韓倩倩 許 琰 王 宏 黃經(jīng)春

干細(xì)胞與脊髓損傷的治療

韓倩倩 許 琰 王 宏 黃經(jīng)春

脊髓損傷的治療一直是世界性的難題，促進(jìn)脊髓損傷后神經(jīng)組織的修復(fù)，傳統(tǒng)的手術(shù)和相應(yīng)的輔助治療并未取得突破性進(jìn)展。組織工程學(xué)的發(fā)展，為神經(jīng)組織的修復(fù)提供了良好的可能。被移植到患者脊髓損傷區(qū)域的干細(xì)胞，通過(guò)替換受損細(xì)胞、減少膠質(zhì)瘢痕的形成、促進(jìn)殘存神經(jīng)元細(xì)胞軸突再生及突觸形成等，可促進(jìn)脊髓形態(tài)及功能恢復(fù)。我們就目前應(yīng)用干細(xì)胞治療脊髓損傷的研究現(xiàn)狀進(jìn)行概述，并對(duì)其臨床應(yīng)用前景進(jìn)行展望。

脊髓損傷干細(xì)胞組織工程

脊髓損傷（Spinal cord injury，SCI）的治療一直是世界性的難題，不僅給患者及其家庭帶來(lái)重創(chuàng)，也給社會(huì)增加了沉重的負(fù)擔(dān)。近年來(lái)，交通與工傷事故分居脊髓損傷發(fā)病率的前二位[1]。促進(jìn)脊髓損傷后神經(jīng)組織的修復(fù)，傳統(tǒng)的手術(shù)和相應(yīng)的輔助治療并未取得突破性進(jìn)展。組織工程學(xué)的發(fā)展，為神經(jīng)組織的修復(fù)提供了可能。組織工程支架聯(lián)合干細(xì)胞或單獨(dú)使用干細(xì)胞的治療方式在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中取得了很好的效果。被移植到患者脊髓損傷的區(qū)域的干細(xì)胞，通過(guò)替換受損細(xì)胞、減少膠質(zhì)瘢痕的形成、促進(jìn)殘存神經(jīng)元細(xì)胞軸突再生及突觸形成等，可促進(jìn)脊髓形態(tài)及功能恢復(fù)。

脊髓損傷分為原發(fā)性損傷和繼發(fā)性損傷。原發(fā)性損傷即為初始的機(jī)械性損傷；繼發(fā)性損傷由特殊的細(xì)胞和分子機(jī)制構(gòu)成，包括谷氨酸興奮性毒性、自由基生成、脂質(zhì)過(guò)氧化、炎癥和缺血（最終導(dǎo)致?lián)p傷周圍的神經(jīng)細(xì)胞凋亡、脊髓壞死）等，最終導(dǎo)致脊髓損傷部位不同程度的脫髓鞘和脊髓空化。

以往的治療主要包括局部冷凍、手術(shù)減壓、手術(shù)吻合、神經(jīng)移植等前期外科治療，藥物治療，物理康復(fù)，以及應(yīng)用酶制劑來(lái)抑制和消除結(jié)締組織瘢痕等后期治療。手術(shù)減壓可恢復(fù)受損區(qū)域的穩(wěn)定性，藥物治療在抑制或減輕其繼發(fā)性損傷中具有一定作用，物理、心理、康復(fù)、營(yíng)養(yǎng)等綜合治療亦可對(duì)功能些許促進(jìn)作用。但是，在促進(jìn)患者功能恢復(fù)上并未取得顯著的突破性進(jìn)展。

眾所周知，神經(jīng)系統(tǒng)損傷到傷后功能恢復(fù)的關(guān)鍵是細(xì)胞的存活、軸突的再生、再生軸突生長(zhǎng)方向的準(zhǔn)確定位和修復(fù)精確而有功能的突觸聯(lián)系。自Reynolds等[2]從鼠的神經(jīng)組織中提取出了具有分化潛能的神經(jīng)干細(xì)胞開始，脊髓損傷的治療走向了細(xì)胞治療的方向，給脊髓損傷的治療帶來(lái)了希望。干細(xì)胞移植治療脊髓損傷的方式大體有3種，即局部種植、經(jīng)靜脈注射途徑和腰穿途徑。脊髓損傷急性期治療中，由于傷后1~2周內(nèi)，損傷區(qū)域的微環(huán)境最適合干細(xì)胞的生長(zhǎng)及分化，故此時(shí)為最佳移植時(shí)間段。我們就目前應(yīng)用干細(xì)胞治療脊髓損傷的研究現(xiàn)狀進(jìn)行概述，并對(duì)其臨床應(yīng)用前景進(jìn)行展望。

