3908.
5 Woodbury D，Schwarz EJ，Prockop DJ.Adult rat and human bone marˉrow stromal cells differentiate into neurons.J Neuoscience Res，2000，61:364.
, 百拇医药
6 Colter DC，Class R，Digirolamo CM，et al.Rapid expansion of recyˉcling stem cells in cultures of plastic-adherent cells from human bone marrow.Proc Natl Acad Sci USA，2000，97(7):3213-3218.
7 Mahmood A，Lu D，Li Y，et al.Intracranial bone marrowtransplantation aftertraumatic brain injury improving functional outcome in adult rats.J Neurosurg，2001，94:589-595.
8 Li Y，MChen J，Chopp.Adult bone marrowtransplantation after stroke in adult rats.Cell Tranplant，2001，10:31-40.
, 百拇医药
9 Emily J，Schwarz，Guillermon M，et al.Multipotential marrow stromal cells transducerd to produce L-DOPA:Engraftment in arat of Parkinˉson disease.Human Gene Therapy，1999，10:2539.
10 Chen Jieli，Li Y，et al.Intracerebral transplantation of bone marrow withBDNF after MCAO in rat.Neuropharmacology，2000，39:711.
11 Chopp M，Zhang ZH，LiY，et al.Spinal cord injury in rat:treatment with bone marrow stromal cell transplantation.Neuroreport，2000，11:3001.
, 百拇医药
12 Mahmood A，Lu Dunyue，Wang L，et al.Treatment of traumatic braininjury in female rats with intravenous administration of bone marrow stromal cells.Neurosurgery，2001，49:1196.
13 Kopen GC，Prockop DJ，Phinney DC，et al.Marrow stromal cells miˉgrate throughout forebrain and cerebellum，and they differentiate into astrocytes after injection into neonatal mouse brains.Proc Natl Acad Sci USA，1999，96:10711.
14 Li Y，Chopp M，Chen J，et al.Intrastriatal transplantation of bone marrownonhematopoietic cells improves functional recovery after stroke in adult mice.J Cereb Blood FlowMetab，2000，20(9):1311-1319.
作者单位:210023辽宁省沈阳市第五人民医院神经外科
(收稿日期:2004-02-05)
(编辑黄 杰), http://www.100md.com(张东强)
关键词 骨髓间充质干细胞 中枢神经系统 诱导分化 细胞移植
【文献标识码】 A 【文章编号】 1684-2030(2004)03-0230-03
长期以来中枢神经系统(Central Nervous System，CNS)的损伤与再生一直是困扰人类健康的难题，也是科学家们致力于研究的焦点。曾经认为人脑内的神经细胞缺乏再生能力，如果遇到损伤，受损的神经细胞将会永远丧失，由胶质细胞充填。19世纪末至20世纪初，人们逐渐发现低等脊椎动物和两栖类的中枢和外周神经损伤后都能再生，而在哺乳动物中，断定只有外周神经系统(Peripheral nervous sysˉtem，PNS)损伤后可以再生，CNS则没有再生能力。然而随着近十余年对神经干细胞研究的逐步深入，这一传统认识现已被彻底打破。
