人脐带间充质干细胞移植治疗中枢神经系统疾病的研究进展

现代中西医结合杂志ＭｏｄｅｍＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＴｒａｄｉｔｉｏｎａｌＣｈｉｎｅｓｅａｎｄＷｅｓｔｅｒｎＭｅｄｉｃｉｎｅ２０１０Ａｐｒ，１９（１２）・１５５１・

人脐带间充质干细胞移植治疗中枢神经系统

疾病的研究进展

李伟１，范存刚２

（１．北京市顺义区医院，北京１０１３００；２．北京大学人民医院，北京１０００３４）

【关键词】脐带；间充质干细胞；干细胞移植；中枢神经系统疾病

【中圈分．类号】Ｒ３３８．２［文献标识码】－Ａ【文章编号】１００８—８８４９（２０１０）１２—１５５１—０３

神经系统疾病发生后，由于病变的神经细胞不能有效地进行再生修复，而使神经系统疾病成为致死率、致残率高居榜首的疾病之一。因此，中枢神经系统的修复与再生一直是研究热点，近年来干细胞在修复神经系统损伤中的作用备受关注。目前研究较多的于细胞主要有３类，即胚胎干细胞、胎儿干细胞和成体干细胞。虽然每类干细胞均有各自的优势，但不容忽视的是胚胎干细胞的应用不仅受到来源有限和伦理及法律约束等限制，还存在异体移植的免疫排斥、体外纯化和扩增的技术障碍以及形成畸胎瘤的风险等困扰；胎儿脑和脊髓中分离出的神经千细胞因取材困难和数量不足使其临床应用受限；经典的成体骨髓来源的间充质干细胞（ＭＳ岱）不仅在取材时会对患者造成一定的痛苦，有病毒感染的风险，还会随患者年龄的增长而出现增殖和分化能力显著下降，使其临床实用性受到一定限制。因此，细胞治疗的首要问题是寻找适宜的细胞来源。近５ａ来的研究表明，通常作为医疗废弃物的脐带组织中富含大量的ＭＳＣｓ，将体外培养扩增的脐带ＭＳＣｓ移植于中枢神经系统疾病的动物模型后，这些细胞能够部分地分化为神经元和胶质细胞，并促进动物的神经功能恢复，以下就这一方向的研究进展综述如下ｊ

１体外研究

２００３年，Ｍｉｔｃｈｅｌｌ等…自猪和人脐带中分离出脐带基质细胞。范存刚等【２］详细介绍了自剥除脐带动静脉的人脐带沃顿胶组织块中培养出形态均一的ＭＳｃｓ的方法。他们还发现，如以碱性成纤维细胞生长因子、脑源性神经营养因子和胰岛素一转铁蛋白一硒进行诱导后，可见到表达神经元特异性烯醇化酶、胶质原纤维酸性蛋白、髓磷脂碱性蛋白的各种神经元；如果多种化学诱导剂的组合方案进行诱导后神经元特异性烯醇化酶和髓磷脂碱性蛋白阳性细胞分别为（８０．８±３．９）％、（４．２±１．３）９６，但未能见到胶质原纤维酸性蛋白阳性细胞ｔ２】。此后，袁源等【３Ｊ以类似的方法获得了该细胞群，并以神经营养因子和丹参成功地将这些细胞分化为神经细胞。周剑云等【４Ｊ发现，在人脐带间充质干细胞向神经干细胞样细胞和神经细胞转化过程中整合素连接激酶的表达水平经历低水平一上调一降低的过程，其排列形式也同步地呈现出丝状一巢状一树枝状的变化，这表明ＩＬＫ可能在人脐带间充质干细胞向神经干细胞样细胞及神经细胞转化过程中的细胞形态重塑中发挥重要作用。Ｆｕ等【５Ｊ和Ｗｅｉｓｓ等【６Ｊ分别将人脐带ＭＳＣｓ分别诱导为多巴胺能神经元和胆碱能神经元。

