体等。Fukunaga等[17]用原发性高血压大鼠MCAO,3周后将从E10.5即刻分离的带间充质的中脑神经盘立即植入缺血海马,1个月后,水迷宫试验证实移植间充质干细胞大鼠认识能力明显提高,苏木精和伊红(HE)染色发现,在移植区内有复杂的血管形成,检查出神经微丝200阳性细胞,酪氨酸羟化酶(TH)染色发现带有长树突的神经元样细胞。提示带MSCs能在成年脑中成活,分化为成熟的中枢神经系统组织细胞,并在移植区内及其周围构成血管。张化彪等[18]用免疫追踪技术发现,MSCs的迁移主要集中在患侧病灶周围如海马区、胼胝体以及大脑皮质的其他部位,同时在健侧也有少量的分布。荧光双标发现,MSCs在脑出血大鼠脑内分化为NeuN和GFAP阳性的神经元和星形胶质细胞,其中在海马处的MSCs大部分分化为神经元,在病灶周围大部分分化为星形胶质细胞。 3 MSCs移植在缺血的脑血管病的治疗进展 3.1 神经干细胞的自身激活 在成年哺乳动物体内如脑室下区(SVZ),尤其邻近侧脑室最前部分、海马齿状回的颗粒下区(SGZ)等存在极少量的具有神经再生分化能力的神经干细胞。正常情况下这些细胞处于休眠状态,在出现某些病理变化时这些神经干细胞可被激活,发生迁徙、增殖并分化。Liu等[19]对沙鼠实施10min全脑缺血,1~2周后发现,其海马颗粒层下区的神经干细胞数较正常沙鼠增长了12倍,同时这些增殖的细胞向颗粒层及齿状回迁移。1个月后,这些细胞表达NeuN和MAP2。Arridssone等[20]发现局灶性脑缺血能激发SGZ的神经再生,并发现增殖的细胞能向损伤的纹状体迁移且表达发育中和成熟的纹状体神经元的标记。Graig等[21]向小鼠脑室注射EGF后发现室管膜下区细胞逐渐向临近脑实质迁徙,其他一些因子如bFGF、BDNF、NGF也能刺激损伤后神经再生。 3.2 外源性MSCs脑内移植 由于内源性成体干细胞再生非常有限,对于大面积缺血很难修复。利用干细胞能够增殖和分化的特性,外源性MSCs的移植来实现缺血坏死区神经的修复、替代成为一个有效的策略。Li等[22]首先建立大鼠MCAO模型,4天后在麻醉状态下纹状体内注射MSCs,28天后处死,发现体内的MSCs在脑内存活,并迁移到距注射部位2.2mm处。其中有1%的细胞表达NeuN,8%细胞表达GFAP,表明MSCs在体内分化为神经元和神经胶质细胞,实验组神经功能恢复情况明显好于对照组。Toda等[23]将神经干细胞移植入缺血小鼠海马LA1区发现1%~3%移植细胞长期存活,其中的3%~9%细胞分化为神经元。这些存活的细胞改善了缺血小鼠的空间认识功能。Park[24]研究发现,小鼠出生后(Po)脑室注射外源性神经干细胞,7天后(P7)的缺氧、缺血损伤可诱导外源NSCs一过性增殖,2~5周后可见NSCs集中分布在梗死腔周围,并在半暗区发现外源性NSCs分化的神经元和少突胶质细胞增多。Kondziolka等[25]应用人类胚胎癌来源的神经细胞移植到脑卒中患者的缺血区,患者的运动症状有一定程度的提高。这是人类第一次的临床应用。 3.2.1 移植部位 多选择梗死灶周边、纹状体、海马和嗅球等部位。而梗死灶中心不利于细胞成活。Veizovic等[26]在大鼠缺血性损伤2~3周后将神经干细胞系MHP36移植入损伤对侧脑组织,MHP36移植鼠功能无显著缺陷,且缺血性脑损伤的体积较空白对照组明显缩小,空白模型动物与假手术动物相比,8周以上还表现平衡、感觉、运动缺陷,相对运动而言,3组纹状体学习与记忆功能无差异,形态学上MHP36主要见于未损伤移植半脑,在损伤半球的皮质也可见。提示MHP36通过帮助损伤与未损伤半球的组织自发重建来提高其功能。认为在损伤对侧区域移植神经干细胞可避免患侧炎性环境及较差的灌注,影响移植细胞的存活。 3.2.2 移植的时间 Mampalam等[27]报道,自大鼠MACO后2~15天进行移植。而Fukunaga等[17]认为,MCAO后3周时脑组织环境可能较为适合移植物生长。但Mattsson等[28]则认为MCAO引起的继发性丘脑萎缩于损伤3周时已形成,此时行神经干细胞移植已不能逆转脑组织萎缩。而在MCAO早期,如1周时移植对治疗继发性丘脑萎缩更加有益。移植的神经干细胞在各个阶段的脑梗死灶内均能成活,但急性期成活率低于亚急性期或晚期。可能的原因:(1)缺血急性期血供未建立,造成血供困难,营养减少;(2)缺血区的急性渗出、水肿、变性、坏死等组织释放某些神经毒性物质如自由基等;(3)急性期诱导产生的神经营养因子浓度较低,也是不易移植成功的因素。 3.2.3 移植存在的问题 目前尚无患者自体MSCs治疗脑缺血、脑出血的报道。