干细胞移植治疗脑梗塞研究现状

实用心脑肺血管病杂志２００８年４月第１６卷第４期ＰＪＣＣＰＶＤ，Ａｐｒｉｌ　２００８，Ｖｏｌ　１６，ＮＯ．４　干细胞移植治疗脑梗塞研究现状　姜国晶杨文丽王鹏　・综述・　【摘要】　脑梗塞导致残疾的比例较大，干细胞移植对从组织结构和功能上修　复坏死神经元十分有益。可能机制主要有：重建神经环路，分泌神经营养因子，减少　神经细胞凋亡，促进移植区域血管的再生，间充质干细胞还可能促进内源性神经干　细胞的增殖及分化。通过骨髓间充质干细胞、脐血间充质干细胞、神经干细胞移植　对比，脐血间充质干细胞有着来源广泛，分化能力强，抗宿主病发生率低的优势。　【关键词】　脑梗塞　骨髓间充质干细胞　脐血间充质干细胞　神经干细胞　脑梗死是神经系统常见病和多发病，为脑血　液供应障碍引起缺血、缺氧，导致局限性脑组织缺　血性坏死和脑软化。目前，临床治疗上主要通过超　早期溶栓和脑神经保护等措施，虽然部分患者神　经功能恢复较好，然而仍有５０％～７０％的存活者　遗留瘫痪、失语等严重残疾。因此，寻找能够从组　织结构功能上修复坏死的神经元方法意义重大，　干细胞移植是目前有着光明前景的方法之一。骨　髓间充质干细胞、脐血间充质干细胞、神经干细　胞较为常用，本文对近年来这一领域的相关进展　综述如下。　一、骨髓间充质干细胞　间充质干细胞是中胚层发育的早期细胞，为　多能干细胞，主要存在于全身结缔组织器官间质　中，骨髓组织中所含的间充质干细胞称为骨髓间　充质干细胞。它能够自我更新和多向分化，能够分　化为成骨细胞、脂肪细胞、内皮细胞等，尤其是能　够分化为神经细胞。目前，国际上对间充质干细胞　的鉴定的标准为…：在标准培养条件下间充质干细　胞肯定具有可贴壁性；间充质干细胞表达ＣＤ１０５、　ＣＤ７３、ＣＤ９０，而缺乏Ｃ１９４５、ＣＤ３４、ＣＤ１４、ＣＤ１ｌｂ、　ＣＤ７９　、ＣＤ１９和ＨＬＡ—ＤＲ等表面分子；间充质干　细胞在体外培养条件下能够分化为成骨细胞、脂　肪细胞和成软骨细胞。间充质干细胞移植或培养　后，转化为神经细胞的标志为：如果分化为星形　作者单位：３００２５０天津市第三医院神经内科　胶质细胞，表达胶质纤维酸性蛋白；如果分化为神　经元，早期神经元标志神经元特异性核蛋白，正　在成熟神经元标志物神经纤维丝蛋白。　来自动物试验的证据表明，间充质干细胞移　植后可在中枢神经内存活、移行、与宿主整合、分　化为神经细胞并促进脑功能恢复，为临床应用间　充质干细胞治疗脑缺血提供了更可靠依据。　单纯移植间充质干细胞的试验：Ｌｉ等１２１经颈　内静脉注入间充质干细胞，大部分细胞集聚在缺　血缺氧性损伤半影区域及其周围，部分间充质干　细胞分化为神经细胞并表达神经元特异性核蛋　白、胶质纤维酸性蛋白、微管相关蛋白２，通过对　大鼠移植后感觉、运动、反射、旋转实验的测试，证　明上述功能的改善明显好于对照组。　间充质干细胞加脑源性神经生长因子：Ｌｉ等　１３１将加入脑源性神经生长因子间充质干细胞，用立　体定位注射给脑缺血大鼠，对照组仅注射间充质　干细胞，结果两组鼠的间充质干细胞可同时表达　Ｂｒｄｕ及神经元特异性核蛋白或胶质纤维酸性蛋　白，同时受体鼠的神经功能缺失症状得到改善，加　入脑源性神经生长因子组更加显著。　细胞治疗与基因治疗相结合：Ｋｕｒｏｚｕｍｉ等［４，５１　先后通过腺病毒导人脑源性神经生长因子和　ＧＤＮＦ基因的间充质干细胞移植人大脑中动脉闭　塞鼠，观察到其神经功能恢复好于对照组。Ｈｏｒｉｔａ　等【６１利用腺病毒将ＧＤＮＦ基因导人人骨髓间充质　

