脊髓损伤综述

综述骨髓基质细胞移植修复脊髓损伤研究进展脊髓损伤(spinal cord injury, SCI)是脊柱损伤的严重并发症,其治疗一直是临床工作中困扰人们的难题。

据我国国家生产安全委员会的初步统计,我国每年因生产事故所造成的SCI患者就达5~6万人,因交通事故造成的SCI患者更多达7~8万人。

据估计,我国SCI患者已达百万[1]。

因此，对SCI的治疗研究具有极其重要的意义和价值，然而国内外治疗SCI的药物和外科手术均未取得令人满意的临床疗效,给患者、家庭和社会带来巨大的负担。

近年来随着基础研究的发展，许多新方法、新策略已经开始用于脊髓损伤修复。

骨髓基质细胞（marrow stromal cells，MSCs）是一种骨髓中存在的非造血实质干细胞，它不仅能分化成中胚层的成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞等，还有向神经外胚层细胞分化的能力，在一定条件下体外培养、扩增还可被诱导分化成为神经细胞样细胞和胶质细胞样细胞，于是又称其为间充质干细胞。

动物实验表明：1、骨髓基质细胞可在脊髓全横断处存活,向两端迁移,神经元特性性烯醇化酶(neuron specific enolase,NSE)、胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acid protein,GFAP)免疫组织化学显示:部分移植细胞呈NSE、GFAP阳性，且NSE阳性数>GFAP阳性数,表明骨髓基质细胞可在损伤处分化为神经元及胶质细胞。

3、神经丝蛋白(neurofilament,NF)免疫组织化学显示:实验组可见连续、束状的NF阳性纤维长入并通过移植区,而对照组NF阳性纤维呈点状或串珠状,表明移植骨髓基质细胞有利于神经纤维的再生及通过脊髓损伤处[2]。

动物实验研究取得令人欣喜的结果，但用于临床治疗尚处于探索阶段。

研究MSCs 移植在SCI 中的作用机制能够为临床治疗提供更准确可靠的方案，本文拟对此研究进展作一综述。

1 骨髓基质细胞的生物学特征1.1骨髓基质细胞体外培养、增殖体外培养的MSCs 不仅在形态上与神经元相似，而且表达神经细胞特异性蛋白，为MSCs 的体内移植奠定了实验基础。

Kamishima 等[3]报道，犬BMSCs 在无血清培养基中形成球形细胞团，在形态和表型上与神经球相似，并表达神经细胞（ss Capital SHA，Cylillin-tubulin）和胶质细胞(GFAP，A2B5 和CNPase)的标志物，提示犬的MSCs 可被诱导分化成为具有神经祖细胞特征的细胞。

骨髓基质细胞在体外培养时有较强的增殖能力, 并且扩增后的细胞能保持原有细胞正常的核型和端粒酶活性[4] 。

1.2骨髓基质细胞的表面标志物及其鉴定骨髓基质细胞不具备典型的形态特征, 从蛋白表达水平上也没有独特的已知表面标志物。

目前较公认的骨髓基层细胞标志是缺乏CD34, CD45 和 CD116 等造血干细胞标志、而表达CD90, CD71 及 CD44 等标志的细胞群。

但仍存在争议，所以骨髓基质细胞的鉴定仍是目前的难点之一。

到目前为止, 鉴定神经元的主要方法还是依据观察细胞的形态和免疫组化染色。

2、脊髓损伤修复的策略H. Okano等指出，脊髓神经损伤修复重建策略可以归纳为两点：（1）激活内源性神经干细胞（2）细胞移植治疗[5]。

脊髓损伤的修复，修复的目标不是损伤节段的神经细胞，而是传导中断的长束及其远端瘫痪肢体的功能有所恢复，修复损伤脊髓的关键是提供轴突生长的通道，这是因为促进轴突生长的诸多因子及抑制因素都已研究出来，轴突在脊髓内能够生长，但生长的轴突并未能穿过断端瘢痕到达远端，获得运动功能恢复。

在此条件下，只有提供了轴突生长的通道，才能希望修复损伤脊髓，在运动功能恢复上取得进展[6]。

可见，对 SCI 的研究目前主要集中于如何突破轴突再生的难题，这一研究的三个主要目标是：（1）诱导并加强轴突的再生和延长；（2）引导再生的轴突与靶器官再连接；（3）重建神经通路。

3、骨髓基质细胞修复脊髓损伤的优势近年来骨髓基质细胞越来越受到关注。

由于骨髓基质细胞可取自自体骨髓, 取材方便, 简单的骨髓穿刺即可获得, 接受治疗的患者痛苦小, 并且来源于自体, 由它诱导而来的组织在进行移植时不存在组织配型及免疫排斥等问题,而且BMSCs在体内及体外一定条件下可定向分化为神经元和胶质细胞,并在体内能像神经干细胞一样迁移至脊髓并进行整合[7]。