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神经干细胞(Nerual stem cells，NSCs)的发现是在研究造血发生和神经发育的基础上开始的，于20世纪90年代初，Reynolds等 [1] 从成年小鼠脑纹状体分离出能在体外不断分裂增殖、具有多种分化潜能的细胞群，参照造血系统干细胞的性质，正式提出了NSCs的概念，它是一类多能干细胞，能长期自我更新(复制)，并具有分化成神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞的多潜能特性。Gage [2] 于2000年在《Science》上发表文章指出，神经干细胞通常具有:来源于神经系统能产生神经组织;有自我更新能力;能通过不对称细胞分裂产生除自我子代(仍为干细胞)以外的其他类型的细胞(前体细胞))。通过大量试验研究，目有NSCs的生物学特性可概括为:(1)能产生神经组织或起源于神经系统;(2)有增殖能力;(3)在整个生命过程中能自我维持、自我更新;(4)能通过扩增祖细胞而产生大量的后代;(5)具有向多细胞系分化的能力;(6)损伤或疾病能刺激干细胞分化。以往对于神经系统疾病的移植治疗，主要用胚胎神经干细胞治疗Parkinson病、缺血性疾病等，其不足包括组织来源缺乏、伦理学问题及免疫排斥等多方面问题。为避开胚胎来源NSCs的局限性，近年成人骨髓间质干细胞向神经细胞的分化及在神经修复中的作用，因其独有的优势，已成为NSCs的研究热点。
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1 历史回顾及研究意义
130年前，德国病理学家Cohnheim在研究伤口修复时，就提出骨髓中可能存在非造血组织的干细胞。直到20世纪70年代中期，Friedenstein等才首次报道，骨髓标本中小部分贴附细胞在培养过程中能够分化形成类似骨或软骨的集落 [3] 。后来的研究表明Friedenstein粗糙分离所得到的细胞是多能的，可分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞和成肌细胞。因此，骨髓基质中的这种多能细胞，由于能够分化成为多种中胚层来源的间质细胞，而被称为间充质干细胞(Mesenchymal Stem Cell，MSCs)。1998年Azizi等 [4] 将人类的骨髓基质细胞植入鼠的纹状体，发现大约20%的植入细胞发生迁移。移植细胞的迁移路径与已知的神经干细胞及星形胶质细胞的迁移路径相同，即从脑室下带沿着白质束迁移到皮层、纹状体、前脑和小脑等部位，未发现炎症和免疫反应，从而证明MSCs可用作自体移植治疗中枢神经系统疾病的细胞和基因治疗的载体。2000年Woodbury等的研究结果显示成年鼠和人的BMSCs能够分化为神经元 [5] 。人骨髓间充质干细胞(hBMSCs)能够分化为神经元样和神经胶质样细胞，其取材容易，体外可迅速培养、扩增，弥补了神经干细胞的诸多缺点，自体MSCs移植又避免了移植后的免疫排斥反应，因此BMSCs作为神经细胞的另一来源，用于神经系统损伤修复的细胞治疗，具有明显的临床应用价值。
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2 骨髓间充质干细胞的研究方法
2.1 骨髓间充质干细胞的分离 Friedenstein首先通过贴壁培养的方法分离得到MSCs，他们将全骨髓组织用塑料培养皿培养4h后弃末贴壁细胞，贴壁细胞外观呈多样性，经过2～4天的休眠期后迅速增殖，培养数代后形态趋于一致，呈纺锤形。目前多数实验室分离MSCs是基于此方法。新鲜骨髓内，造血干细胞所占比例较大，造血干细胞较难培养扩增，而非造血干细胞则易于分离扩增。原代培养2～3周后，大多数造血干细胞死亡，剩下的即为MSCs。Colter [6] 报道，MSCs在原代培养以低密度种植可形成单细胞克隆，并增殖迅速。细胞经过5天迟滞期，5天对数生长期后，进入静止期。高密度种植生长缓慢的原因与细胞间相互接触抑制或细胞分泌的因子作用有关。
2.2 骨髓间充质干细胞的诱导分化 MSCs在体外培养时，保持干细胞的特性自身不断地增殖，在不同诱导条件下能够向不同谱系分化。体外诱导神经细胞分化的试剂有:维甲酸(RA)、生长因子、抗氧化剂、脱甲基试剂、可增加细胞内cAMP的混合物和生理学上的神经诱导剂及头蛋白(noggin)等。已有许多实验室在体外条件下利用碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、表皮生长因子(EGF)、维甲酸(RA)、脑源性神经营养因子(BDNF)、睫状神经营养因子(CNTF)、甲状腺素3(T 3 )、胶质细胞系源神经营养因子(GDNF)等作为增殖及分化诱导因子，对MSCs进行增殖培养，分化诱导，并通过免疫细胞化学法进行细胞性质鉴定。结果证实MSCs在一定的培养条件下可以向神经元、神经胶质前体细胞及其终末细胞方向分化。将进行标记的MSCs及诱导后的神经元、星型胶质细胞、少突胶质细胞移植入脑损伤后功能缺失的动物模型上，已取得明显的治疗效果。
