骨髓基质干细胞治疗帕金森病的研究进展

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骨髓基质干细胞治疗帕金森病的研究进展
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　吴立克 　 王晓娟
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3 z9 p! ^! m" |6 ?4 O4 G4 V5 S6 N摘 　 要： 　帕金森病是一种以中脑多巴胺神经元丢失为特征的中枢神经系统退行性疾病。近年来发现 , 骨髓基质干细胞在体外可诱导分化为神经元 , 在帕金森病的治疗方面显示出广阔的应用前景。本文主要对骨髓基质干细胞的神经分化及对帕金森病的治疗研究进展进行综述。
4 s) m; |9 t( b8 V9 z' d关 键 词 ：　 帕金森病: 骨髓基质干细胞: 移植
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% S, m1 [& V* k   帕金森病 ( Parkins on Disease, PD) 是一种以中脑黑质纹状体系统的多巴胺能神经元变性 , 导致分泌的多巴胺递质降低 , 引起静止震颤四肢僵硬、运动迟缓及体位不稳为主的锥体外系疾病。目前临床以药物治疗为主。左旋多巴可以改善临床症状 , 但仅是一种递质替代治疗， 不能中止或逆转病程 , 而且服用时间长会出现剂末现象、开关现象等一系列并发症。外科治疗尤其是脑深部刺激治疗PD也取得了一定的效果但脑深部刺激治疗对自主神经症状和认知障碍无明显疗效 , 且有颅内出血、癫痫和一过性抑郁等并发症。如何预防或治疗上述这些并发症一直是令临床医生棘手的难题 , 但现在还没有有效手段来防止这些并发症。最根本的是不论是递质替代治疗还是外科手术治疗都不能改善脑内环境 , 能增加多巴胺能神经元的数目 ,相反由于多巴的神经毒性和电极的刺激还会使神经细胞的数目进一步减少 , 因此寻求一种从病因上增加神经系统细胞数目的治疗具有更重要的意义。传统观点认为 , 中枢神经系统的神经细胞是一种终末细胞。创伤、中毒及缺血缺氧等病理过程引, T$ G2 v  l7 W( ]5 G" l* x
起的神经元丢失是一个不可逆的过程。胚胎干细胞的全能性和成体干细胞横向分化的多潜能性为 PD的治疗提供了新的思路和方法。移植多巴胺能神经元替代已经变性的神经元 , 恢复黑质纹状体多巴系统的完整性并改善其功能，很可能是一项非常有前途的治疗措施。3 h. @  b8 G* a6 x: a  W% `" T

, ?/ K! D% e/ u3 Z& Y7 c' `    近年来 , 通过移植神经干细胞治疗PD已经成为当前研究的热点 , 但是成人的神经干细胞并不容易获得。胚胎的多巴能神经元移植可以减轻 PD动物模型的行为学缺失[ 1 ], 但存在日益瞩目的伦理学问题 , 因此探索神经细胞的其它组织来源成为最重要的问题。- v* E8 Q7 ]& K: T1 n; `
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1.骨髓基质干细胞移植治疗 PD的可行性随着研究的不断深入 , 科学家们发现骨髓中除造血干细胞外 , 还存在骨髓基质干细胞。骨髓基质干细胞是由中胚层分化而成的非造血成体干细胞具有多向分化潜能 , 支持造血 , 可分化为各种类型的基质细胞 , 包括骨原细胞、软骨细胞、成肌细胞、脂肪细胞、肌腱细胞和血管内皮细胞等[ 2 - 3 ]。在适当的条件下 , 骨髓基质干细胞还可跨胚层分化为非基质细胞 , 如胶质细胞、星型胶质细胞、神经细胞、心肌细胞和肝细胞等[ 4 - 6 ]。用于神经移植理想的细胞来源应具备: ① 移植的细胞在体外可大量繁殖和扩增; ② 安全可靠; ③ 移植细胞能够分化为神经元和神经胶质细胞; ④ 不需要长时期使用免疫抑制剂。自体骨髓基质干细胞的特性决定了它可以作为移植治疗 PD的理想细胞来源 , 为临床从根本上治疗 PD提供了独特的治疗前景。9 i; F' q# ~" n) ]& J$ F6 U

