神经干细胞在缺血缺氧性脑病中的治疗前景

!"#第 $ 期 摘 要：过去认为神经元受损伤后难以再生 % 近年发现神经干细胞（&’()*+ ,-’. /’++,0 123）主要存在于胚胎和 成熟个体的中枢神经系统（312）中，具有增殖和分化的潜能 % 123成为神经学科的热点课题，是神经发育和疾 病研究的重要平台，作为新生神经细胞的“种子”，它为治疗缺血缺氧性脑病提供了新策略，尤其是中枢神经细 胞的治疗性再生和基因治疗 % 对 123的发育、组织学特点、增殖分化的调控及治疗前景进行了阐述 % 关键词：神经干细胞；缺血缺氧性脑病；细胞移植 中图分类号：456"% " 文献标识码：7 文章编号：!88595:65 ;$886 < 2898!"#986 收稿日期：$88"9!89$$；修回日期：$88698$9$8 作者简介：陈 ; !=5#9 <，女，土家族，湖北恩施人，住院医师，硕士研究生，主要从事新生儿疾病的研究，>’+：? :@98$89@!@6""5$， A9.*B+：C/&$D ,EF(% /E.% 过去认为神经元是永不再生性细胞 % 近年 来，人们从胚胎及成年鼠和人胚脑组织中分离出 神经干细胞（&’()*+ ,-’. /’++,0 123），并建立了神 经干细胞克隆（系），为 123研究和应用打下了基 础 % 123具有增殖、分化潜能，可作为新生神经细 胞的“种子”，不仅用于脑代谢性疾病、脊髓灰质炎 的治疗或视网膜重建等，还可诱导产生新的皮质， 为脑缺血缺氧性疾病的新型治疗提供依据 % ! 中枢神经系统的发育 胚胎中枢神经系统起源于胚胎背侧神经板的 外胚层，123由此增殖形成神经上皮，分化为神经 第 : 卷 第 $期 ;专辑 < 生命科学研究 GE+% : 1E% $ ; 2(HH+% < $886年 @ 月 IBJ’ 2/B’&/’ 4’,’*)/F K(&’ $886 神经干细胞在缺血缺氧性脑病中的治疗前景 陈 ，封志纯 （第一军医大学 珠江医院 儿科，中国广东 广州 #!8#!#） "#$%&’() $* +’,#-. /)’0 1’..% 23 45’#-&6 $* 76&$82( 9%(5’02( :3(’&5-.$&-)56 3LA1 M(’0 NA1O PFB9/F(& ; !"#$%&’"(& )* +",-$&%-./0 1234-$(5 6)/#-&$70 8-%/& 9-7-&$%: 9",-.$7 ;(-<"%/-&:0 =3$(5>2)3 #!8#!#0 =3$(5,)(50 ?2-($ < ;<%)#-()= >F’ &’()E& C*, Q’+B’R’S -E Q’ F*)S+T )’H*B)’S E&/’ Q’B&U F*).’S% 1’()*+ ,-’. /’++, ;123< CB-F HE-’&-B*+ /*H*QB+B-T EJ S’R’+EH.’&- *&S SBJJ’)’&-B*-BE&0 C*, .*B&+T ’VB,-’S B& ’.Q)TE&B/ *&S *S(+- /’&-)*+ &’()*+ ,T,-’. ;312< % 7, -F’ )’,’*)/FB&U FE- ,HE-0 123 B, -F’ H+*-9,-*U’ JE) ,-(STB&U H,T/FE+EUB/ S’R’+EH.’&- *&S SB,’*,’,0 *&S *, -F’ H)EU’&T EJ &’CQE)& &’()*+ /’++0 B- H)ERBS’, * &’C ,-)*-’UT JE) FTHEVB/ B,/F’.B/ ’&9 /’HF*+EH*-FT0 ’,H’/B*++T B& -F’)*H’(-B/ )’U’&’)*-BE& *&S U’&’-B/ -F’)*HT EJ /’&-)*+ &’()*+ /’++,% >F’ S’R’9 +EH.’&-0 FB,-E+EUB/ J’*-()’0 /E&-)E+ EJ S’R’+EH.’&- *&S SBJJ’)’&-B*-BE&0 *&S -F’)*H’(-B/ H)E,H’/- C’)’ SB,9 /(,,’S% >’6 ?