干细胞，然后将其通过静脉移植人永久性大脑中　维普资讯 http://www.cqvip.com 实用心脑肺血管病杂志２００８年１月第１６卷第４期ＰＪＣＣＰＶＤ，Ａｐｒｉｌ　２００８，Ｖｎｌ　１６，ＮＯ．４　动脉闭塞的脑中风模型大鼠体内，通过磁共振和　免疫组织化学等方法检测发现，转入了ＧＤＮＦ基　因的人骨髓间充质干细胞移植组大鼠神经功能恢　复明显优于单纯用人骨髓间充质干细胞移植组及　对照组的大鼠。　骨髓间充质干细胞移植的动物实验的移植途　径主要有：立体定位直接注射法、经颈动脉灌注、　经外周静脉输注以及蛛网膜下腔注射法等。用立　体定位注射法一般选择大脑中动脉闭塞模型中受　损的纹状体边缘进行多点注射，也即注射至缺血　半暗带，此区为梗死灶的周边区，组织尚有可逆性　修复的余地，而且将骨髓间充质干细胞注射至此　区，能避免梗死中心炎症反应和缺血对细胞的不　利影响，有利于细胞的成活和分化。缺点主要是造　成新的损伤和细胞数量相对较少ｌ　７ｌ。经静脉或者　颈动脉移植可以注入足够数量的细胞，骨髓间充　质干细胞可以通过血脑屏障到达脑梗死区，Ｌｉ等　１３１对比研究了直接注射至纹状体周围和经静脉移　植的效果，发现经静脉移植组的病灶区表达ｌ神经　元标志的细胞数是直接注射的８倍。Ｃｈｅｎ等【ｓｌ也　证明了经血管移植骨髓间充质干细胞存活数量更　多，分布更广，宿主神经功能恢复更好，而且经血管　移植操作简单，更加适合临床应用。但是，经静脉　移植骨髓间充质干细胞可能存在肝脏的首过代　谢，而且通过肺循环也会损失一定数量的细胞，如．　果增加细胞浓度又可能导致静脉血栓。另外，通过　腰椎穿刺蛛网膜下腔输注可以使骨髓间充质干细　胞随脑脊液达到损伤部位。　张晓英【９Ｉ采取自体骨髓分化诱导成间充质干　细胞，移植治疗脑血管病，临床治疗７例，移植方式　自体骨髓颈动脉注射、鞘内注射。对患者移植前　后的语言、吞咽、肌力、头部ＣＴ进行检查。随访评　定时间：１周、半月、１月、２月。结果发现，１周有　效２例，半月有效３例，症状改善２例，取得初步　疗效，但是进行间充质干细胞移植组样本少、观察　时间短，还有待于进一步积累资料，同时缺乏相应　的对照研究。　二、脐血间充质干细胞　脐血干细胞的研究进展近年来的研究证明脐　带血同骨髓一样，来源于中胚层。脐血中的干细　胞，目前发现有造血干细胞和间充质干细胞两种。　２０００年Ｍｉｎｇｕｅｌｌ等ｌｌ０】证实大约有２５％脐血标本可　以鉴定出间充质干细胞。２００４年Ｙａｎｇ等…】再次证　实了这一结论，这类干细胞在特定条件下可以分　化为外胚层来源的神经前体细胞ｌｌ２１。　