1干細(xì)胞的種類及其相應(yīng)特點(diǎn)

干細(xì)胞治療脊髓損傷的主要優(yōu)勢(shì)包括①代替受損的神經(jīng)細(xì)胞；②保護(hù)損傷脊髓中的內(nèi)源性細(xì)胞，緩解殘存神經(jīng)細(xì)胞的凋亡；③促進(jìn)殘存神經(jīng)元細(xì)胞軸突再生與突觸形成；④促進(jìn)殘存和再生軸突的髓鞘形成；⑤減少膠質(zhì)瘢痕的形成，提高移植干細(xì)胞的可塑性，并為內(nèi)源性修復(fù)機(jī)制創(chuàng)造適宜的微環(huán)境。

目前可供選擇的干細(xì)胞包括iPS細(xì)胞（自體細(xì)胞）、胚胎干細(xì)胞（ESCs）、神經(jīng)前體細(xì)胞（NPCs）、少突膠質(zhì)前體細(xì)胞（OPCs）、Schwann細(xì)胞（SC）、嗅鞘細(xì)胞（OECs）、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）、神經(jīng)干細(xì)胞（NSCs）、多潛能干細(xì)胞（iPSCs）、臍血干細(xì)胞，以及皮膚、脂肪組織來(lái)源的干細(xì)胞等。

研究表明，脂肪、皮膚、黏膜組織來(lái)源的干細(xì)胞在體內(nèi)外特定條件下可轉(zhuǎn)化成神經(jīng)細(xì)胞，因其具有可自體移植、損傷性小、易于取材并且組織自我更新快等優(yōu)點(diǎn)，使其成為自體移植修復(fù)脊髓損傷的理想細(xì)胞來(lái)源[3-6]。

另外，目前尚沒(méi)有確切的研究表明干細(xì)胞治療脊髓損傷的3種移植方式的療效差異和優(yōu)劣。

1.1 胚胎干細(xì)胞

胚胎干細(xì)胞是從胚胎或新生幼體中分離出的干細(xì)胞，具有多向分化潛能，但一般只向特定的細(xì)胞系分化，最早用于治療脊髓損傷的研究。胚胎干細(xì)胞治療脊髓損傷主要通過(guò)誘導(dǎo)神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞來(lái)替代受損神經(jīng)細(xì)胞，修復(fù)脫髓鞘化軸突。另外，植入的胚胎干細(xì)胞還能改善損傷區(qū)域的微環(huán)境，提高神經(jīng)細(xì)胞存活率。但是，有研究表明，胚胎干細(xì)胞的移植有致瘤性，并且臨床應(yīng)用也面臨著醫(yī)學(xué)倫理及免疫排斥等關(guān)鍵阻礙[7]。

Yoo等[8]將可控表達(dá)細(xì)胞黏著分子L1的人胚胎干細(xì)胞植入脊髓損傷的小鼠中，結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組小鼠后肢運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分（BMS）高于對(duì)照組。Baharvand等[9]利用視磺酸和堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子作為誘導(dǎo)劑，將胚胎干細(xì)胞于三維膠原支架進(jìn)行附壁培養(yǎng)、分化。超微結(jié)構(gòu)分析可觀察到分化后的細(xì)胞具有典型的突觸結(jié)構(gòu)。Yang等[10]在大鼠脊髓損傷模型中，將豬的胚胎干細(xì)胞和神經(jīng)主細(xì)胞移植到損傷部位。結(jié)果顯示，在運(yùn)動(dòng)學(xué)功能評(píng)分（BBB）中實(shí)驗(yàn)組得分明顯高于對(duì)照組，且觀察到后肢有明顯的功能恢復(fù)。