$#@%= &’()*+ ,-’. /’++,W FTHEVB/ B,/F’.B/ ’&/’HF*+EH*-FTW /’++ -)*&,H+*&-*-BE& ; @-*" A.-"(." B"/"$%.20 $8860 : ;$ < X !"# Y !": < !"# 生 命 科 学 研 究 $%%& 年 元和胶质细胞等 ’ 新生细胞沿放射状引导纤维迁 移至特定部位（包括皮质层），并在脑内各区域依 序排列组合 ’ 多数神经细胞在胚胎和出生早期已形成，干 细胞通过自我复制，满足神经系统生长发育的需 要 ’ 出生后 ()*内的 )*(数量急速下降，但成体 脑内个别区域仍保留着干细胞，通常处于静息状 态，在神经系统损伤后激活增生，但多数向星形胶 质细胞分化，形成瘢痕修复 ’ 在脑发育过程中，各种干细胞增殖周期长短 不一，子代细胞群所占比率不定，各种神经细胞的 数量可随时间推移以一种非线性方式增加 ’ 各种 微环境因素也参与其增殖和定向分化的调控，包 括细胞连接、神经递质、营养因子及各种酶等’ )*( 对不同刺激的反应可有较大差别 ’ 随年岁的增 大，神经元再生能力逐渐降低，可能是缺少 )*( 扩增的刺激因子所致 ’ ! "#$的组织学特点 动物和人的胚胎或成体 ()* 内存在着干细 胞和 +或前体细胞 ’ 在胎儿中分布较广，如嗅球、 侧脑室的脑室区及室下区、海马、脊髓、神经上皮、 后脑和脑皮层等’成体脑中仅已知"个 )*(群：脑 室区和室下区、连接侧脑室和嗅球的区域（在成人 尚未证实）和海马 , !，$ - ’根据其组织起源，)*(又分 为纹状体源、皮层源、脑干源及脊髓源干细胞’ 目前研究较多的是脑室侧壁的 )*( 和前体 细胞，是唯一具有恒定增殖能力的细胞群，细胞周 期约为 !" .’ 海马齿状回及皮质新生神经元则源 于局部神经前体细胞，而侧脑室和齿状回颗粒下 层（*/0）)*(在整个生命期内都可增殖 ’ 从胎儿的中枢神经组织可分离 )*( 形成细 胞克隆，体外分化为各类神经细胞 ’ 通过对鼠胚 脑连续冠状位切片显示，干细胞主要在脑室、脑室 下区、中脑导水管周围等中轴部位，呈复层上皮排 列，细胞多呈三角形、锥形、星形，发出放射状突起 连接脑表层和脑室；脑内还可见成簇的干细胞，分 布于离脑室较远的部位 ’ 电镜发现其形态较小， 核浆比例大，核仁大，核异染色质高度分散、呈小 碎片状，胞浆中有大量的游离核糖体，其它细胞器 较少呈幼稚状态，具有典型的干细胞特征 ’ 当中 枢神经损伤时，)*(从增殖区域向损伤区迁移，此 过程受周围组织环境影响，如受伤部位、大纤维束 或血管壁等处是迁移常发生部位，可能与其所释 放的趋化因子，或纤维束、血管对细胞游走提供了 牵引“通道”有关 ’ 星形胶质细胞在体外可长成多潜能神经球， 这与干细胞是未分化细胞的观点不一致 ’ 故有学 者认为 )*(可能作为一种分化形式存在，侧脑室 区的星形胶质细胞及其亚群是新生神经元的前体 细胞 ’ 123456.等 , " -发现室管膜细胞表达胶质细胞 标记物 *!%%和 /789，并附有纤毛’若 )*(确为类 胶质细胞，则其决定分化之前已受到了逆向调控， 胶质细胞标记物表达下调，神经元标记物上调’此 外，)*( 还有可能是从骨髓基质干细胞跨胚层分 化的可能 ’ % "#$的增殖、分化的调控 )*( 扩增和分化的调控除了自身遗传背景 外，还极大程度地受到微环境影响 ’ 其中影响较 大的是表皮生长因子（:/7）和成纤维生长因子 （7/7）’ :/7可维持胚胎 )*(的生存，影响干细胞 增殖和迁移 ’ :/7还能诱导胚胎鼠视网膜前体细 胞分化成神经元和胶质细胞，刺激胶质前体细胞 增殖 ,& - ’ 7/7及其受体在鼠胚胎 :;’ < =即有表达， 先于 :/7及其受体（: !! > !