脐血间充质干细胞间充质干细胞具有自我复　制能力、多向分化的潜能，可分化为中胚层起源的　多种组织和细胞类型（成骨细胞、骨髓基质和神经　细胞等１的非造血组织多能干细胞，其体外扩增能　力、细胞原始性均高于骨髓，并可向神经细胞分　化，证实脐血中确实含有间充质干细胞，并具有很　强的可塑性『１３】，问充质干细胞无特有标记分子，也　不表达造血干细胞的细胞标志如ＣＤ３４、ＣＤ４５，但　表达ＳＨ２、ＣＤ４４‘、ＣＤ７１和多种表面蛋白ｌｌ４】。许多学　者相继报道脐血干细胞经定向诱导可分化为神经　元及神经胶质细胞ｌｌ５】，更有研究表明，未经处理的　脐血单个核细胞已表达神经元特异性标志物　ｎｅｓｔｉｎ、ＮＦ—Ｍ、微管相关蛋白２（ＭＡＰ２）￣　Ｉ。有学者研　究利用细胞因子组合、血清浓度等　１，可以提高定　向分化神经细胞的比例。　Ｍｉｃｈａｅｌ　Ｃｈｏｐｐ将人脐带血干细胞直接注入卒　中鼠的大脑受损区域，观察２～４周后，鼠的活动　能力明显得到改善。Ｃｈｅｎ等【１８１将脐带血有核细胞　注入大鼠中风模型的尾静脉，在７　ｄ及１４　ｄ进行　的功能测试表明，注射组在功能恢复上明显优于　未注射组。在移植后１４或３５　ｄ观察，存活的脐带　血细胞绝大多数位于缺血区域的边缘，未受损半　球极少，部分脐血细胞表达神经特异性核蛋白　（ＮｅｕＮ），微管相关蛋白２（ＭＡＰ２）及胶质纤维酸性蛋　白（ＧＦＡＰ），小鼠活动能力显著改善。Ｂｕｚａｎｓｋａ等［１９１　对磁珠分选去除ＣＤ３４＋细胞的脐血单个核细胞　进行研究发现，低密度接种后，细胞形成表达巢蛋　白Ｎｅｓｔｉｎ的集落。在脑梗死方面，将富含ＣＤ３４＋细　胞的脐血细胞移植于短暂大脑中动脉闭塞　（ＭＣＡＯ）的大鼠体内发现，仅有一小部分细胞表达　神经细胞表型，而神经功能恢复在移植后几天就　可以出现，提示脐血细胞还可能通过其他途径发　挥作用ｌｌ８】。Ｗｉｌｌｉｎｇ等　在动物损伤后２４　ｈ内通过　股静脉注射和纹状体直接移植，两种途径将脐血　干细胞移植给永久性大脑中动脉损伤的大鼠，发　

现接受脐血干细胞，治疗的动物评分明显高于未　维普资讯 http://www.cqvip.com 实用心脑肺血管病杂志２００８年４月第１６卷第４期ＨＣＣＰＶＤ，Ａｐｒｉｌ　２００８，ｖ０ｌ　１６，ＮＯ．４　接受移植的动物。并证明静脉注射细胞与直接将　细胞移植到纹状体效果相当，且前者损伤小。　三、神经干细胞　神经干细胞是指一类可以自我更新，同时具　有分化为神经系统各类细胞之潜能的细胞，自胚　胎期和成年哺乳动物的神经组织中皆可分离出。　目前多采用将体外分离和培养的神经干细胞于立　体定向导航下定量移植的方法。　来自动物试验的证据表明，神经干细胞的抑　制对脑梗死后功能的恢复是有利的。Ｆｕｋｕｎａｇａ等　［２１ｌ于大脑中动脉阻塞后３周，将中脑神经板连同　腹侧间充质组织一同植入缺血大鼠的纹状体，结　果发现移植后１个月，大鼠认知功能（水迷宫实　验）明显优于未移植鼠；而且组织学检查证实，在　移植物及邻近的缺血纹状体内可见有大量新生血　管形成，而未移植及单纯移植中脑神经板的大鼠　则未见新生血管形成。他们认为，中脑神经板是　神经先祖细胞的来源，而腹侧间充质组织有分化　成脉管及其支持组织的潜能，能生成血管组织。　