# C( X7 R/ B. H; y) O4 z2.骨髓基质干细胞应用于细胞移植所具备的条件骨髓基质干细胞可应用于细胞移植 , 因其具备以下条件: ① 取材方便 , 细胞来源比较充足 , 除骨髓外 , 还可在其他组织如脂肪组织和脐带血中获得。② 在一定培养条件下 , 可在短时间内大量扩增。③ 易被外源基因转染。④ 能透过血脑屏障 , 通过静脉内移植。⑤ 可进行自体移植 , 避免了异体间移植可能引起的免疫排斥、组织配型问题和伦理道德上的争议。这些优点使骨髓基质干细胞成为神经干细胞移植理想的种子细胞 , 有着广泛的临床应用前景。
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3.骨髓基质干细胞向神经元样细胞分化的研究研究表明 , 在特定的条件下 , 骨髓基质干细胞经过诱导在体内和体外均可分化为神经元样细胞 ,并表达一些神经标志性蛋白。骨髓基质干细胞的分化机制还不完全清楚 , 骨髓基质干细胞在其细胞的基因组内有几套 “程序 ” , 在不同的外界环境下 ,会有相应的一套基因开启 , 从而分化成某种终末细胞; 李娜[ 7 ]认为骨髓基质干细胞是通过与不同组织的细胞发生融合而实现向该组织分化的 , 骨髓基质干细胞跨胚层分化时需要通过细胞融合这一过程来最终分化成这些组织的特定细胞。Suzuki等[ 8 ]培养骨髓基质干细胞 , 在不含血清的 DMEM中加入2%DMSO和 200μmol /L丁羟茴醚对骨髓基质干细胞进行诱导 , 在细胞形成典型的球状形态后移入含有neurobasal A、N2和碱性成纤维生长因子的培养基中 , 发现细胞增殖并形成大的神经球 , 其中大多数细胞表达巢蛋白。由神经球分离出的细胞包含大量神经元和神经胶质细胞表型 , 表达 β—tubulinIII。骨髓基质干细胞在不同培养条件或不同的因子作用下 , 可分化为具有神经元形态并表达神经元标记物的细胞 , 体外诱导骨髓基质干细胞的技术正趋于完善。Munoz—Elias等[ 9 ]为了证明骨髓基质干细胞在体内具有神经元功能 , 在怀孕大鼠体内的胚胎脑组织中灌输骨髓基质干细胞 , 在胚胎发育第 1715d发现细胞表达巢蛋白, 但不表达成熟神经元标记物:胚胎发育第 1915d至出生后第 3d, 新皮层、海马和嗅球中均发现骨髓基质干细胞, 新皮层和中脑的骨髓基质干细胞表达成熟神经元标记物。出生后 1个月的鼠脑内还有大量细胞存活, 皮层和嗅球中分别有 9816%和 7713%的骨髓基质干细胞表达神经元特异性核抗原。以上这些研究表明： 4 h# ~7 U6 F1 `
骨髓基质干细胞通过不同方式移植到动物模型体内可在体内微环境中分化为神经细胞或星形胶质细胞 , 并使运动功能明显恢复。骨髓基质干细胞经体外诱导分化形成的神经元样细胞在移植后仍可存活、增殖并迁移。
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3 e9 w* e3 y) z& j# j4.骨髓基质干细胞移植治疗 PD的研究现状Ye等[ 10 ]证明了骨髓基质干细胞纹状体内移植可减轻 1 -甲基 - 4 -苯基 - 1, 2, 3, 6 -四氢吡啶诱导的 PD大鼠模型的运动功能障碍。Lee等[ 11 ]从成龄雌性 SD大鼠 (体质量 200～250g) 的右侧股骨取得骨髓基质干细胞后自体移植到纹状体中,4周后经免疫组织化学检测发现细胞出现在同侧纹状体、海马、新皮层和双侧胼胝体 , 约有 20%和15%的细胞表达神经元和星形胶质细胞标记物 —NeuN、微管相关蛋白 2和胶质纤维酸性蛋白。自体碱性成纤维生长因子、毛喉素和纤毛神经营养因子诱导的骨髓基质干细胞可以高度分化为其自身中枢神经系统的神经元细胞。骨髓基质干细胞自体移植治疗 PD的可行性打破了脑细胞受损后不能再生和功能不能恢复的观点 ,为中枢神经系统的功能重建提供了新的途径。
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2 j: u: ~  `6 W2 ~0 v  z% i9 A    尽管骨髓基质干细胞在神经系统的许多疾病如脑梗死、脑损伤、脊髓损伤和神经系统变性疾病的细胞移植治疗方面取得了很大的进展 , 但其在促进神经功能恢复方面的作用机制尚不完全清楚。目前认为骨髓基质干细胞治疗 PD的机制可能有: ①骨髓基质干细胞移植入脑后 , 能形成表达神经标志性蛋白的神经元样细胞或星形胶质细胞 , 产生的细胞可在受损部位周围存活甚至移行至全脑。② 骨髓基质干细胞在脑内可与损伤的细胞融合 , 使细胞表型发生改变 , 进而取代受损细胞。③ 骨髓基质干细胞在中枢神经系统微环境下能分泌脑源性神经营养因子和碱性成纤维生长因子等营养因子 , 或者刺激损伤部位产生内源性因子 , 促进损伤组织的修复并减少细胞凋亡。④ 骨髓基质干细胞是受损部位新生血管的主要组成细胞 , 可分化成血管内皮细胞和细胞外基质 , 帮助神经保护 , 促进血管发生。⑤ 在脑内创造适宜的局部微环境 , 通过体外扩增或不同因子诱导分化的方法使骨髓基质干细胞分化为神经细胞后进行移植 , 替代受损细胞重建神经功能区和传导通路。+ B* Q# E& ?! U! Z: M& `) F

