神经干细胞与脑梗死康复的研究现状

临床研究 NO．30 Vo1．08 August 20 11 CHINA HEALTH MONTHLY 人才，领导要真正的重视人才。只有人才辈出，才能事业兴旺，只有 人才聚集，才能事业辉煌。 7．中医应与西医相互借鉴，相互取长补 短，但决不能盲目追从，舍本求末。在经济效益的诱惑下，很多人选 择了西医，选择了西医模式，从而荒废了中医，贬低了中医价值，甚 至把中医的现代化也看成是西医的专利：有的中医院因为构置了某 种新型医械竟然在广告媒体上宣称：“三个手指头摸脉的时代一去 不复返了”，有的中医院在电视广告中把包中药的工作场面称之为 “中医”，把做 B超检查的工作镜头称之为“西医”，以此称之为“中 西医结合”⋯⋯乌乎，哀哉，连自己的本份都忘记了，还谈什么继承； 连中医本身的现代化都当成是西医的专利，还谈什么中医理念和中 医信念。时代缺乏纯中医。中医缺乏后继人才，首先是缺乏中医意 识。中医医院缺乏中医素质首先缺乏好的领导素质。中医医院的 建设刻不容缓，中医队伍素质的强化刻不容缓。 作者单位：251500 山东省临邑县卫生职业学校 神经干细胞与脑梗死康复的研究现状 张嘉伟 王海军 王 峰 刘 自英 【摘要】近年来的研究证实，成年中枢神经系统内广泛分布着神经干细胞(Nsc)，海马齿状回颗粒下层和侧脑室下区是成体大脑内源 性NSC存在的主要脑区。NSC正常情况下处于静息状态，当大脑受到损伤或出现某些病理性变化时会被激活，分化为成熟的神经细 胞，修复受损的神经功能。可以通过某些手段(如康复训练、丰富环境、局部应用外源性神经生长因子)激活自身干细胞或移植干细胞(包 括 NSC移植和非 NSC移植)治疗脑梗死。 【关键词】神 经干细胞 ；脑梗死 ；丰富环境 ；移植 【中图分类号]R350 【文献标识码】B 脑梗死是神经科最常见的疾患，尽管其诊断及治疗技术在过去 的几十年中有了很大的提高，但治疗效果仍然不尽如人意。以往人 们认为神经细胞是不可再生的，但多年来对神经营养因子(neuro tro phie factor，NTF)及神经干细胞(neural stem cell，NSC)的 研究使人确信 ：包括人类在内的哺乳动物 ，在一定条件下神经细胞 是可 以再生的，新生的神经元可以修复中枢神经系统损伤 。因此 ， NSC治疗现已成为治疗神经系统疾病最有价值的潜在治疗手段。 现将利用 NSC治疗脑缺血的策略介绍如下： NSC治疗脑缺血主要有两个途径：一是通过某些手段激活自 身干细胞，放大其治疗作用，达到自身修复的目的；另一途径是移植 NSC，这样可以获得大量的干细胞 ，但来源困难 ，且存在社会伦理学 限制和免疫排斥反应。 1 康复训练 在脑血管病患者发病早期进行及时、有效的康复训练是提高患 者生活质量 、减少残疾、最大限度回归社会 的一个重要措施。李玲 等的研究结果显示：大鼠脑梗死24h后每日给予平衡、旋转、行走等 功能训练，其神经功能的恢复较未进行康复训练的大鼠明显[1]， 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明康复训练在脑梗死后神经功能的恢复中发挥极其重要的作用。 王卫东等的研究显示：缺血性脑损伤后 6至24 d时问窗内，海马齿 状回神经前体细胞的增殖水平明显上调，而脑梗死大鼠经康复训练 后，齿状回神经前体细胞的增殖水平则进一步升高 ]。由于这些神 经前体细胞绝大部分最终发育为成熟的神经元，并移行到颗粒细 胞层与周围的神经元进行整合，参与缺血性脑损伤后记忆功能的恢 复0 因此，缺血性脑损伤后进行康复训练所显示的神经功能恢复水 平的提高，与包括海马齿状回在内的大脑多个部位的神经前体细胞 增殖水平上调有关。