1.2 骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞

骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞是多功能分化干細(xì)胞，因其細(xì)胞具有分化為間葉組織細(xì)胞的能力而得名，是骨髓中的造血結(jié)構(gòu)和功能性支持細(xì)胞。因?yàn)榫哂歇?dú)特的低免疫原性和免疫調(diào)節(jié)能力、易于擴(kuò)增與保存、異體移植排斥反應(yīng)小、捐獻(xiàn)簡(jiǎn)單容易接受、可用于自體移植以及多器官歸巢效應(yīng)等優(yōu)勢(shì)，在脊髓損傷治療的相關(guān)研究中得到廣泛關(guān)注。雖然有相關(guān)報(bào)道顯示骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞可分化為神經(jīng)細(xì)胞，但其在移植后能否形成功能性神經(jīng)元還缺乏有力證據(jù)。

Nakajima等[11]將間充質(zhì)干細(xì)胞移植入脊髓損傷模型后，能顯著上調(diào)L-13、L-4的表達(dá)，而TNF-α、IL-6表達(dá)明顯下降，從而改變了巨噬細(xì)胞表型，減少了瘢痕組織形成與軸突、髓磷脂的損失，提高了動(dòng)物運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)。Woodbury等[12]發(fā)現(xiàn)，骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞可在某些化學(xué)物質(zhì)誘導(dǎo)下分化為神經(jīng)元細(xì)胞。除了直接代替損傷的少突膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞外，骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞還可通過(guò)釋放生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子、促進(jìn)血管生成、提供合適的生長(zhǎng)基質(zhì)、免疫調(diào)節(jié)和控制空洞形成等作用，對(duì)限制損傷擴(kuò)大和促進(jìn)再分化具有重要意義[13]。Penha等[14]運(yùn)用狗的自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞治療自體脊髓損傷。移植10 d后，腱反射逐漸恢復(fù)，并出現(xiàn)微弱的淺、深痛覺(jué)反應(yīng)。研究提示，骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞可能在脊髓損傷干細(xì)胞治療方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

1.3 神經(jīng)干細(xì)胞

神經(jīng)干細(xì)胞屬于單能干細(xì)胞，存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，能自我更新、復(fù)制，并向神經(jīng)元、星形膠質(zhì)和少突膠質(zhì)細(xì)胞分化。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，體內(nèi)移植的神經(jīng)干細(xì)胞大多分化為星形膠質(zhì)細(xì)胞，而并非神經(jīng)元與少突膠質(zhì)細(xì)胞，并且這種分化會(huì)引起劇烈疼痛[15]。因此，神經(jīng)干細(xì)胞體內(nèi)分化調(diào)控的技術(shù)是需要突破的重點(diǎn)。

Emgard等[16]將神經(jīng)干細(xì)胞植入到脊髓損傷的大鼠中，發(fā)現(xiàn)宿主神經(jīng)元與存活的細(xì)胞連接良好；BBB評(píng)分及網(wǎng)格步行與足印分析提示，大鼠后肢運(yùn)動(dòng)功能有明顯恢復(fù)。Medalha等[17]將神經(jīng)干細(xì)胞移植到大鼠脊髓全斷模型中，觀察到神經(jīng)干細(xì)胞可分化為神經(jīng)元，或者接替受損的脊髓神經(jīng)。但是，在較嚴(yán)重的脊髓損傷或完全脊髓損傷的治療中效果欠佳，胚胎脊髓的移植效果要明顯優(yōu)于神經(jīng)干細(xì)胞。研究表明，神經(jīng)干細(xì)胞移植在較嚴(yán)重的脊髓損傷治療中的關(guān)鍵是細(xì)胞存活率和功能連接的形成方面。Gao等[18]將神經(jīng)干細(xì)胞移植入膽堿能運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元缺陷的大鼠模型后，觀察到由神經(jīng)干細(xì)胞分化的膽堿能神經(jīng)元的軸突，能穿越腹側(cè)神經(jīng)根和坐骨神經(jīng)，并與外周肌肉組織形成神經(jīng)-肌肉接頭，該動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)功能得到顯著改善。