且移植后尚有许多问题有待进一步研究:(1)MSCs移植后分化、迁移与周围组织融合及干细胞终止的调节机制尚不清楚,但迄今未见神经干细胞移植引起肿瘤形成的报道;(2)无确切证据表明,移植神经干细胞或其子代细胞与宿主神经元是否建立了真正的突触联系,从而参与宿主神经网络的形成;(3)移植干细胞的功能还有待进一步研究;(4)移植的安全性;(5)神经干细胞移植后解剖学与功能的关系仍需进一步探讨。 4 发展与展望 MSCs移植的研究为缺血性脑血管病的治疗开辟了一条新的技术平台。且MSCs能在体内外分化为神经细胞,易获得、增殖快,能够进行自体移植,克服了种族和免疫障碍,MSCs可作为一种潜在自体神经移植的一种细胞来源。 未来干细胞的研究将集中在:(1)胚胎干细胞和MSCs在对神经系统、内分泌系统等顽固性疾病临床治疗的探索;(2)药物对细胞的药理和毒副作用的筛选和评定;(3)定向制造组织、器官以用于移植、修复或治疗。(4)对人胚发育机制的研究。随着对NSCs的深入研究,MSCs的应用前景更加广阔。 【参考文献】 1 Mezey E,Chandross KJ,Harta G,et al. Turning blood into brain cells bearing neuronal intigens in vivo from bone marrow. Science,2000,290 (5497):1779-1783.2 Perira RF,Halford KW,Hara MD,et al. Cultured adberent cells from marrow can serve as long-lasting precursor cells for bone,cartilage and lung in irradiated mice. Proc Natl Acad Sci USA,1995,92 (11):4857.3 Martin LJ. Neuronal cell death in nervous system development disease and injury (Review). Int J Mol Med,2001,7:455-478.4 Friedenstein AJ,Gorskaja U,Kulagina N. Fiberoblast precursor in normal and irradiated mouse hematopoitic organs. Exp Hematol,1976,4(5):276.5 Kohyama J,Ake H,Schimazaki T,et al. Brain from bone:efficient meta differentiation of marrow derived mature osteoblast to neurons with noggin or a demethylating agent.Differentiation,2001,14(11):1771-1776.6 Sanchez-Ramos J,Song S,Cardoz-Pelaez F,et al. Adault bone marrow stromal cells differentiate into neural cells in vitro. Exp Neurol,2000,164:247-256.7 Woodbury D,Schwarz EJ,Prochop DJ,et al. Adault rat and human bone marrow stromal cells differentiate into neural cells in vitro. J Neurosci Res,2000,61:364-370.8 Berezovskaya O,Maysinger D.Eedoroffs colony stimulating factor-1 potentiates neuronal survival in cerebral cortex ischemic lesion. Acta Neuropathol (Berl),1996,92:479-486.9 Maestroni GJ,Cosentino M,Marino F,et al. Neural and endogenous catechotamines in the bone marrow:circadian association of norepinephrine with hematopoiesis?Exp Hematol,1998,26:1172-1177.10 Eglitis MA,Dawson D,Park KW,et 上一页 [1] [2] [3] 下一页
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