3 j2 M) m* U- D& i5 k0 k    本文认为移植到中枢神经系统的骨髓基质干细胞跨胚层分化不是通过细胞融合这一过程 , 而是通过特定组织的信号与各因子浓度及影响神经发生的因素 (如内分泌等 ) 诱导分化成这些组织的特定细胞。这些特定分化而来的细胞又可以激活体内的成体神经干细胞进入组织的修复过程。以上认识从2个方面可以解释: ① 骨髓基质干细胞在体外培养分化为神经干细胞 , 不需要异胚层细胞融合或转基因。同样在体内也不需要。② 在我们的病例中 , 如 颈部脊髓完全性损伤后遗症接受蛛网膜下腔注入骨髓基质干细胞治疗后 , 其症状和体征的恢复是自脊髓内向外的修复过程 , 所以认为室管膜区 (脊髓中央管 ) 的成体神经干细胞被激活参与了修复过程。其实验报告将于近期发表。; ]' z9 Q; i6 _, N
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    骨髓基质干细胞移植的途径有: 通过脑立体定位仪将骨髓基质干细胞注入纹状体; 直接注射入脑室或蛛网膜下腔 , 通过脑脊液的流动将细胞带到病灶区; 注射入静脉或动脉 , 骨髓基质干细胞随血流移行至受损组织。在病例治疗中观察到 , 骨髓基质干细胞通过脑立体定位仪 , 可准确地使细胞到达靶点 , 但穿刺伤 , 细胞在脑内的机械反应过程 , 虽然可以控制还是给患者带来了不便 , 增加了风险; 蛛网膜下腔注射就方法而论是安全的 , 但细胞在病变区域定位存在问题 , 使用的细胞数量大。因而认为蛛网膜下腔注入 +受体定位法 , 是既安全又稳定的方法。是通过干细胞的特性与组织所表达受体的特异结合属于高要求无创性临床技术。$ j5 j3 g5 P" w/ t0 [8 ?/ g

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    神经系统疾病的细胞移植治疗就是将自体、同种异体或异种的有功能的细胞 , 经过加工处理后 ,移植到患者的脑内或脊髓内的特定区域 ,从而治疗某种神经疾病的方法。近年研究发现 , 细胞移植对宿主脑区破坏小 , 定位准 , 可重复注射 , 可准确计算植入细胞的数量 , 而且可以混合使用不同脑区、不同类型的细胞 , 以及培养的高纯度细胞株进行移植。骨髓基质干细胞具有干细胞共有的特性, 以及神经干细胞和胚胎干细胞不具备的优点 , 被认为是组织工程和细胞替代治疗中的最佳选择。尽管骨髓基质干细胞在治疗 PD的研究方面取得了一定的进展 , 但仍存在一些问题需要解决: ① 应进一步确定长期、安全和有效培养骨髓基质干细胞的方法。如来源于脐带血的骨髓间充质干细胞和神经干细胞。② 骨髓基质干细胞分化的神经元样细胞是否能替代坏死细胞达到功能重建 ? ③ 骨髓基质干细胞在体外是否有向神经元方向自然分化的倾向 ?④ 经各种方法诱导的骨髓基质干细胞是否真正具有神经干细胞的功能 , 还需要其他神经元特征性证据 , 如电生理、突触联系等的证实。⑤  骨髓基质干细胞与内源性神经干细胞之间的作用关系。⑥ 骨髓基质干细胞移植后迁移、分化的机制仍不是十分明确。⑦ 骨髓基质干细胞移植治疗 PD的长期疗效还需要进一步深入的研究。⑧ 不同种类干细胞在人体神经系统中的示踪技术 (影像技术 )。另外 , 最近有些学者对骨髓基质干细胞 “横向分化 ”能力提出了质疑。因此 , 在实验设计中 , 不但要检测骨髓基质干细胞的一系列表型 , 还要对骨髓基质干细胞诱导分化后的细胞进行全面的检测。总之 , 骨髓基质干细胞为PD治疗带来了新的希望。

我是丁香

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qingnuanrenxin

想传一份文件.doc传不上来啊

yukiwei

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zhuanghongfeng

很好的文章！