周晓琳等的研究显示：局灶性脑缺血损伤后康 复训练组在脑梗死后 7 d、1 4 d和 21 d各时间点海马区NSC数量 均高于相同时间点的未接受康复训练组，表明局灶性脑缺血损伤 后，康复训练可以提高内源性 NSC的增殖水平H]。局灶性脑缺血 损伤后，康复训练可以提高内源性 NSC增殖水平，其机制还不清 楚，可能通过以下几种途径促进缺血性脑损伤后齿状回神经前体细 胞增殖：激发缺血性脑损伤后海马区神经生长因子、脑源性神经营 养因子、转化生长因子、碱性成纤维生长因子等的释放；促进、诱导 脑内DNA的合成，激发细胞的有丝分裂；通过促进脑内血液循环， 影响缺血性脑损伤后海马区兴奋性氨基酸受体、5羟色胺作用通路 中谷氨酸和 5羟色胺的代谢。 2 丰富环境(enriched env ir onment)1947年。美国人 Hebb 提出丰富环境的概念，这一模式被广泛用来研究环境对脑功能 · 338 · 【文章编号]1005--0515(2011)08--0338--02 的影响。已有研究证实，丰富环境对脑发育和脑损伤修复具有显著 的促进作用。1978年，丰富环境首次被定义为：复杂的无生命物与 社会刺激的复合体，即动物的饲养环境空间增大，内置物体丰富而 新奇，成员较多，不仅提供了多感官刺激和运动的机会，而且赋予了 相互间社交行为的可能。尽管对丰富环境的具体设置各有差异，但 总的原则是要增加自发的体力活动、社会性刺激及相互交往的机 会[5]。研究表明，饲养于丰富环境的大鼠大脑皮质厚度、质量明显 增加，神经元胞体和胞核面积增大，树突野增大 ，其侧棘增多，突触 连接面变大，神经胶质细胞(特别是少突胶质细胞)的数量明显增 多，且生活在丰富环境中时间越长、环境越丰富、个体之间交往越 多，上述改变越明显，受影响的皮质范围越大。丰富环境可以改善 大脑中动脉梗死后成年大鼠的机能。丰富环境虽然对梗死面积没 有影响，但可明显改善运动行为和认知能力[6]。Biernaskie等的研 究表明，在卒中后 5 d给予丰富环境是非常有效的，而且无论是卒 中后 14 d，还是卒中后30 d，接触丰富环境都能进一步促进神经功 能的恢复[7]。Yasuhiko等的研究表明，与假手术组相比，MCAO诱 发了同侧和对侧的齿状回神经前体细胞的先是短暂性增加后是持 续性降低的增殖，而神经母细胞的产生一直处于一个低于基线的水 平n]。与 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 环境的大鼠相比，处在丰富环境下 8周的 MCAO大 鼠和假手术大鼠齿状回的神经元分化和神经发生出现了增加的现 象。与假手术组大鼠相 比，丰富环境组大 鼠 MCA0后也在齿状 回 恢复了一定数量的神经母细胞。此外，丰富环境组大鼠缺血半暗带 的神经核蛋白(NeuN)阳性细胞密度增加，而在这个区域没有发现 新神经元。对于丰富环境的研究已经长达 5O余年，丰富环境干预 已经被证实是一种简便有效的治疗手段，对于延缓衰老、增进智力 也有一定作用。不过仍然有很多问题没有解决，比如干预应该从什 么时候开始，持续多久，何种干预最为安全有效，对于不同人群干预 方式强度应该如何调整，过强的丰富环境刺激对机体有什么不利影 响，如何避免这种不利影响。相信随着这些问题的解决，丰富环境 干预将会成为被广泛接受的治疗手段。 