因其具有取材方便，扩增迅速，多向分化，易与脊髓组织整合等优点故骨髓基质细胞在研究脊髓损伤修复方面具有强大优势。

Himes 等[8]用高流量方法扩增 BMSCs 后提纯，并通过静脉注射方式将 BMSCs 植入脊髓损伤的小鼠体内，2 周后小鼠的 BBB评分明显提高，温度觉及行走功能明显恢复。

董锋等[9]应用大鼠MSCs 静脉注射移植对脊髓损伤 SCI 后脑源性神经营养因子、神经生长因子表达的影响, 结论显示脊髓损伤后损伤脊髓局部的脑源性神经营养因子、神经生长因子表达增加,这可能是促进大鼠神经结构及神经功能恢复的因素之一。

细胞凋亡是SCI 后功能缺失的重要原因之一，骨髓细胞的移植可通过影响细胞凋亡信号途径而减少神经细胞凋亡，发挥神经保护作用，Isele 等[10]采用BMSCs 条件培养基（conditioned medium，CM）作用于胚胎鼠神经元，免疫印迹分析显示CM 能够加强神经元Erk 1 ／ 2 和Akt 的磷酸化作用，。

Lu 等[11]将转染脑源性神经营养因子（brain –derived neurotrophic factor，BDNF）基因的BMSCs 移植后，BDNF 过度表达并显著增加宿主轴索的生长范围，增加5-HT 能、蓝斑脊髓传导路径以及后柱感觉神经纤维的生长。

Ronsyn 等[12]采用质粒转染方法建立了表达EGFP、NT-3和NT3-EGFP 的三个人BMSCs 细胞（hBMSC）系，移植给适度免疫抑制的大鼠后发现，hBMSC-EGFP 可长期存活达3 周以上。

移植后1—7d，各时间点均能检测到hBMSC-EGFP 细胞表达EGFP 基因及其蛋白，但未能检测到hBMSC-NT3 细胞表达NT-3 mRNA 和hBMSC-NT3-EGFP 细胞表达EGFP蛋白。

hBMSC-NT3-EGFP 细胞皮下移植或在体外培养2 周后再次移植，则EGFP 蛋白表达增加。

以上实验表明基因修饰的BMSCs 在移植后可在脊髓内存活，并可作为细胞载体表达转染基因及蛋白，促进轴索生长和功能恢复。

Shi 等[13]将BMSCs 在体外培养扩增并用BrdU 标记，采用鞘内注射的方法分别于损伤后2h、24h、48h 移植到缺血性脊髓损伤的兔体内，实验结果示鞘内注射BMSCs 能促进宿主脊髓的血管再生，从而促进缺血性损伤脊髓的功能恢复。

4、骨髓基质细胞置入的最佳时机由于SCI后脊髓灰质及白质会相继出现坏死、脊髓动脉栓塞、静脉瘀血、脊髓水肿等一系列病理反应,并且在24 h达到高峰,数天之内损伤脊髓处便可出现广泛坏死,同时伴有大量巨噬细胞浸润和严重的炎症反应,钙通道障碍和病理性自由基增加,此时脊髓的病理环境不利于BMSCs的存活和分化。

而在损伤12~14 d后,损伤脊髓内可出现囊肿、胶质细胞大量增生、瘢痕形成,严重破坏了脊髓的完整性,阻碍神经细胞再生和通过,形成了阻碍神经纤维再生的瘢痕组织。

因此, BMSCs 移植的最佳时间为SCI后第9 d左右,这时的微环境比较适合BMSCs的生长和分化[14, 15]。

5、骨髓基质细胞移植后效果追踪骨髓基质细胞针对其所处的不同的外界环境会选择性表达不同的形态和表型，通过产生相关神经因子来保护神经元细胞，并通过延长轴索来重建受伤的中枢神经系统的神经回路。

使用光学成像技术，可以在无创条件下追踪移植入人体的的骨髓基质细胞，在移植完成后8周左右。

功能显像如正电子发射功能成像断层扫描（PET）有评估BMSC 移植有效作用的潜能[16]。

6、小结骨髓基质细胞在一定条件下体外培养、扩增，定向分化为神经元和胶质细胞,并在体内能像神经干细胞一样迁移至脊髓并进行整合，基因修饰的骨髓基质细胞在移植后可作为细胞载体表达转染基因及蛋白，促进轴索生长，另外骨髓基质细胞还可以促进血管的生长，有利于损伤个体的功能恢复，从而治疗脊髓损伤。

目前的研究虽取得了一定的成果但大多数数据是从动物实验中获取的，临床也仅仅处于实验阶段，对其修复SCI的机制具体机制还是不明确。

在骨髓基质细胞的精确鉴定、移植后功能恢复所需的细胞数量、如何保持移植后有足够数量的细胞存活等仍是目前的难点。

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