1.4 誘導(dǎo)多潛能干細(xì)胞

Yamanaka等[19]將Oct4、Sox2、Klf4及c-Myc等4個(gè)基因通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄病毒介導(dǎo)，轉(zhuǎn)入鼠成纖維母細(xì)胞，之后通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)染后細(xì)胞Fbx15的表達(dá)進(jìn)行篩選，首次獲得具有干細(xì)胞功能的細(xì)胞，即誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞。Okita等[20]隨后根據(jù)對(duì)Nanog的表達(dá)進(jìn)行篩選，得到iPS細(xì)胞，其功能接近于胚胎干細(xì)胞，解決了醫(yī)學(xué)倫理學(xué)上的障礙，但是所植入的基因表達(dá)能力會(huì)減弱，且在宿主體內(nèi)存活時(shí)間不長(zhǎng)，病毒載體所導(dǎo)致的免疫排斥反應(yīng)及可能的致瘤性還有待商榷[21-22]。之后，有研究將iPS細(xì)胞進(jìn)行體外誘導(dǎo)分化，可得到理想的干細(xì)胞類型，從而避免了上述問(wèn)題[23-26]。

Kimura等[25]將胚胎干細(xì)胞體外誘導(dǎo)成神經(jīng)干細(xì)胞后，移植到小鼠損傷的神經(jīng)細(xì)胞周圍，發(fā)現(xiàn)小鼠損傷神經(jīng)纖維發(fā)生髓鞘化。Fujimoto等[27]的實(shí)驗(yàn)觀察顯示，在免疫缺陷小鼠的脊髓損傷模型中，經(jīng)iPS細(xì)胞治療后，小鼠運(yùn)動(dòng)功能有一定恢復(fù)。

1.5 臍血間充質(zhì)干細(xì)胞

臍血間充質(zhì)干細(xì)胞可分化為神經(jīng)元及神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，且獲取容易，對(duì)供者無(wú)損害；可在體外進(jìn)行增殖培養(yǎng)，在低溫凍存下可以長(zhǎng)期存活并建立臍血干細(xì)胞庫(kù)；可在脊髓損傷中抗細(xì)胞凋亡、分泌多種神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，具有神經(jīng)保護(hù)作用[28]。雖然臍血干細(xì)胞的應(yīng)用不存在倫理學(xué)爭(zhēng)議，但在臨床應(yīng)用上還是存在一些問(wèn)題的。

Hu等[29]用超順磁納米顆粒（Superparamagnetic iron oxide nanoparticles，SPIO）標(biāo)記的MRI顯示，人臍血干細(xì)胞能遷徙并能存活在大鼠脊髓損傷區(qū)域，進(jìn)而促進(jìn)大鼠神經(jīng)功能的恢復(fù)。Park等[30]將臍血間充質(zhì)干細(xì)胞移植到大鼠脊髓挫傷區(qū)域，術(shù)后1周內(nèi)，每天給大鼠注射一次BrdU。大鼠的行為學(xué)分析表明，大鼠運(yùn)動(dòng)功能得到了明顯的恢復(fù)，且脊髓空洞體積更小，降低了細(xì)胞的凋亡。在實(shí)驗(yàn)組，原位末端標(biāo)記的細(xì)胞減少了，而BrdU標(biāo)記的細(xì)胞明顯增多。研究顯示，在大鼠體內(nèi)植入臍血多功能干細(xì)胞后，可縮小星形膠質(zhì)細(xì)胞活化范圍，提高殘存軸突的存活，減少caspase-3與ED-1陽(yáng)性細(xì)胞的數(shù)量[31]。

1.6 Schwann細(xì)胞

Schwann細(xì)胞分為有髓鞘和無(wú)髓鞘兩種，是構(gòu)成周圍神經(jīng)細(xì)胞的主要細(xì)胞，可傳導(dǎo)神經(jīng)沖動(dòng)，營(yíng)養(yǎng)神經(jīng)元，參與神經(jīng)的生長(zhǎng)和再生，分泌神經(jīng)細(xì)胞外介質(zhì)，介導(dǎo)抗原以及調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)活性[32]。