3 NGF 近年来，人们尝试在神经系统损伤局部应用某些激活因子，以 激活存在于损伤局部的 NSC，诱导其分裂、增殖、分化为相应神经 元或神经胶质细胞，重建、修复损伤的脑组织，扩充在卒中或其他神 经疾病发病后用内源性NSC治疗的可能性。脑室内注射BDNF[9] 或脑室区 BDNF基因的过度表达可以使成年大鼠嗅球、纹状体、隔 区、丘脑、下丘脑中的新生细胞数目增加。体外培养显示，骨髓问充 质干细胞可表达 BDNF和 NGF，对NSC凋亡有饱和作用。这些发 中国健康月刊 201 1年08月 第30卷 第08期 临床研究 现使BDNF在脑缺血后促进神经再生的可能性大大增加。但最近 有相反的观点，Larsson等发现，给全脑缺血大鼠的海马内转导携 带 BDNF基因的重组腺病毒，可促进神经细胞的分化，但未增加新 生细胞的数目和延长新生细胞的生存时间。与 SVZ相比，成年的 海马齿状回没有固有的NSC，却能使神经元和神经胶质细胞的前 体细胞进行有限的自我更新，这与以上试验结果不完全一致。促红 素(erythro poietin，EPO)可能是调节缺血后神经细胞再生的另一 个重要因子。EPO产生是缺血 缺氧反应的一部分，同时，SVZ可 表达 EPO受体。脑室内注射 EPO可降低 SVZ中NSC的数目，增 加从 SVZ向嗅球迁移的新生神经元，增加嗅球的中间神经元；而脑 室内注射 EPO抗体可增加SVZ中NSC的数目，减少从SVZ向嗅 球迁移的新生神经元。这项研究结果表明，EPO是自分泌旁分泌 因子，能调节大脑 NSC的产生。给梗死后 2 d或几周的成年小鼠 脑室内注入 EGF，引起梗死侧纹状体新生细胞数目非常显著的增 长，梗死后 l3周，65 的新生细胞表达细小白蛋白，表明EGF促 进梗死侧纹状体内中问神经元的转换。Nakatomi等的研究发现， 在缺血性脑损伤后，向脑室内注入生长因子可促进内源性祖细胞的 激活，并观察到其增殖，随后迁移人海马重塑神经元，海马区锥体 神经元显著增殖。进一步的研究显示，新生的神经元整合入脑的环 路，改善了神经功能缺损的症状。 4 干细胞移植 从胚胎和成年脑内分离出NSC，在体外培养扩增后移植入缺 血周围区(在体外采用血清预培养可使 NSC聚球速度加快，促进 NSC增殖[ )，利用其分化和迁徙特性，代替脑缺血后坏死的神经 细胞，以恢复宿主中枢神经系统的正常结构和功能。1998年， Brust le将人胚 NSC移植入大鼠侧脑室，观察到移植细胞在轴突、 神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞等各个水平与宿主细胞广泛 整合。王力平等的实验显示，移植的 NSC在小鼠脑脊液中存活良 好，并具有向局部脑实质内迁移的能力。因此，可利用NSC的生物 学特性进行细胞替代和修复缺血所致细胞死亡引起的功能缺损。 可能的干细胞移植手段包括 NSC移植和非 NSC移植，非 NSC移 植主要指骨髓基质细胞(mar row stromal cell，M SC)移植。Toda 等将 NSC移植入短暂性全脑缺血模型大鼠海马，发现有 1％～ 3 的移植细胞存活，其中3 ～ 9 的存活细胞表达神经元细胞核特 异性抗原，即分化为神经元，改善了受损的空间认知能力(通过水 迷宫测试)。这表明NSC移植入缺血大脑后能分化为神经元，并能 改善空间认知能力。Kon等将人类 NSC于大脑梗死后 24 h由静 脉移植人大鼠体内，这些细胞结合到梗死灶周围，分化成神经元和 星形胶质细胞，并存活到移植后 56 d。这表明静脉注入人类 NSC 可以结合到梗死灶，并且能在脑梗死急性期内对内源性有丝分裂信 号产生应答，分化为成熟神经细胞，代替死亡细胞。