神经干细胞移植在脊髓损伤修复中的应用进展(1)
中图分类号：R392.4
文献标识码：A
文章编号：1672—1349(2007)05 0431—04
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，如何恢复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的治疗提供了新的方法。
1 神经干细胞研究现状
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1.1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、少突胶质细胞的能力，能自我更新，通过不对称分裂产生除自身以外的其他细胞，并足以提供大量脑组织细胞的干细胞。其生物学特性有5方面。①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)有非常密切的关系；②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殊趋化作用；③迁移性：NSCs移植后，其细胞的密度从注射区向周围逐渐减少；④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；⑤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理想的移植材料。
1.2神经干细胞移植治疗脊髓损伤的可行性NSCs的作用有：①NSCs分化后产生的神经元可释放多种神经递质并参与电生理传导；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与血脑屏障的建立并分泌某些神经营养囚子。NSCs能改善脊髓局部微环境并启动再生相关基因的顺序表达，使损伤轴突开始再生，它们同时产生多种ECM，填充脊髓损伤后遗留的空洞，为再生轴突提供支持物，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；②补充外伤后缺失的神经元和胶质细胞；③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。
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1.3神经干细胞的移植来源 Gage发现神经干细胞来源主要有以下5方面。①胚胎组织来源NSCs：包括胚胎脑组织来源和胚胎干细胞来源；②成体组织来源NSCs：包括从出生到成年期脑组织的广泛区域；③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；①原代细胞培养：原代细胞培养即从脑内特定的部位分离出NSCs，并在体外合适的条件下培养，可直接用于神经细胞移植。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；⑤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，改变细胞的表型，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。目前国内基础研究用的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，多采用人脐血来源的干细胞，其具有来源充分、采集方便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能力、病毒感染机会较少等优点。
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1.4神经干细胞的移植途径 NSCs采用细胞悬液移植。移植方法可以分为：①将小神经球消化成单细胞悬液，采用立体定向的方法移植到病变部位；②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，发现移植细胞可以穿过室管膜上皮，并迁移到梗死灶周围。但无论是静脉或是侧腑室细胞移植法，都依赖于NSCs向病变部位的迁移，所以报道虽认为有效，还没有可靠的、定量的研究证实大多数细胞能最终到达病灶而发挥作用。特别是静脉内注射法，迄今还没有任何依据证实NSCs通过何种机制持异性识别脑血管。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研究。如果用于临床，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。
1.5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。如果选择恢复期，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，因此动物实验证明移植的最佳时机应该是损伤后1周～2周，代广辉等研究兔脊髓损伤后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理想，可使NSCs在宿主体内长期存活、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。但考虑人与动物区别，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。
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2 神经干细胞治疗脊髓损伤的研究现状
2.1 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，发现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。这证明了NSCs的特性，且能促进肢体运动功能的恢复。李立新等研究NSCs治疗SCI鼠髓鞘结构的修复作用机制时，发现NSCs能明显增强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。李成仁等探讨NSCs移植在恢复SCI传导功能的机制时，用CESP和HRP逆行示踪技术观察大鼠SCI传导功能恢复情况，发现NSCs组的CESP有所恢复但潜伏期较长。王岩峰等在探讨NSCs移植促进SCI修复的机制时，应用RT-PCR法观察NSCs移植后，大鼠脊髓损伤区胶质细胞DNF和GAP-43基因表达的变化。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。发现NSCs组能明显上调BDNF mRNA，并促进GAP-43mRNA的表达，能改变脊髓损伤区的做环境。刘嫒等也应用RT—PCR法及胆碱酯酶染色的方法，证明了NSCs能较好地恢复轴突运输功能并对下肢运动终板有一定的保护作用，在实现了神经元和靶器官突触连接中起到一定
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文章编号：1672—1349(2007)05 0431—04
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，如何恢复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的治疗提供了新的方法。
1 神经干细胞研究现状
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1.1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、少突胶质细胞的能力，能自我更新，通过不对称分裂产生除自身以外的其他细胞，并足以提供大量脑组织细胞的干细胞。其生物学特性有5方面。①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)有非常密切的关系；②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殊趋化作用；③迁移性：NSCs移植后，其细胞的密度从注射区向周围逐渐减少；④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；⑤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理想的移植材料。
1.2神经干细胞移植治疗脊髓损伤的可行性NSCs的作用有：①NSCs分化后产生的神经元可释放多种神经递质并参与电生理传导；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与血脑屏障的建立并分泌某些神经营养囚子。NSCs能改善脊髓局部微环境并启动再生相关基因的顺序表达，使损伤轴突开始再生，它们同时产生多种ECM，填充脊髓损伤后遗留的空洞，为再生轴突提供支持物，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；②补充外伤后缺失的神经元和胶质细胞；③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。
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1.3神经干细胞的移植来源 Gage发现神经干细胞来源主要有以下5方面。①胚胎组织来源NSCs：包括胚胎脑组织来源和胚胎干细胞来源；②成体组织来源NSCs：包括从出生到成年期脑组织的广泛区域；③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；①原代细胞培养：原代细胞培养即从脑内特定的部位分离出NSCs，并在体外合适的条件下培养，可直接用于神经细胞移植。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；⑤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，改变细胞的表型，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。目前国内基础研究用的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，多采用人脐血来源的干细胞，其具有来源充分、采集方便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能力、病毒感染机会较少等优点。
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1.4神经干细胞的移植途径 NSCs采用细胞悬液移植。移植方法可以分为：①将小神经球消化成单细胞悬液，采用立体定向的方法移植到病变部位；②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，发现移植细胞可以穿过室管膜上皮，并迁移到梗死灶周围。但无论是静脉或是侧腑室细胞移植法，都依赖于NSCs向病变部位的迁移，所以报道虽认为有效，还没有可靠的、定量的研究证实大多数细胞能最终到达病灶而发挥作用。特别是静脉内注射法，迄今还没有任何依据证实NSCs通过何种机制持异性识别脑血管。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研究。如果用于临床，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。
1.5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。如果选择恢复期，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，因此动物实验证明移植的最佳时机应该是损伤后1周～2周，代广辉等研究兔脊髓损伤后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理想，可使NSCs在宿主体内长期存活、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。但考虑人与动物区别，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。
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2.1 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，发现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。这证明了NSCs的特性，且能促进肢体运动功能的恢复。李立新等研究NSCs治疗SCI鼠髓鞘结构的修复作用机制时，发现NSCs能明显增强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。李成仁等探讨NSCs移植在恢复SCI传导功能的机制时，用CESP和HRP逆行示踪技术观察大鼠SCI传导功能恢复情况，发现NSCs组的CESP有所恢复但潜伏期较长。王岩峰等在探讨NSCs移植促进SCI修复的机制时，应用RT-PCR法观察NSCs移植后，大鼠脊髓损伤区胶质细胞DNF和GAP-43基因表达的变化。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。发现NSCs组能明显上调BDNF mRNA，并促进GAP-43mRNA的表达，能改变脊髓损伤区的做环境。刘嫒等也应用RT—PCR法及胆碱酯酶染色的方法，证明了NSCs能较好地恢复轴突运输功能并对下肢运动终板有一定的保护作用，在实现了神经元和靶器官突触连接中起到一定
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