夏雷等[33]把神經(jīng)干細(xì)胞與Schwann細(xì)胞種植在共聚物支架上，移植到脊髓損傷的大鼠中，Schwann細(xì)胞可促進(jìn)軸突再生及髓鞘化、促使神經(jīng)干細(xì)胞向神經(jīng)元樣細(xì)胞方向分化，且部分神經(jīng)元樣細(xì)胞還可能形成了突觸連接。崔學(xué)文等[34]將外胚間充質(zhì)源的Schwann細(xì)胞種植在纖維蛋白膠支架上，移植到脊髓損傷的大鼠中。細(xì)胞加支架組較對(duì)照組大鼠后肢運(yùn)動(dòng)能力有明顯恢復(fù)，單純支架組也有一定程度的恢復(fù)，但程度較低。另外，免疫組化染色顯示，細(xì)胞加支架組可見大量神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。說(shuō)明Schwann細(xì)胞對(duì)脊髓損傷后的組織學(xué)與功能恢復(fù)有明顯促進(jìn)作用。Kanno等[35]在脊髓損傷的大鼠模型中植入基因修飾的可分泌神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)蛋白和軟骨素酶的Schwann細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)可促進(jìn)大鼠神經(jīng)軸突的再生并提高運(yùn)動(dòng)、感覺(jué)功能的恢復(fù)。

2 對(duì)于干細(xì)胞的特殊處理

除了iPS細(xì)胞外，在干細(xì)胞用于脊髓損傷治療之前，也可對(duì)其進(jìn)行各種處理，以促進(jìn)細(xì)胞治療的效果。

2.1 誘導(dǎo)細(xì)胞向神經(jīng)元樣細(xì)胞分化

iPS細(xì)胞與胚胎干細(xì)胞存在著一定的致瘤風(fēng)險(xiǎn)，而骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞往神經(jīng)元樣細(xì)胞分化的概率很小，如果在體外誘導(dǎo)上述細(xì)胞向神經(jīng)元樣細(xì)胞分化，既消除了致瘤的可能性，又提高了細(xì)胞的修復(fù)功能。

高平等[36]采用了生物及化學(xué)兩種誘導(dǎo)方式，誘導(dǎo)骨髓間充質(zhì)細(xì)胞分化為神經(jīng)元樣細(xì)胞。實(shí)驗(yàn)分4組，每組12只大鼠，采用脊髓半橫斷模型。建模后12周，生物誘導(dǎo)組大鼠運(yùn)動(dòng)功能持續(xù)恢復(fù)，顯著優(yōu)于其他3組。脊髓組織切片HE染色顯示，化學(xué)誘導(dǎo)組與骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞組近似，神經(jīng)元樣細(xì)胞崩解、膠質(zhì)細(xì)胞增上、空洞形成少于DMEM培養(yǎng)液組，生物誘導(dǎo)組最佳。喻永濤等[37]將30只大鼠隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組，每組15只。體外培養(yǎng)臍血間充質(zhì)干細(xì)胞并向神經(jīng)元樣細(xì)胞方向誘導(dǎo)分化，用Hoechst標(biāo)記后用于實(shí)驗(yàn)組，而對(duì)照組注射PBS液。結(jié)果顯示，在脊髓病理切片中出現(xiàn)上述標(biāo)記的移植細(xì)胞，5周后移植組功能恢復(fù)優(yōu)于對(duì)照組?？梢?，誘導(dǎo)分化后的神經(jīng)元樣細(xì)胞可以促進(jìn)鼠脊髓損傷的功能修復(fù)。

2.2 干細(xì)胞聯(lián)合細(xì)胞因子促進(jìn)脊髓損傷修復(fù)