２治疗脊荫损伤

脊髓损伤，特别是高位横断性脊髓损伤。目前尚无理想治疗方案。细胞治疗已成为近年来研究的热点，移植的细胞可能通过分泌多种神经营养因子的神经救援作用、为宿主的轴突提供连接通道的桥接作用、中继作用以及分化为成熟神经细胞的替代作用发挥治疗作用。王革生等【７】发现，将６×１０５未经诱导的人脐带ＭＳＣｓ移植到脊髓半切模型大鼠损伤处的头尾两侧后，改良的Ｔａｒｌｏｖ评分表明大鼠的神经功能得到显著恢复，同时发现部分移植的细胞开始表达神经元特异性烯醇化酶（３．６％）和胶质细胞源性酸性纤维蛋白（１２．７％）。Ｙａｎｇ等【８Ｊ分别将约５×１０５未经处理的、经过３ｄ或６ｄ神经元条件培养基共培养的脐带ＭＳＣｓ移植到完全性横贯性脊髓损伤大鼠模型的损伤部位附近，３周后发现细胞移植组均有显著的运动功能改善，病变周围皮质脊髓束再生轴突和ＮＦ阳性纤维的数目也显著增加。移植的细胞能在宿主脊髓内存活１６周，并产生大量的人中性粒细胞激活蛋白一２、神经营养因子一３、碱性成纤维细胞生长因子等，这可能与移植细胞促进脊髓损伤的修复密切相关。

３治疗脑梗死

当前随着人们工作方式和饮食结构的改变、社会生活压力的增加以及老龄化社会的步入，脑血管疾病的发病率呈逐渐增高趋势，成为危害人类健康的最主要的疾病之一。其中，缺血性脑血管病又占全部脑血管病的６０％～８０％。因此，细胞移植治疗以促进脑梗死区神经元再生或减少缺血半暗带内神经元死亡成为近年来研究的热点。Ｋｕｒｏｚｕｍｉ等【９Ｊ发现，移植于脑缺血模型的ＭＳＣｓ能产生神经营养因子并促进动物的神经功能恢复。Ｄｉｎｇ等【１０］将１×１０６人脐带ＭＳＣｓ移植到大脑中动脉栓塞模型大鼠的脑皮质内，结果发现接受ＨＵＣＭ．ＳＣｓ移植的大鼠躯体不对称最著减少，而自发活动显著增加；梗死区皮质神经元的神经生化活性显著增加；缺血半暗带内表达胶质原纤维酸性蛋白、微管相关蛋白一２和神经元核抗原的细胞比例分别为≈９％、≈６％和≈６％；缺血区的巨噬细胞／ｄ，胶质细胞数目和岛一整合索的表达水平显著增加；缺血区微血管灌注、半暗带内神经血管密度以及缺血区皮质脑血流均显著增加，且趋化因子一１、胶质酸ＧＤＮＦ和ＢＤＮＦ的表达水平为对照组的２～３．５倍。因此，认为移植细胞可能通过

万方数据

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分泌多种神经营养因子和细胞修复２种机制发挥神经保护作用，从而促进大鼠的神经功能恢复。

近来，也有学者提出人脐带ＭＳＣｓ促进大鼠神经功能恢复的主要是通过移植细胞分泌神经营养因子而实现的…Ｊ。然而，Ｌｉａｏ等【１２】发现，移植的脐带ＭＳＣｓ能在大鼠脑内存活５周，能显著减小梗死面积并促进神经功能恢复，部分移植的细胞整合到大鼠脑血管内并分化为内皮细胞，治疗组大鼠脑梗死侧的血管密度、斑管内皮生长因子和碱性成纤维细胞生长因子的表达水平也显著增加。因此，认为移植的脐带ＭＳＣｓ可能是通过血管新生来促进大鼠神经功能恢复的。

４治疗帕金森病

帕金森病是一种以纹状体多巴胺能神经元功能进行性丧失为特征的神经退行性疾病，恢复多巴胺能神经元活性或多巴胺能神经元的替代治疗可能是最有效的方法。有学者先以多巴胺能神经元的神经毒素６一羟基多巴诱发制成双侧纹状体病变的帕金森病大鼠模型，再分别将ｌ×１０５未诱导、经过神经元条件培养基诱导的以及经过神经元条件培养基＋音猥蛋白＋成纤维细胞生长因子一８联合诱导的人脐带ＭＳＣｓ移植到病变大鼠的纹状体内。结果发现表达人特异性核抗原的酪氨酸羟化酶阳性细胞可在移植部位存活达４个月之久，同时还能向移植部位的头、尾侧迁移，病变大鼠苯丙胺诱发的转圈行为也得到显著改善ｌ引。还有学者将１０３未经诱导的人脐带ＭＳＣｓ移植到未进行免疫抑制的单侧帕金森病模型大鼠纹状体中，结果发现大鼠去水吗啡诱导的转圈数１４显著减少，细胞移植区内未发现肿瘤形成迹象和明显的移植排斥反应，而且黑质和腹侧被盖区内酪氨酸羟化酶阳性细胞数目与大鼠的行为学改善呈正相关¨】。因此，有理由相信，人脐带ＭＳＣｓ能分化为酪氨酸羟化酶阳性的多巴胺能神经元并促进帕金森病大鼠的神经功能恢复。