因为获取大量 的胚胎干细胞相对困难，研究人员开始将注意力转向异种胚胎干细 胞移植，如猪胚胎干细胞 Dinsmor e等发现，在鼠M cAO后的第 3、7、l4、2 8天，将 105个猪胚胎干细胞注入鼠的纹状体和顶叶皮 质，在移植后 12周，猪胚胎干细胞存活率超过 80 ，移植细胞转化 为神经元及神经胶质细胞，MCAO后第 14天，移植动物神经功能 获得显著改善。MSC是存在于骨髓中的非造血干细胞，又称间充 质细胞，在适宜的条件下可以分化为神经细胞。Li等将 MSC直接 注入 MCAO大鼠纹状体内，28 d后观察到 MSC成活并向缺血区 迁移了2．2 mm，与MCAO而没有移植 MSC大鼠相比神经功能显 著改善，表明M SC能在受体脑内成活并迁移，能参与MCAO后 神经功能的重建，表明MSC移植可能是自体移植治疗许多种神经 系统疾病的一个非常有用的手段 另外，Shen等在成年雄性大鼠 脑梗死24 h后，经颈内动脉注人 2ml 106个大鼠骨髓间质细胞或 磷酸盐缓冲液，28 d后处死，发现骨髓间质细胞治疗组神经功能明 显恢复。骨髓间质细胞治疗明显增强缺血半暗带皮质的血管发生， 提高突触素表达和NG2阳性细胞数 目和密度，胼胝体的Ki67(是 反应肿瘤增殖的标记物，在许多肿瘤的研究中显示与预后有关)阳 性增殖细胞与少突胶质细胞的前体细胞也明显增加，并且增强胼胝 体在两侧大脑半球的联系范围，这表明骨髓间质细胞能促进梗死大 脑皮质边缘带与胼胝体的轴突芽殖和髓鞘再生，这可能是骨髓问质 细胞治疗促进神经功能恢复的基础。但利用NCS移植治疗脑梗死 面临诸多问题，如目前建立的NSC系绝大多数来源于鼠，而鼠与人 之间存在着明显的种属差异；NSC的来源不足；移植后的NSC存 活比例及迁移能力都很低；分化成神经元的比例也很低，功能神经 网络不能形成；不能精确控制移植细胞的迁徙和分化；取材不易， 靶点注射困难；部分移植的NSC发展成脑瘤；利用胚胎干细胞代 替 NSC存在着社会学及伦理学方面的问题等。 5 问题与前景展望 脑梗死后，单纯外源性干细胞移植目的在于取代受损的神经组 织，但利用NSC移植治疗脑梗死面临诸多问题，因此其移植还不能 普遍应用。而激活内源性NSC，在体内诱导内源性 NSC向神经元 分化修补缺损的病灶，向少突胶质细胞分化重建髓鞘及其功能，这 是目前较 NSC移植更具有临床意义的策略。因此，进一步阐明诱 导内源性 NSC的分化机制，诱导内源性 NSC大量分化，增加其向 病灶处迁移能力，调控它们向神经元和少突胶质细胞方向分化，并 支持和引导轴突生长，在未来可能是治疗神经系统疾病的最有价 值、简单易行的治疗方法。 参考文献 [1] 李玲，徐莉，晏培松，等．脑梗死大鼠康复训练后脑的增殖 细胞核抗原的表达及病理学改变[J]．中华物理医学与康复 杂志，2000，22：339 342． [2] 王卫东，王洪典，王津存，等．康复训练对成年大鼠脑梗死 后海马齿状回神经前体细胞增殖的影响[J]．中华物理医学 与康复杂志，2003，25：386 389． [3] [43 [5] [6] [7] [8] Kit agaw a K，Mat sumot O M，H ori M．Prot ect ive and r egen erat iver espons e endogen ously in duced in the iseh emic brain[-J]．Can J 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