張占修等[38]在脊髓損傷的大鼠的尾靜脈注射臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞，烏司他丁組腹腔注射。4周后觀察發(fā)現(xiàn)，大鼠下肢運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)優(yōu)于單純的細(xì)胞移植組和單純的烏司他丁注射組；并且，PKH26標(biāo)記的陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)量明顯多于其他組。實(shí)驗(yàn)提示，聯(lián)合應(yīng)用臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞和烏司他丁，可促進(jìn)脊髓損傷大鼠神經(jīng)突粗的再生，改善肢體電生理功能和運(yùn)動(dòng)功能。趙志軍等[39]研究自由基清除劑依達(dá)拉奉聯(lián)合神經(jīng)干細(xì)胞移植對(duì)大鼠行為學(xué)的影響。實(shí)驗(yàn)在8周后觀察到，PKH-26標(biāo)記的神經(jīng)干細(xì)胞在體內(nèi)存活且在脊髓內(nèi)遷移，可見少量連續(xù)性神經(jīng)纖維通過(guò)損傷區(qū)，且熒光金逆行脊髓追蹤顯示，神經(jīng)椎體細(xì)胞穿越了損傷區(qū)，且后肢運(yùn)動(dòng)功能BBB評(píng)分最高。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，依達(dá)拉奉能促進(jìn)干細(xì)胞在損傷區(qū)的存活并向神經(jīng)細(xì)胞分化，且聯(lián)合移植臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞可顯著提高大鼠脊髓損傷的修復(fù)效果。

2.3 兩種細(xì)胞共移植

不同干細(xì)胞種類各具優(yōu)勢(shì)，比如神經(jīng)干細(xì)胞能有效分化為神經(jīng)元樣細(xì)胞，而骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞能有效緩解炎癥環(huán)境。如果將兩種細(xì)胞共同移植到脊髓損傷區(qū)域，將可能產(chǎn)生協(xié)同作用，并更加有效地修復(fù)脊髓損傷。

Luo等[40]研究神經(jīng)干細(xì)胞與嗅鞘細(xì)胞的共移植，在感覺(jué)功能提高上的效果及潛在的分子機(jī)制。在熱痛閾和機(jī)械痛閾的測(cè)量中，神經(jīng)干細(xì)胞恢復(fù)了脊髓損傷大鼠的感覺(jué)功能，而嗅鞘細(xì)胞則可引起痛覺(jué)過(guò)敏。共移植可促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞的存活，逆轉(zhuǎn)嗅鞘細(xì)胞引起的痛覺(jué)過(guò)敏，這對(duì)神經(jīng)感覺(jué)功能的恢復(fù)起到很大作用。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，在共移植組的大鼠中，神經(jīng)生長(zhǎng)因子的表達(dá)大幅下調(diào)。推測(cè)這兩種細(xì)胞的共移植在脊髓損傷修復(fù)中的可能機(jī)制為下調(diào)神經(jīng)生長(zhǎng)因子的表達(dá)。葉超群等[41]實(shí)驗(yàn)探討嗅鞘細(xì)胞與Schwann細(xì)胞的共移植對(duì)大鼠脊髓損傷修復(fù)的影響。結(jié)果顯示，5~8周后，實(shí)驗(yàn)組BBB評(píng)分較對(duì)照組高，9、10周時(shí)兩組無(wú)明顯差異。造模后10周，實(shí)驗(yàn)組大鼠脊髓損傷部分瘢痕及損傷范圍較小。說(shuō)明兩種細(xì)胞的共移植在一定程度上促進(jìn)了大鼠損傷脊髓的恢復(fù)，但未能促進(jìn)大鼠后肢運(yùn)動(dòng)功能的提高。

2.4 干細(xì)胞基因轉(zhuǎn)染后移植

某些生長(zhǎng)因子或蛋白類的物質(zhì)能緩和炎癥環(huán)境，提高移植細(xì)胞的生存率，增加干細(xì)胞定向分化的機(jī)率，從而提高脊髓損傷的修復(fù)效率高。因此，將目的基因轉(zhuǎn)染到移植的干細(xì)胞內(nèi)，使其持續(xù)產(chǎn)生相應(yīng)蛋白，這就使損傷脊髓的修復(fù)達(dá)到更好的效果。