虽然目前尚不能确定究竟是移植的间充质组织生　成了脑血管，还是由于移植物刺激宿主脑组织周　围血管的生芽，但可以肯定两者同时移植对移植　物的生存及对宿主围绕梗死中心的缺血脑区的血　供形成均有利。并认为，大脑中动脉阻塞后３周　时，脑组织环境可能较为适合移植物生长。　Ｍａｔｔｓｓｏｎ等【　ｌ研究发现，一般在移植后数周即　可见到重建的神经纤维联系，这些纤维可来源或　进入同侧脑感觉和运动皮质区，但移植区的纤维　密度明显低于对照组同一区域的纤维密度。进一　步的研究发现，从宿主发出进人移植物的传人纤　维较多，而从移植区发出到宿主的传出纤维则很　少。移植物难以发出轴突至成年宿主脑组织，表　明成年宿主的脑组织不能供给能让神经轴突生长．　扩展的环境。这可能与成年宿主脑组织内存在某　一类轴突生长抑制因子有关。双向神经纤维联系　虽然不多，但经电刺激证实其具有运动和感觉电　生理功能。对神经递质分秘功能的检测证实，移　植神经元不但可以成活，而且具有正常的递质分　泌功能。神经干细胞移植尚可大大减少梗死灶体　积，显然并不是由于移植细胞填塞了梗死灶腔　隙，而是因为这些细胞分泌的各种神经营养因子　减少了继发性丘脑萎缩，这进一步证明移植细胞　有分泌功能。　来自临床的资料：杨清成等［２３１选择５９例脑卒　中后遗症患者。采用鞘内注射法将培养的人胚胎　神经干细胞移植到脑卒中后遗症患者脑内，并随　访观察２４个月，采用欧洲卒中量表评分标准、生　活功能评分标准进行评分评价其疗效，结果８例　无效，５１例有效。移植６个月后病情有改善，其中　１２例患者术后２４　ｈ内出现一过性发热，６例患者　术后感轻微头痛。随访２４个月时，检查患者头颅　Ｃ　Ｔ、磁共振成像、心电图、肺片及血液生化学指　标较移植前均未发现明确变化。张儒有等［　，４１选择　脑卒中患者５０例采用神经干细胞移植治疗，通过　腰椎穿刺蛛网膜下腔植入神经干细胞。所有患者　腰椎穿刺蛛网膜下腔植人神经干细胞，１次／周，　共计３次。采用美国功能独立性评测评分，对患　者术前，术后６月进行评定。发现神经干细胞移　植可以一定程度地改善脑卒中患者的后遗症，提　高患者生活质量。　四、小结　综上所述，干细胞移植治疗脑梗塞的可能机　制主要有：重建神经环路，分泌神经营养因子，减　少神经细胞凋亡，促进移植区域血管的再生。此　外，间充质干细胞还可能促进内源性神经干细胞　的增殖及分化。三种干细胞移植对比，从来源方　面，脐带血中干细胞含量丰富，明显超过成人外周　血含量，相当或超过成人骨髓中的含量，脐带血来　源广泛，采集方便，不会给供者造成任何损伤；由　于神经干细胞来源受限、受法律及伦理等条件的　影响；骨髓干细胞需作骨髓穿刺采集，对捐献者　有损伤。从分化能力上看，脐带血中的干／祖细胞　较成人骨髓中的干／祖细胞更原始，有更强的增　殖分化能力。从排斥反应看，脐带血中淋巴细胞　的免疫功能不够成熟，移植物抗宿主病发生率较　低。　脑梗塞患者中枢神经组织损伤导致的功能障　碍是人类多年来一直未能解决的治疗难题，干细　胞移植的研究为脑梗死治疗开辟了一条新的途