骨髓基质干细胞及其应用的研究进展(一)

骨髓基质干细胞及其应用的研究进展(一)

【摘要】骨髓间充质干细胞(mesenchymalstemcells，MSCs)，又称骨髓基质干细胞，是骨髓中非造血实质细胞的干细胞，具有高度的自我复制能力和多向分化潜能，可分化成多种细胞。【关键词】骨髓干细胞

骨髓间充质干细胞(mesenchymalstemcells，MSCs)，又称骨髓基质干细胞，是骨髓中非造血实质细胞的干细胞，具有高度的自我复制能力和多向分化潜能，可分化成多种细胞。近来研究表明它可以向三个胚层的多种组织分化，如来源于外胚层的神经元、神经胶质细胞等，MSCs移植为脑缺血患者开辟了一种新的治疗方法。本文对MSCs移植治疗脑缺血的研究综述。

1骨髓基质细胞的生物学特性

1.1目前发现至少存在3种形态的MSCs。Colter等从培养的人骨髓细胞中分离出MSCs后，发现来自单细胞的克隆中除了含有小的梭形和大的扁平MSCs外，还有一种非常小的圆形细胞，这种小圆形细胞有更强的折光性，它们比大的MSCs能更快分裂、增殖，并且有更强的多向分化潜能，当将MSCs放在不同的微环境内时，它们可相应地分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞或成肌细胞等1-3]。MSCs具有多向分化的潜能，MSCs经静脉途径或局部注射移植到不同的组织时，MSCs即可在相应的组织内分化形成该类组织细胞3，4]。

1.2MSCs的易粘附、易贴壁生长，易增殖特性使得它们经过数次换液和传代后得到分离、纯化3]。

2骨髓基质细胞在体外诱导分化为神经元和胶质细胞

最近研究发现，在特定的实验条件下可将人、大鼠及小鼠等的MSCs在体外诱导分化为神经元样和胶质细胞样细胞，SanchozRamos等发现，表皮生长因子(epidermalgrowthfactor，EGF)或脑源性营养因子(brain-derivedneuotroficfactor，BDNF)可诱导人及小鼠的少数MSCs分化为神经元样及胶质细胞样细胞，它们表达神经前体细胞的标志物巢素蛋白(nestin)及其RNA、神经元标记物神经元特异性核蛋白(neuronspecificnuclearprotein，NeuN)、星形胶质细胞标记物胶质原纤维酸性蛋白(glialfibrillaryacidicprotein，GFAP)。将人或小鼠的MSCs与胚胎大鼠中脑或纹状体神经元共培养时，部分MSCs分化为NeuN阳性的神经元样细胞及GFAP阳性的星形胶质细胞样细胞，因此，除了可能通过营养因子和细胞因子传递信号外，细胞与细胞的直接接触还可能在MSCs的分化中发挥重要作用5]。

3MSCS移植治疗局灶性脑缺血的可行性及原理

3.1供体与受体

MSCs移植治疗脑缺血多为同种异体移植，如Brazelton等6]采用的供体鼠为成熟转基因大鼠，鼠龄8～10w，受体鼠为致死量放疗后的相同鼠龄的大鼠，移植的为新鲜未经培养的MSCs。有些学者将供体鼠化疗(5-氟尿嘧啶，150mg/kg，腹部注射)2d后取其骨髓进行体外培养3代，移植前72h加BrdU进行标记，受体鼠亦为相同鼠龄相同体重的同种鼠7]。Zhao等8]的研究中，hMSCs来自于10～35岁的健康志愿者，hMSCs转染了增强的绿色荧光蛋白基因，经26代培养后移植入成熟雄鼠体重(230～250g)，结果未出现免疫排斥反应，说明MSCs具有相当大的免疫反应调节能力。上述研究中，或是供体经化疗或是受体经放疗或是MSCs经多次传代培养以降低免疫活性，从而减少移植物抗宿主反应的发生。

3.2MSCs在脑内有迁移能力

Kopen等将小鼠MSCs注入新生小鼠侧脑室后12d，发现MSCs已迁移至前脑、小脑，而且不破坏脑组织结构，其迁移方式与出生后早期的神经发育过程相同，提示MSCs的行为类似神经前体细胞9]。

3.3目前MSCs移植治疗局灶性脑缺血的途径有3种：脑立体定向移植，经颈内动脉注射移植及经静脉注射移植

脑立体定向移植：根据缺血损伤的部位采用脑立体定向术，将一定体积适当数量的MSCs直接注射到缺血损伤部位。该方法的缺点是：(1)对脑组织产生一定程度的损伤；(2)移植物的数量受一定程度的限制；(3)不便多次多靶点注射10]。颈内动脉注射移植：可将MSCs直接经缺血侧颈内动脉注入，该方法与立体定向法相比有以下优点：(1)移植的MSCs可广泛分布于缺血半暗带区；(2)创伤较小；(3)可允许较多数量、较大体积的移植物输入；(4)有更多的BrdU阳性细胞在缺血区存活，缺点是：需要一定的技术条件，经静脉注射移植简便、安全、快捷、有效，一次可输入较多数量的MSCs，而且进入脑内的MSCs分布在缺血坏死灶及其周边区较大的范围内。经静脉或动脉注射较脑局部注射优越，因MSCs随血液循环分布更广，除大部分集聚于靶点梗死区周边的半暗带区外，对侧镜区也有少量分布。移植后MSCs存活和分化需要各种细胞因子的营养、微环境的平衡及一定的血液供应，因此，最适合注射部位应在梗死区周边的半暗带区。

3.4移植的时间

动物研究从脑梗死模型建立后1天到1月移植均有，有关不同移植时间对神经的增生、细胞分化、整合及神经功能恢复的影响的研究还较少。急性期时兴奋毒性神经基质、自由基等的释放对新生组织造成损害。考虑到脑梗死的自然恢复过程，有些学者在脑梗死后数月进行移植，疤痕组织的形成可能会影响移植物的生长。

3.5MSCs可参与正常的基质代谢，修复细胞外基质，促进神经元细胞的增殖、分化和迁移，参与中枢神经系统损伤的修复。

由于严重缺血或细胞因子的刺激，基质祖细胞可以沿内皮祖细胞伸展并聚集，因而有助于血管新生和(或)损伤愈合，Chen等发现，MSCs移植后14d，BrdU标记的MSCs可能与内皮祖细胞一样发挥作用，促进缺血组织的血管再生和损伤神经组织的修复。

3.6移植的细胞数

既往研究脑局部注射移植的细胞总数为分为3个点注射)，静脉或动脉注射移植的细胞数为2～时，神经功能缺失症状均有恢复8]，而静脉移植的细胞数为

时，神经功能恢复不明显。MSCs浓度太低，达不到治疗效果，浓度太高易致静脉栓塞。