细胞移植治疗脊髓损伤的研究进展

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脊髓损伤(SCI)是一种严重的神经系统损伤，是致残的主要原因之一。但目前依然缺乏行之有效的治疗措施。以往SCI的治疗主要集中在药物治疗、手术干预等方面，近些年来细胞移植治疗SCI逐渐成为主要的研究方向之一。本文就细胞移植修复SCI的研究进展进行综述，以期为临床上进一步治疗SCI提供新的理论依据。

干细胞

干细胞(stemcell)是一类具有自我更新能力和多向分化潜能的非特异性细胞，在一定条件下，干细胞可以分化为不同形态、功能的细胞。研究证实干细胞能够在SCI动物模型的脊髓内存活、迁移，在促进脊髓修复和神经功能恢复中发挥重要作用，近年来备受关注。

骨髓间充质干细胞

骨髓间充质干细胞(BMSCs)是来源于发育早期中胚层的一类多能干细胞。在一定的环境诱导下可以分化为神经元、心肌细胞、成骨细胞等多种细胞，并且可以在中枢神经组织里迁移和整合，参与神经损伤修复，现已广泛应用于SCI的实验研究之中。目前，大量实验证实BMSCs经腰椎穿刺、动脉移植等多种方法可以促进SCI后神经功能恢复。有学者通过实验证明，异体人的BMSCs治疗SCI患者安全有效，并采用腰椎穿刺的方法将BMSCs移植到损伤部位，特别适合于慢性SCI患者。王晶等研究结果表明，经肋间动脉移植BMSC可明显促进SCI家兔受损神经轴突再生，有效抑制胶质瘢痕形成，进而加速脊髓功能恢复。

但是，有学者认为单纯进行BMSCs移植对受损脊髓组织的修复作用并不理想，需结合其他手段进一步提高疗效。因此，BMSCs联合多种方式治疗SCI的实验研究愈来愈受到重视。Ding等研究BMSCs和电针治疗受损脊髓轴突再生的潜在机制，提出脊髓功能的恢复是由于下调纤维酸性蛋白和硫酸软骨素蛋白多糖蛋白质的表达，进而阻止轴突变性，改善神经轴突再生。有研究表明，高压氧能促进内、外源性BMSCs存活，加快其向神经元分化，并诱导BMSCs向脊髓受损区域迁移。王枫采用BMSCs细胞移植及高压氧治疗SCI大鼠，发现经过9周治疗后，BMSCs组及治疗组大鼠后肢运动功能均显著优于对照组，并且提示BMSCs移植与高压氧联用对治疗SCI具有协同疗效。

神经干细胞

神经干细胞(NSCs)是指一类具有分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞能力的细胞群，现已大量应用于神经退行性疾病的研究。NSCs以其增殖能力强、免疫原性低、利于基因调控等特点被广泛应用。NSCs主要通过改善脊髓局部微环境并启动再生相关基因的顺序表达发挥作用，同时产生细胞外基质，填充SCI后遗留空腔，为再生的轴突提供支持物，从而保持神经纤维功能的完整性。

Cusimano等将NSCs移植入SCI大鼠体内，结果发现在损伤后3周，移植NSCs可以促进大鼠脊髓功能恢复。植入的NSCs保持未分化状态，可以长期在损伤部位存活，而且可以逃避巨噬细胞的吞噬。He等将NSCs移植到大鼠SCI模型中，发现植入的NSCs大量表达BDNF，明显促进大鼠感觉和运动功能的恢复，BDA顺行示踪显示再生的皮质脊髓束通过损伤区域。

目前，NSCs修复SCI的实验研究主要分为外源性NSCs移植和诱导内源性NSCs发生两种方法，前者一直是主要的研究手段，此法通过促进移植到损伤脊髓中的NSCs向神经元分化，从而达到重建神经通路、促进脊髓神经修复的作用。但是，大量实验研究显示，移植到脊髓中的NSCs最终绝大部分分化成星型胶质细胞并形成瘢痕，而神经生发的比例较低。脊髓本身即存在一定数量的内源性NSCs，然而数量较少，能够获得功能恢复的机会十分有限。但是，由于内源性NSCs可以规避外源性NSCs移植中无法避免的来源限制、排斥反应及临床应用困难等特点，近年来逐渐受到重视。现认为外源性NSCs移植本质上最总是通过内环境的改善而促进内源NSCs的神经生发，进而达到修复效果。

脂肪间充质干细胞

随着研究的不断深入，脂肪间充质干细胞(ADSCs)作为干细胞研究领域中的一类重要细胞，其对于SCI治疗的作用受到广泛关注。ADSCs来源于中胚层，在体外呈现出成纤维细胞状生长方式，形态表现为梭形。随后的研究进一步证实该类细胞在不同的诱导条件下可分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞等，并命名为ADSCs，其具有以下优势:(1)易转染，稳定性好，存活率高；(2)在体外经适当诱导后能分化为神经元样细胞，且向神经元分化的能力优于BMSCs。

在安全性方面，Ra等采用不同剂量的ADSCs经尾静脉移植入大鼠体内，观察13周后发现，即使是最高的移植细胞量2.5×108/kg，所有大鼠均无明显不良反应，组织学检查也未发现明显移植相关改变。然后，Ra等对8例病程1年以上的男性SCI患者进行临床试验，从静脉途径移植4×108个自体ADSCs并进行随访。结果表明，移植12周后患者的生命体征及实验室检查均未见异常。虽然Ra等的报道在一定程度上说明ADSCs移植的安全性和有效性，但不同个体来源的细胞增殖、分化潜能并不一致，尚需远期随访并进一步验证。