研究表明，通過(guò)慢病毒介導(dǎo)的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子-3穩(wěn)定轉(zhuǎn)染大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞，轉(zhuǎn)染率可達(dá)到60%~70%，并且目的基因和神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子-3蛋白的表達(dá)可以被檢測(cè)到，從而為干細(xì)胞治療脊髓損傷提供了一種新的方式[42]。Kumagai等[43]于大鼠脊髓損傷7 d后，在損傷中心分別植入PBS（對(duì)照組）、GFP標(biāo)記的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞、用GFP標(biāo)記修飾后表達(dá)MNTS1的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞，以及用GFP修飾后表達(dá)MNTS1/P75-的細(xì)胞。實(shí)驗(yàn)觀察顯示，與對(duì)照組相比，所有的移植組炎癥反應(yīng)都有緩解，并且囊性空腔都相對(duì)縮小。而且，基因修飾的兩實(shí)驗(yàn)組軸突生長(zhǎng)明顯提高、皮膚過(guò)敏反應(yīng)顯著改善。另外，MNTS1/P75-組中移植物促進(jìn)了血管生成，且改善了膠原瘢痕。

3 干細(xì)胞治療脊髓損傷的研究及臨床應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 干細(xì)胞治療在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中的效果

干細(xì)胞被用于多種動(dòng)物的脊髓損傷修復(fù)實(shí)驗(yàn)中，從目前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，動(dòng)物后肢的運(yùn)動(dòng)功能及感覺(jué)能得到一定程度的恢復(fù)，療效滿意。Li等[44]使用復(fù)合表皮生長(zhǎng)因子受體抗體的功能化膠原支架，促進(jìn)神經(jīng)前體細(xì)胞的神經(jīng)分化，來(lái)修復(fù)大鼠脊髓損傷。在體外實(shí)驗(yàn)中觀察到，對(duì)于暴露于髓磷脂蛋白質(zhì)的神經(jīng)前體細(xì)胞，采用1 μg西妥昔單抗附合的膠原支架，能促進(jìn)向神經(jīng)元方向的分化，并抑制向星形膠質(zhì)細(xì)胞方向的分化。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，將表達(dá)綠色熒光蛋白的神經(jīng)前體細(xì)胞嵌入的支架，移植到4 mm長(zhǎng)的大鼠半切損傷區(qū)域，發(fā)現(xiàn)復(fù)合5 μg西妥昔單抗的膠原支架，誘導(dǎo)了神經(jīng)前體細(xì)胞向神經(jīng)元方向分化，減少了向星型膠質(zhì)細(xì)胞方向的分化，促進(jìn)了軸突的再生，明顯提高了神經(jīng)功能的恢復(fù)。Iwasaki等[45]將自組裝肽與神經(jīng)干細(xì)胞，通過(guò)直接注射的方式，植入大鼠頸部脊髓損傷模型，發(fā)現(xiàn)能協(xié)同促進(jìn)組織與前臂功能的恢復(fù)。Himes等[46]將骨髓干細(xì)胞通過(guò)靜脈注射的方式，植入脊髓損傷的小鼠體內(nèi)，小鼠BBB評(píng)分2周后明顯提高，行走功能及溫度覺(jué)顯著恢復(fù)。

3.2 干細(xì)胞的臨床研究現(xiàn)狀

干細(xì)胞治療脊髓損傷具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，但臨床使用還存在著未知風(fēng)險(xiǎn)和尚未解決的技術(shù)問(wèn)題。因此，干細(xì)胞的臨床治療還需要進(jìn)一步深入探索。Dai等[47]將患者自身的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植到完全性、慢性的頸段脊髓損傷部位，40例患者中，實(shí)驗(yàn)組患者的功能相比對(duì)照組明顯恢復(fù)，且在觀察的6個(gè)月中無(wú)腫瘤發(fā)生跡象。李志營(yíng)等[48]對(duì)78例脊髓損傷患者行自體脊髓間充質(zhì)干細(xì)胞與自體腓腸神經(jīng)聯(lián)合移植的方法進(jìn)行治療研究，結(jié)果顯示具有一定的療效，證實(shí)了自體脊髓間充質(zhì)干細(xì)胞與周圍神經(jīng)共移植治療脊髓損傷的方法安全有效。Yazdani等[49]用自體Schwann細(xì)胞與骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞聯(lián)合移植，治療慢性脊髓損傷，并對(duì)安全性與可行性結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。共8名完全性創(chuàng)傷性脊髓損傷患者參與了該研究，平均隨訪2年。MRI顯示，所有患者并沒(méi)有瘤性組織增生、脊髓空洞癥等跡象，同樣也沒(méi)有出現(xiàn)感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)功能的退化。3名患者ASIA感覺(jué)量表評(píng)分有輕微提高，但ASIA等級(jí)沒(méi)有改變，同時(shí)運(yùn)動(dòng)分?jǐn)?shù)沒(méi)有提高?；颊咂毡橹饔^感覺(jué)有所改善，比如排尿與排便的感覺(jué)提高、坐姿更加穩(wěn)定以及軀體的平衡能力得到改善。雖然兩種細(xì)胞的聯(lián)合移植治療無(wú)明顯效果，但其安全性得到了證實(shí)。Liu等[50]將臍血間充質(zhì)干細(xì)胞通過(guò)鞘內(nèi)注射的方式注入22名患者體內(nèi)，每周1次，4次為1個(gè)療程。其中，4例患者接受了2個(gè)療程治療，1例患者接受了3個(gè)療程的治療，其他患者為1個(gè)療程。結(jié)果顯示，通過(guò)注射方式進(jìn)行臍血干細(xì)胞植入的方法是安全的，能夠提高大部分非完全性脊髓損傷患者的神經(jīng)功能和生活質(zhì)量。