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2.3 干细胞的鉴定 骨髓间质来源的MSCs，形态成纤维样，可聚集成均匀的集落，流式细胞术分析表明分离的细胞群体表型单一，细胞表面蛋白如SH2、SH3、CD29、CD44、CD71、CD90、CD106、CD120a、CD124等呈阳性，但CD14、CD34和CD45造血谱系标记则呈阴性。体外由BMSC分化成的神经细胞很少表现出典型的成熟神经元或神经胶质细胞的形态，而应用免疫细胞化学技术可更准确、方便地鉴定各类培养细胞。可用于鉴定神经干细胞的特异性分子标志物有巢蛋白(nestin)、波形蛋白(vimentin)和musashil蛋白;鉴定神经元的标志物有神经元特异性烯醇化酶(NSE)、神经特异性核蛋白(NeuN)、中间神经丝(NF-m)、tau蛋白和一些微管蛋白(tubulin-β、MAP-2、TuJ-1);常用于鉴定星形胶质细胞的标志物是胶质纤维酸性蛋白(GFAP);鉴定少突胶质细胞的标志物有半乳糖苷酶(GalC)和碳酸苷酶Ⅱ(CAⅡ)。
3 骨髓间充质干细胞治疗中枢神经系统疾病的研究现状
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3.1 BMSCs移植 骨髓间充质干细胞具有自我更新和多向分化增殖潜能，已有研究表明，骨髓细胞是某些脑细胞如小胶质神经细胞和星形胶质细胞的前体细胞 [7] 。Chopp等 [8] 多次将BMSCs应用于脑外伤或脑缺血动物模型，发现hBMSCs约1%分化为神经元，5%～8%分化为神经胶质细胞，并明显促进神经功能恢复。Schwarz等 [9] 应用逆转录病毒携带酪氨酸羟化酶和鸟苷三磷酸水解酶Ⅰ，转染给大鼠和人骨髓间充质细胞，并将细胞移植到大鼠帕金森模型的纹状体，观察到细胞在移植的脑组织中存活至少87天，外源性基因能够表达的时间达9天。Chen [10] 将BMSCs和BDˉNF(脑源性神经生长因子)共同植入大鼠缺血模型的脑缺血边缘，在包括运动、感觉、反射和旋转的神经功能评分中，接受移植的小鼠功能明显改善。Chopp [11] 将MSCs植入脊髓损伤模型1周后的大鼠，发现在脊髓中有移植细胞表达神经蛋白标志，并有功能恢复。Mahmood [7，12] 将MSCs或全骨髓直接或经静脉途径植入大鼠创伤模型，14天或28天后神经功能明显改善，组织学检查移植细胞有小部分表达NeuN、GFAP。
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上述用于临床前的动物实验结果表明，MSCs移植无论是局部或静脉途径都能产生积极的治疗作用。近年来，人们不断地探索利用hBMSCs进行细胞治疗和基因治疗。只需通过局部麻醉，就可较容易地得到少量骨髓抽取物，而不影响人体的健康;而且将分离的hBMSCs在体外培养扩增和导入外源基因也相对方便。因此，hBMSCs在将来实际应用时就具有潜在的优势。首先，可以用体外培养扩增的MSCs，作为细胞移植的种子细胞，修复损伤的脑组织。前述的动物实验中已提及用体外培养扩增的MSCs来修复各种损伤，并且具有良好的效果。MSCs在体外培养过程中，可以保持未分化表型不断增殖，达到所需的数目，然后经诱导可定向分化为神经元样细胞等;而已分化的细胞来源有限，在体外培养时，增殖速度较慢，而且还存在去分化的问题。另外，MSCs可以很方便地通过抽取骨髓来得到，而不必通过手术从病人身上得到自身成熟细胞，避免了对病人 造成不必要的二次创伤。其次，可通过转基因的方法，将外源基因导入MSCs。可以将利于定向分化的生长因子基因转入MSCs，促进定向分化，加快体内神经组织修复的进程。然而在MSCs安全有效地用于临床之前，显然需要解决大量有关的MSCs的基础问题，比如组织相容性、优化定向分化条件以及分化的分子机制等等。
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3.2 BMSCs移植改善神经功能的机制 BMSCs移植后，可源源不断地进入脑组织，遍及全脑，包括大脑皮层、海马、丘脑、脑干和小脑，并分化成神经细胞，呈现中枢神经系统神经元的特征 [4，13] ，BMSC可能通过细胞替代弥补中枢神经系统疾病或损伤引起的神经功能缺损。同时，还可合成细胞外基质，包括Ⅰ型、Ⅳ型胶原蛋白(collagen)，纤维连接蛋白(fibronectin)和基底膜层粘蛋白(laminin of basement memˉbranes);分泌多种细胞因子，主要的有IL-7、IL-8、IL-11等白细胞介素及干细胞因子、神经营养因子、集落刺激因子(colony-stimulating-factor-1，CSF-1)，骨形成蛋白(bone morphogenetic protein，BMP)及造血调节分子等 [14] 。其中BMP可触发神经干细胞向神经元分化;CSF-1在中枢神经系统是一种生长因子;IL-11对造血细胞和非造血细胞有多种作用，在中枢神经系统，IL-11分布于齿状回颗粒细胞层、海马锥体细胞层、脊髓前角和侧角神经元。体外研究发现，IL-11能促进海马神经元前体细胞增殖，对神经功能的调节具有重要作用。因此，BMSC还能够通过其自身的合成与分泌功能促进神经组织的自我修复，改善神经功能。
