神经干细胞移植治疗脊髓损伤的研究进展

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脊髓损伤(SCI)是一种严重的中枢神经系统创伤性疾病，年发病率(10.4～83)/100万，其治疗一直是世界性的难题。药物、手术等治疗方式均不能从根本上解决神经再生的问题，近年来，具有自我**能力和多向分化潜能的神经干细胞(NSCs)成为研究的焦点，有望为SCI的治疗带来新的希望。现就NSCs移植在脊髓损伤治疗中的应用做一综述。

神经干细胞的生物学特性

神经干细胞是一类具有自我更新能力的多潜能干细胞，主要向神经系统方向分化，如神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞等。胚胎期和成人中枢神经系统均发现有神经干细胞，其存在于特殊的niches中(包括与NSCs相邻的细胞、细胞基质等，为干细胞生存、自我更新及分化提供了相对稳定的微环境)，常见部位有前脑的室管膜下区、海马齿状回和脊髓中央管室管膜区等。神经干细胞因其特有的生物学特性，在细胞移植中具有广阔的应用前景。然而，根据分离部位的不同，神经干细胞可分为不同亚型，不同亚型间的增殖和分化能力存在差异。

胎脑和成体中枢来源的神经干细胞在应用时存在伦理学争议，为解决这一问题的困扰，研究者利用细胞重编程或化学诱导等方法从其他细胞间接获得了神经干细胞，常见的来源有胚胎干细胞、人诱导多潜能干细胞和永生化细胞系。

神经干细胞移植治疗脊髓损伤

神经干细胞移植治疗脊髓损伤的可能机制

脊髓损伤后除骨折、压迫等原发损伤外，还可因缺血、缺氧、活性氧释放造成继发损害，导致脊髓结构损伤、神经元坏死、轴突中断及脱髓鞘等。在损伤后期，胶质瘢痕形成及再生抑制因子表达等微环境改变造成损伤后神经再生困难。神经干细胞移植后可分化为神经元，填补、替代损伤部位，并形成神经突触，重建神经回路；其分化产生少突胶质细胞，促进新生的神经纤维和残存脱髓鞘纤维髓鞘化，恢复神经纤维的完整性；此外，移植的神经干细胞还可通过以下方式对脊髓损伤的恢复产生积极作用:分泌多种神经营养因子，改善脊髓局部微环境，促进神经再生；产生细胞外基质，填充损伤后遗留空腔，为神经再生提供支持物；改善局部免疫状态，减少继发损伤。

移植时机

脊髓损伤的急性期，损伤部位出现急性炎症反应，有神经毒性的炎症因子大量分泌，常导致移植的神经干细胞死亡或向胶质细胞分化，该阶段约持续7～9d。急性期后，神经组织处于修复阶段，利于移植细胞的存活与分化，因此目前提倡延迟移植，即急性期后移植。研究认为脊髓损伤后的1～2周为细胞移植的窗口期，该阶段移植能取得最佳的移植效果。

移植方式

神经干细胞单独移植  近年来，一些研究将不同来源的神经干细胞直接用于脊髓损伤的移植，结果提示对神经的再生产生了一定的有益影响。Liang等从自然流产胎儿皮层中获得人神经干细胞，体外扩增后植入胸段脊髓完全横断的小鼠体内，组织病理结果显示皮质脊髓束纤维显著再生并重新形成突触连接，小鼠的后肢运动功能恢复良好。Fujimoto等将iPS来源的神经干细胞植入脊髓损伤模型后，其分化为神经元并形成突触连接，与体内神经系统整合促进小鼠后肢功能的恢复。

基因修饰后移植  为改善不利于再生的微环境，一些学者对拟移植的神经干细胞进行基因修饰，可以促进神经功能的恢复。目前常用的修饰基因主要是神经营养因子(NTF)。Blesch等将神经营养素－3基因修饰的神经干细胞移植入大鼠脊髓损伤模型中，2周后发现基因修饰组有大量的感觉神经投射形成，并且60%分化为神经元，3%分化为胶质细胞。Lian等将EPO增强子和RTP801启动子与血管内皮生长因子(VEGF)基因融合后转入小鼠神经干细胞，该细胞在缺氧环境中表达VEGF，而VEGF具有神经保护和促进神经生长的作用，因此在脊髓损伤的模型中大大提高了移植细胞的生存率。

联合其他种类细胞移植  由于局部组织损伤、血供不良、营养因子缺乏，干细胞植入损伤脊髓后只有少部分存活，且神经分化率低。针对这一问题，部分学者对神经干细胞联合其他种类细胞移植进行了探索。Niapour等将人胚胎干细胞来源的神经前体细胞联合雪旺细胞植入鼠脊髓损伤模型，共移植组BBB功能评分明显优于单独移植组，5周后免疫荧光染色提示其增殖减少，但神经分化率显著提高。神经干细胞具有分化为神经元、神经胶质细胞的潜能，而嗅鞘细胞可促进轴突跨越胶质瘢痕，促进功能恢复，Wang等将这两种细胞联合移植入大鼠脊髓损伤模型中，发现联合移植组下肢功能恢复显著优于单独移植组，组织学和免疫荧光染色提示新生的神经纤维跨越了损伤区域等。

联合生物制剂、支架材料等综合移植  脊髓损伤后期瘢痕形成是阻碍神经再生的最主要因素，软骨素黏蛋白(CSPG)作为神经胶质瘢痕的构成物，在脊髓损伤后强烈表达，是***内神经干细胞移植的抑制剂。Kegami等用软骨素酶联合神经干细胞移植，发现软骨素酶可通过减少胶质瘢痕抑制作用促进神经干细胞在体内的迁移、整合。NogoA是一类主要位于中枢神经系统髓鞘膜上的神经突起生长抑制因子，它通过与细胞表面的NgR结合传递抑制性信号。

Xu等在鼠脊髓损伤1周后接种NgR疫苗，并于8周后移植用绿色荧光蛋白标记的神经干细胞，其神经功能恢复优于单独移植组，且可诱导内源性神经干细胞的迁移、分化。为减少脊髓空洞和瘢痕的形成，研究者还采用支架材料置入损伤部位，提供神经干细胞附着空间，并引导轴突的再生和延伸。

问题与展望

越来越多的研究表明，神经干细胞移植可显著促进脊髓损伤神经功能的恢复。然而，具体机制尚未阐明，且目前的研究结果多来源于动物，由于物种间的差异，其与人类脊髓损伤的病理和修复机制不尽相同。近年来，神经干细胞移植的临床研究也陆续展开。随着研究的不断深入，脊髓损伤的治疗已取得令人鼓舞的成绩。但总体来讲，神经干细胞移植治疗脊髓损伤仍有很多问题尚待解决:(1)目前尚无神经干细胞理想的来源；(2)神经干细胞移植后的长期存活及表型稳定不容乐观；(3)移植细胞的免疫排斥及安全性问题。如何诱导内源性神经干细胞的迁移、分化以修复损伤的脊髓也是现今研究的方向之一，相信随着神经干细胞基础理论的完善和发展，脊髓损伤的治疗一定会取得突破性进展。

来源：中国矫形外科杂志2015年9月第23卷第18期

l****8

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