< =），提示 7/7可能 促进 :/7反应性细胞的产生或者对 7/7反应的 )*(是前者的父代 ,< - ’ 其中 7/7$在胚胎神经发育 早期起重要作用，是多种神经前体细胞的有丝分 裂原 ’ 干细胞增殖或分化方向的择取决于 7/7$ 浓度：低浓度 7/7$启动分裂信号，高浓度诱导分 裂和分化 ’ 有学者认为 7/7 浓度决定其与不同 7/7受体的亲和力，从而导致信号通路差异 ’ :/7 和 7/7$对脑神经前体细胞增殖还有协同作用 ’ 神经干细胞 +前体细胞的分化可由一系列刺 激因子调控 ’ 神经营养素 "（)?"）和 /8@8 或 /8@8的激动剂抑制 )*(增殖，促进分化；脑源性 神经营养因子 A@1)7B、神经细胞粘附分子 （)C(8D）、神经生长因子（)/7）、胰岛素样生长因 子 !A E/7!B、褪黑激素、血小板生长因子、转化生长 因子等主要促其向神经元方向分化 ’ 若加入骨形 成蛋白 A@D95B、胶质细胞源性神经营养因子 （/1)7）主要促其向胶质细胞分化 ’ 白血病抑制 因子 FE7抑制 )*(向神经元分化，若抑制 FE7信 号传递，则可顺利分化为神经元；若加入其它生长 因子（如 @D9$ + &）则对抗其抑制作用，改向星形胶 质细胞分化 ’ 星形胶质细胞分化则依赖于 FE7、睫 状神经营养因子（()7）等信号传导 ’ 甲状腺素 !"#第 $ 期 %"可诱导少突胶质细胞分化 & 维甲酸（’(）及许 多蛋白多糖可调节生长因子的功能，如肝素可增 强 )*)$作用 & 某些炎症介质（+,-!、#、.、!!等） 和细胞表面信号（/0123）的表达水平也影响 456 分化 & 新近发现参与调控的还有 78,8转录因子 等 9 : ; & ! 治疗前景 ,<=>?0等 9# ;发现造成缺血缺氧性脑病 @3AB0C>1- >?131 /短暂性脑缺血损伤修复 可能需要长期逐步完成：增殖（# L !M N左右）、迁 移（$M N）和分化（! L $月）& 有人提出，新的 8+G 基因治疗策略，即利用外源性营养生长因子的表 达诱导内源性 456 H前体细胞对 645的结构和功 能进行重建 & 目前基因治疗常用载体是成纤维细 胞，不能与宿主神经系统整合，伴有较明显炎症反 应，移植细胞存活率低 9 !M ; & 而永生化（胚胎）456 具有无限扩增和多能分化的能力、无明显免疫反 应、弥散能力强、便于体外基因操作和宿主整合等 优点，而移植点也无肿瘤形成 & 在大鼠前脑缺血 的模型中，,EO??0/等 9 P ;发现 QR4)不断刺激（重组 QR4)腺相关病毒载体转染）有利于原位（海马 回）神经细胞保护，而抑制脑内 456（新齿状体细 胞）反应 & 为解决干细胞在移植后的生存能力，有学者 利用原癌基因（S-DA1、5%抗原）转导胚胎 456，维 持永生化细胞不断增殖，或转染神经营养因子改 善细胞移植后生长情况 9 !! ; & )TUT/EVE则采用胎鼠 （!M& K N）神经组织连同具有血管生成作用的中胚 层组织一起移植，也取得良好效果 9 !$ ; & 许多学者认为，移植 456和基因操作是治疗 8+G 最有前景的方法 & 目前，联合基因修饰的 456 移植对 8+G 的治疗主要集中在中风等成人 性疾病 9 . ; & 新生儿 8+G发生率为 J H ! MMM，是小儿 麻痹、癫痫、智力低下的主要原因，456同样为儿 童神经系统发育和脑疾病研究提供了一个良好的 平台；临床应用前景也最广阔，理由是新生儿大脑 尚处于发育阶段，体内 456最原始、增殖分化能 力最强，而且微环境也有利于干细胞的发育 & " 问题与展望 456在临床有成功的病例，但干细胞移植存 在普遍缺陷，首先细胞来源困难，安全和致瘤的疑 问尚未根本解决；其次胚胎来源的细胞有悖伦理； 再者定向分化机制尚未明确 & 研究显示患者脑内 可能缺乏神经前体细胞向合适谱系方向分化的信 号，即使 456表达成熟细胞标记物，并不意味着 具有神经细胞的完全功能 & 尽管干细胞株可分化 形态结构相似，但种类复杂的神经元细胞（如儿茶 酚氨能神经元、胆碱能神经元等），若要根据靶组织 类型准确诱导其分化为功能明确的神经细胞，尚未 发现有生长因子或基因调控能解决此类问题&同 时，456移植后的追踪和定位成为研究盲点&干细 胞缺乏特异标记，扩增分化也只能在体外清楚展 现，尚无直接证据显示移植 456在体内大量生成 神经细胞&相反其增殖脑内可发生死亡，可能是病 理状态改变了组织稳态，如炎性介质或细胞因子 使残存干细胞趋向凋亡&若解决以上主要问题，必 然为 8+G（特别是新生儿）患者造福终身& 参考文献（#$%$&$’($)）： 9 ! ; (,%W(4 XI R(5 * R& (T20OEN>0VOEB3>1 E/N 3>?20F0V01EF <=- >N? >/ OE2? 