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参考文献
1 Reynolds BA，Weiss S.Generation of neurons and astrocytes from isoˉlatedcells of the adult mammalian central nervous system.Science，1992，255(52):1707.
2 Gage FH.Mammalian neural stem cells.Science，2000，287(5457):1433.
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6 Colter DC，Class R，Digirolamo CM，et al.Rapid expansion of recyˉcling stem cells in cultures of plastic-adherent cells from human bone marrow.Proc Natl Acad Sci USA，2000，97(7):3213-3218.
7 Mahmood A，Lu D，Li Y，et al.Intracranial bone marrowtransplantation aftertraumatic brain injury improving functional outcome in adult rats.J Neurosurg，2001，94:589-595.
8 Li Y，MChen J，Chopp.Adult bone marrowtransplantation after stroke in adult rats.Cell Tranplant，2001，10:31-40.
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9 Emily J，Schwarz，Guillermon M，et al.Multipotential marrow stromal cells transducerd to produce L-DOPA:Engraftment in arat of Parkinˉson disease.Human Gene Therapy，1999，10:2539.
10 Chen Jieli，Li Y，et al.Intracerebral transplantation of bone marrow withBDNF after MCAO in rat.Neuropharmacology，2000，39:711.
11 Chopp M，Zhang ZH，LiY，et al.Spinal cord injury in rat:treatment with bone marrow stromal cell transplantation.Neuroreport，2000，11:3001.
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12 Mahmood A，Lu Dunyue，Wang L，et al.Treatment of traumatic braininjury in female rats with intravenous administration of bone marrow stromal cells.Neurosurgery，2001，49:1196.
13 Kopen GC，Prockop DJ，Phinney DC，et al.Marrow stromal cells miˉgrate throughout forebrain and cerebellum，and they differentiate into astrocytes after injection into neonatal mouse brains.Proc Natl Acad Sci USA，1999，96:10711.
14 Li Y，Chopp M，Chen J，et al.Intrastriatal transplantation of bone marrownonhematopoietic cells improves functional recovery after stroke in adult mice.J Cereb Blood FlowMetab，2000，20(9):1311-1319.
作者单位:210023辽宁省沈阳市第五人民医院神经外科
(收稿日期:2004-02-05)
(编辑黄 杰), http://www.100md.com(张东强)