4 總結(jié)

干細(xì)胞治療不論在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，還是臨床試驗(yàn)方面，都顯示了在脊髓損傷修復(fù)治療上的優(yōu)勢(shì)及前景。但脊髓損傷修復(fù)是多學(xué)科參與的工程，單靠干細(xì)胞移植不能解決所有與脊髓損傷治療有關(guān)的問(wèn)題，所以與早期手術(shù)治療、新的藥物治療、康復(fù)手段、物理輔助、營(yíng)養(yǎng)調(diào)理、相關(guān)分子或受體阻斷物結(jié)合的治療策略顯得尤為重要，是將來(lái)研究的方向。

雖然干細(xì)胞在治療脊髓損傷的研究中，有許多問(wèn)題尚未解決，部分細(xì)胞移植存在倫理學(xué)爭(zhēng)議和致瘤性風(fēng)險(xiǎn)，但是目前的研究成果已經(jīng)揭示了其臨床應(yīng)用前景是廣闊的。

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Stem Cells and the Repair of Spinal Cord Injury

HAN Qianqian1,XU Yan2,WANG Hong2,HUANG Jingchun3.

1 Department of Biomaterials and Tissue Engineering,Institute of Medical Device Verification,the National Institutes for Food and Drug Control,Beijing 100050,China;
2 Department of Orthopedics,First Hospital of Dalian Medical University,Dalian 116044,China;
3 SFDA-Jinan Quality Supervision and Inspection Center for Medical Devices,Jinan 250100,China. Corresponding author:WANG Hong(E-mail:768852847@qq.com);HUANG Jingchun(E-mail:sdzxhuangjc@163.com).

【Summary】Spinal cord injury is still a disease which is hard to cure in clinic and a project under research.The operation treatment and corresponding auxiliary treatment did not achieve a satisfied result.The cell-therapy of stem cells transplants to the patients'spinal cord injury area is a promising method.By the replacement of damaged cells,reducing the formation of glial scar,promoting the survival of neurons axonal regeneration and the synapse's formation,stem cell promote the recovery of function and morphology.In thispaper,the application of stem cell therapy in treating spinal cord injury was reviewed and prospected.

Spinal cord injury;Stem cell;Tissue engineering

R683.2

B

1673－0364（2015）04－0269－05

10.3969/j.issn.1673-0364.2015.04.014

2015年5月20日；

2015年6月17日）

中科院先導(dǎo)計(jì)劃課題（XDA01030504，XDA01030503）；863課題（2012AA020507）；國(guó)家自然科學(xué)基金（81271719，81341060）。

100050北京市中國(guó)食品藥品檢定研究院醫(yī)療器械檢定所生物材料和組織工程室（韓倩倩）；116044大連市大連醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院骨科（許琰，王宏）；250101濟(jì)南市山東省醫(yī)療器械產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)中心（黃經(jīng)春）。

王宏（E-mail：768852847@qq.com）；黃經(jīng)春（E-mail：sdzxhuangjc@163.com）。

注：韓倩倩，許琰為共同第一作者。