５治疗视神经和视网膜病变

细胞移植治疗视神经和视网膜病变是一个新的研究方向。Ｚｗａｒｔ等［１３］在外侧膝状体核水平切断视束，然后将人脐带血ＭＳＣｓ移植到病变区。结果发现，虽然移植的细胞能在病变区存活２周，但移植的细胞并未发牛明湿迁移或分化，然而宿主大鼠轴突却能通过病变部位，同时可见到内源性神经干细胞群增殖活跃。进一步的示踪研究表明，移植的细胞能够挽救视网膜节细胞，并促进被切断的轴突再生，这一机制可能是通过分泌肿瘤坏死因子一８、睫状神经营养因子、神经营养因子一３和脑源性神经营养因子等实现的。Ｌｕｎｄ等【１４Ｊ分别将人脐带组织来源的细胞、胎盘来源的细胞和ＭＳＣｓ移植到视网膜退行性变大鼠模型的视网膜下间隙，结果发现脐带组织来源的细胞在改善视网膜退行性变的效果方面优于其他２种来源的细胞，并推测其机制可能与脑源性神经营养因子和白细胞介素一６的分泌有关。

６总结与展望

中枢神经系统损伤后的自身修复能力是相当有限的，细胞移植为中枢神经系统疾病的治疗带来了新希望。目前研究较广泛的胚胎干细胞、神经干细胞和骨髓ＭＳＣｓ虽然均能显著改善中枢神经系统疾病模型的神经功能恢复‘１５】，但均具有各自的缺陷。相对而言，人脐带ＭＳＣｓ作为易于分离和扩增的ＭＳＣｓ新来源，将其移植到脊髓损伤、脑梗死、帕金森病和视网膜退行性变等多种神经系统疾病模型动物体内，移植的细胞可通过在移植部位分化为神经元和胶质细胞、分泌多种神经营养因子、分泌免疫调节因子、刺激内源性神经干细胞增殖、促进轴突再生以及促进血管新生等多种机制发挥其促进神经功能恢复的作用，有望成为治疗神经系统疾病的理想种子细胞。

【参考文献】

［１］ＭｉｔｃｈｅｌｌＫＥ，ＷｅｉｓｓＭＬ，ＭｉｔｃｈｅｌｌＢＭ，ｅｔａ１．ＭａｔｒｉｘｃｅｌｌｓｆｒｏｍＷｈａｒｔｏｎ’ｓｊｅｌｌｙｆｏｒｍｎｅｕｒｏｎｓａｎｄｇｌｉａ［Ｊ］．ＳｔｅｍＣｅｌｌｓ，２００３，２１（１）：５０—６０

［２］范存刚，张庆俊。韩忠朝．人脐带阃充质干细胞向神经细胞分化的研究［Ｊ］．中华神经外科杂志。２００５，２１（７）：３８８—３９２

［３】袁源，杨树源，韩忠朝．人脐带间充质干细胞体外扩增和向神经元样细胞定向诱导分化的研究［Ｊ】．中华神经医学杂志，２００６，５（３）：２３０—２３６

［４】周剑云，张庆俊．人脐带问充质干细胞向神经细胞分化过程中ＩＬＫ的表达变化及意义［Ｊ】．中华神经外科杂志，２００８，２４（４）：

２１６—２１９

［５】ＦｕＹＳ，ＣｈｅｕｇＹＣ，ＬｉｎＭＹ，ｅｔａ１．Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆｈｕｍａｎｕｍｂｉｌｉｃａｌｃｏｒｄｍｅｓｅｎｅｈ，ａｍｌｓｔｅｍｃｅｉｌｓｉｎＷｈａｒｔｏｎ’ｓｊｅｌｌｙｔｏｄｏｐａｒｎｉｎｅｒｇｉｃｎｅｕｒｏｎｓｉｎｖｉｔｒｏ：ｐｏｔｅｎｔｉＭｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｆｏｒＰａｒｋｉｎｍｎｉｓｍ［Ｊ】．ＳｔｅｍＣｅｌｌｓ，２００６，２４（１）：ｎ５—１２４