9 X ; & X 60DB 40/ 0Y /?0FE2E/ 11TFEO ^0/< E?2O01A2/ 23< ENTF2 DEDDEF>E/ 7OE>/ 9 X ; & 620V>YYEFFA EYY<12 23< F>/12>0/ 0Y ENTF2 OE2 ?T7 =1TFEO ^0/< /0/? 9 X ; & GCB 61 Y>7O07FE?2 VO0‘23 YE120O BO0D02N==EF 陈 等：神经干细胞在缺血缺氧性脑病中的治疗前景 !"# 生 命 科 学 研 究 $%%& 年 ’( )*+*,-*./012- ,*3401 .4*-34+’4 -*11+ 5 6 7 8 6 9*34’:2’1; !<<<; &%= !&>$?8 5 @ 7 ABB 6 B8 C0+2- /*12D>1’’.>/*12D E*,*+ 2, ,*3401 F*G*1’.)*,H 5 6 7 8 I334 J.2 9*34’/2’1; !<$%8 5 ? 7 ABKLMJ9 M N; OJPQMPBL9 O R; OJST9UJ S 6; !" #$8 QV.’D20 W 2+-/*)20 F*.1*H*+ H/* 40H .*42,0H01 +3:G*,H42-3104 X’,* ’( ’12E’F*,F4’-VH* .4’E*,2H’4+ 0,F ,*3401 +H*) -*11+ 5 6 7 8 Y*G 9*34’+-2; $%%!; $" Z" [ = $"&>$&?8 5 # 7 ATOMMJ9 B; ST9YBA O 6; UABL9 O A; !" #$8 M3..4*++2’, ’( 2,+31H>2,F3-*F ,*34’E*,*+2+ 2, 0F31H 40H :402, :V :402,>F*42G*F ,*34’H4’./2- (0-H’4 5 6 7 8 BD. 9*34’1; $%%$; !?? Z! [ = !>#8 5 < 7 RTOU U L8 P40,+.10,H0H2’, ’( ,*3401 +H*) -*11+= -*113104 \ E*,* H/*40.V (’4 /V.’D2->2+-/*)2- :402, 2,]34V 5 6 7 8 ^’,+*2 S*F 6; $%%%; &! Z@ [ = #$_>#"_8 5 !% 7 IQL9MPL9B S; OT^ 6; ‘T‘B a Q8 R’H*,H201 *((*-H ’( -V> H’b2,* ’, H40,+E*,* *D.4*++2’, 2, .42)04V 2).10,H*F 2,H’ H/* 40H :402, 5 6 7 8 C402, O*+ S’1 C402, O*+; !<$%!8 5 !! 7 TAKBTOBc>Cd^AAT T; AJLM I8 9*34’,01 +H*) -*11+ 2, H/* :402, ’( 0F31H G*4H*:40H*+ 5 6 7 8 MH*) I*11; !<<_; !"= $@">$?$8 5 !$ 7 adUd9T‘T T; dIQLYT U; QTOT U; !" #$8 Y2((*4*,H20H2’, 0,F 0,E2’E*,*+2+ ’( -*,H401 ,*4G’3+ +V+H*) +H*) -*11+ 2)> .10,H*F e2H/ )*+*,-/V)* 2,H’ 2+-/*)2- 40H :402, 5 6 7 8 I*11 P40,+.10,H; !<<<; # Z & [ = &"_>&&!8