脐带间充质干细胞

近年来，以脐带间充质干细胞(hUCMSCs)为代表的细胞移植研究在SCI领域取得一定进展，为SCI的治疗带来曙光。研究证实移植后的hUCMSCs可向神经元、少突胶质细胞及星形胶质细胞分化，对SCI产生修复作用。

Hu等将hUCMSCs植入大鼠中，结果显示移植的细胞能在大鼠体内存活，并可以发生短距离迁移，细胞移植组大鼠后肢运动功能显著恢复。Schira等研究同样证实通过移植hUCMSCs大鼠脊髓功能明显恢复，具有良好的临床效果。Lee等还发现移植的hUCMSCs可以促进轴突的再髓鞘化和轴突功能的恢复。hUCMSCs修复SCI的机制可能与增加突触联系，填充缺失的神经组织，分泌具有保护作用的营养因子等有关。

但是由于SCI后局部损伤部位形成脊髓空洞，从而影响自身神经元和移植细胞生存的微环境，不利于轴突的生长和延伸，同时损伤局部存在抑制轴突再生的因素如Nogo、MAG等，这些因素导致hUCMSCs移植后存活率低，分化成神经样细胞数量少，进而影响细胞移植治疗SCI的效果。因此，联合应用其他方法治疗SCI是hUCMSCs移植研究的新方向。

雪旺细胞

雪旺细胞(SCs)是外周神经的鞘细胞，在外周神经受损后的修复过程中起着重要作用。近年来SCs移植已被广泛应用于SCI后促进神经再生和功能恢复。SCI后移植的SCs可以为轴突生长提供微环境，促进轴突再生，使受损神经元再髓鞘化从而促进脊髓功能恢复。Kiguchi等发现体内的周围神经受到损伤后，炎性反应吸引巨噬细胞，进而**SCs分泌大量神经营养因子。体外实验表明，SCs能够分泌神经营养素－3、睫状神经生长因子、成纤维细胞生长因子等，进而促进神经元分化、轴突再生，减少SCI后局部瘢痕形成。由于SCI后的病理过程非常复杂，损伤后的修复也涉及诸多方面，只干涉其中的某一个环节，常难以取得满意的治疗效果。

少突胶质细胞

SCI后的功能康复一直是困扰医学界的一个难题，大量体内外实验证实，SCI患者普遍伴随着轴突脱髓鞘病理改变。然而，在其过程中少突胶质细胞(OLs)扮演着重要角色，对保护轴突的功能和再髓鞘化有积极作用。

OLs由少突胶质前体细胞经过迁移、分化形成，是中枢神经系统唯一能够形成髓鞘的细胞。OLs不仅产生髓鞘包绕轴突，同时还可分泌多种营养因子维持轴突正常功能。SCI过程中伴随着大量OLs死亡，进而直接导致有髓神经纤维失去正常的电传导作用，引起脊髓的上下传导功能减弱甚至丧失，最终使机体感觉及运功能受损。因此，不少学者认为OLs轴突脱髓鞘改变有可能成为潜在的治疗SCI靶点。国外Scheikl等证实，通过植入OLs，可改善轴突髓鞘化，发挥残留神经纤维的作用，有助于损伤脊髓神经功能的恢复。然而，OLs修复SCI的具体机制尚不清楚。

嗅鞘细胞

嗅鞘细胞(OEGs)是一种在功能上介于SCs和OLs之间的特殊胶质细胞，具有营养神经、抑制瘢痕形成及促进髓鞘再生等作用，而且具有较强的迁移特性，可为轴突生长提供适宜的微环境，使其成为SCI修复的理想细胞之一。Masqutova等将OEGs植入SCI大鼠体内，评估轴突髓鞘再生及运动功能恢复情况，BBB评分结果显示从移植后3周开始，大鼠的运动功能逐步恢复。免疫组织化学染色结果显示移植4周后在损伤部位仍可检测到OEGs，这些细胞从植入部位向头尾端迁移，最远迁移距离达6mm，并且植入的OEGs参与轴突髓鞘的再生。

同时，研究证实，OEGs联合基因工程、组织工程及其他细胞移植疗法等技术，其治疗效果比单纯OEGs移植更为理想。Wang等将OEGs与NSCs联合植入SCI大鼠体内，结果发现移植12周后联合移植组的大鼠后肢运动功能显著恢复，明显强于其他治疗组。NF－200免疫组化染色显示再生轴突通过SCI区域，OEGs与NSCs相互协同共同促进轴突再生。

研究与展望

综上所述，SCI是一个多分子、多细胞共同参与的过程，具体机制尚不清楚。目前，细胞移植治疗在SCI修复方面研究最多，并且已取得一定成果。但是，不同种类的细胞，在取材、定向分化效率、分化稳定性等方面存在诸多问题，迄今为止仍缺乏一种标准优化方案。因此，应进一步加强基础研究，探索合适的细胞来源，优化诱导方案，解决细胞移植途径定向分化及分子机制等关键问题。随着生命技术、生物材料领域的快速发展，细胞移植、基因修饰与神经营养因子调节技术的结合，有望给SCI患者带来新的希望。

来源：中国矫形外科杂志2015年3月第23卷第6期