［６］ＷｅｉｓｓＭＬ，ＭｅｄｉｅｅｔｔｙＳ，ＢｌｅｄｓｏｅＡＲ，ｅｔａ１．Ｈｕｍａｎｕｍｂｉｌｉｃａｌｃｏｒｄｍａｔｒｉｘｓｔｅｍｃｅｌｌｓ：ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄｅｆｆｅｃｔｏｆｔｒａｎｓ－ｐｌａｎｔａｔｉｏｎｉｎａｒｏｄｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆＰａｒｋｉｎｓｏｎ’ｓｄｉｓｅａｓｅ［Ｊ］．ＳｔｅｍＣｅｌｌｓ。２００６，２４（３）：７８１—７９２

［７】王革生，范存刚，韩忠朝．细胞移植治疗脊髓损伤的研究进展［Ｊ】．国外医学神经病学神经外科学分册，２００５，３２（１）：５—８［８］ＹａｎｇＣＣ，ＳｈｉｈＹＨ。ＫｏＭＨ，ｅｔａ１．Ｔｒａｎｓｐｌａｎｔａｔｉｏｎｏｆｈｕｍａｎｕｍ—ｂｉｌｉｃａｌｍｅｓｅｎｃｈｙｍａｌｓｔｅｍｃｅｌｌｓｆｒｏｍＷｈａｒｔｏｎ’８ｊｅｌｌｙａｆｔｅｒｃｏｍｐｌｅｔｅｔｒａｎｓｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒａｔｓｐｉｎａｌｃｏｒｄ［Ｊ］．ＰＬｏＳＯＮＥ，２００８，３（１０）：ｅ３３３６

［９］ＫｕｒｏｚｕｍｉＫ，ＮａｋａｍｕｒａＫ，ＴａｍｉｙａＴ，ｅｔａ１．Ｍｅｓｅｎｅｈｙｍａｌｓｔｅｍｃｅｌｌｓｔｈａｔｐｒｏｄｕｃｅｎｅｕｒｏｔｒｏｐｈｉｃｆａｃｔｏｒｓｒｅｄｕｃｅｉｓｅｈｅｍｉｃｄ龇ｌｌａｇｅｉｎｔｈｅｒａｔｍｉｄｄｌｅｅｅｒｅｂｒａｌａｒｔｅｒｙｏｃｃｌｕｓｉｏｎｍｏｄｅｌ［Ｊ】．ＭｏｌＴｈｅｒ。

２００５，ｌｌ（１）：９６—１０４

［１０】ＤｉｎｇＤＣ，ＳｈｙｕＷＣ。ＣｈｉａｎｇＭＦ，ｅｔａ１．Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆｎｅｕｒｏｐｌａｓ－ｔｉｃｉｔｙｔｈｒｏｕｇｈｕｐｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ

ｏｆｂｅｔａｌ—ｉｎｔｅｇｒｉｎｉｎｈｕｍａｎｕｍｂｉｌｉｃａｌｃｏｒｄ－ｄｅｒｉｖｅｄｓｔｍｍａｌｃｅｌｌｉｍｐｌａｎｔｅｄｓｔｒｏｋｅｍｏｄｅｌ［Ｊ］．ＮｅｕｍｂｉｏｌＤｉｓ，２００７，２７（３）：３３９—３５３

［１１】ＫｏｈＳＨ．ＫｉｍＫＳ，ＣｈｏｉＭＲ，ｅｔａ１．Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎｏｆｈｕｍａｎｕｍｂｉｌｉｃａｌｃｏｒｄ－ｄｅｒｉｖｅｄｍｅ．℃ｎｅｈｙｍａｉｓｔｅｍｃｅｌｈ∞ａｎｅｕｍｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｔｈｅｒａｐｙｆｏｒｉｓｃｈｅｍｉｅｓｔｒｏｋｅｉｎｒａｍ［Ｊ】．ＢｒａｉｎＲｅｓ．２００８。１２２９：２３３—２４８［１２】ＬｉａｏＷ．ＸｉｅＪ。ＺｈｏｎｇＪ．ｅｔａ１．ＴｈｅｒａｐｅｕｔｉｃｅｆｆｅｃｔｏｆｈａｎｍｎｕｍｂｉｌｉｃａｌｃｏｒｄｍｕｌｔｉｌｘｘａｎｔＩｎｅ９∞ｃｈｙｍａＩｓｔ．ｘｎｓｌｃｅｌｌｓｉｎａｒａｔ（下转第１５５５页）

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