为了正常的体验网站,请在浏览器设置里面开启Javascript功能!

干细胞移植治疗中枢神经系统疾病

2017-09-26 11页 doc 30KB 29阅读

用户头像

is_105949

暂无简介

举报
干细胞移植治疗中枢神经系统疾病干细胞移植治疗中枢神经系统疾病 综合临床2005年5月第21卷第5期!i型!: 干细胞移植治疗中枢神经系统疾病 曾宪珠王新平只达石 【关键词】中枢神经系统疾病;干细胞移植 【中图分类号lR741【文献标识码lA【文章编号l1008—6315(2005)05-0468-03 神经组织是高度分化的组织,长期以来人们一直认为哺 乳动物中枢神经系统(centra1.nervoussystem,CNS)组织的再 生仅限于胚胎时期和出生后不久,而成年时期神经组织则几 乎不能再生,CNS一旦发育成熟就很难在受到外伤和发生某 些疾...
干细胞移植治疗中枢神经系统疾病
干细胞移植治疗中枢神经系统疾病 综合临床2005年5月第21卷第5期!i型!: 干细胞移植治疗中枢神经系统疾病 曾宪珠王新平只达石 【关键词】中枢神经系统疾病;干细胞移植 【中图分类号lR741【文献标识码lA【文章编号l1008—6315(2005)05-0468-03 神经组织是高度分化的组织,长期以来人们一直认为哺 乳动物中枢神经系统(centra1.nervoussystem,CNS)组织的再 生仅限于胚胎时期和出生后不久,而成年时期神经组织则几 乎不能再生,CNS一旦发育成熟就很难在受到外伤和发生某 些疾病时进行自我修复.干细胞的发现打破了神经组织不能 目前,干细胞移植治疗CNS疾病已成为神 再生的传统观念, 经科学研究的热点,目的是替代,修复受损神经组织以恢复其 生理功能,为多种CNS疾病的临床治疗开创有利条件.现对 近年来干细胞的研究进展综述如下. 1干细胞的分类 1.1神经干细胞(neuralstemeels,NSCs)NSCs较早应用 于CNS细胞移植.Gage总结NSCs有以下特点:(1)可生成 神经组织或来源于神经组织;(2)具有自我复制能力,可通过 不对称分裂产生新的细胞;(3)在损伤或局部环境信号改变 时可增殖并分化成神经元及胶质细胞. 1.1.1胚胎期NSCsNSCs在哺乳动物胚胎期CNS中的分 布具有较大的普遍性,其可以从胚胎干细胞诱导分化而来,亦 可从胎脑中直接分离出来.Vescovi等从哺乳类动物(包括 人)的胎脑中分离培养出NSCs,多数表达巢蛋白及波形蛋白 等NSCs标志物,在表皮生长因子及成纤维生长因子的作用 下持续增殖并形成神经球,而当这些生长因子被撤除时,可自 发分化成神经元及星形和少突胶质细胞.亚克隆分析这些 NSCs具有广阔的自我更新能力和功能稳定性,由NSCs产生 的神经元具有活跃的电生理特性.将这些NSCs移植到受损 大鼠纹状体中,由其分化的神经元及胶质细胞能有效地存活 并且未发现肿瘤样生长.Svendsen等亦证实了来自大鼠 的胚胎干细胞能在培养基中增殖并分化成一定范围的组织, 包括神经元及胶质细胞.目前,有报道亦描述了来自人的具 有多潜能的胚胎干细胞,一些实验表明这些细胞可以整合到 受损或发育的脑组织中. 1.1.2成体期NSCs随着胚胎期NSCs研究的逐渐成熟,人 们开始认识到成体哺乳动物CNS也存在NSCs样细胞群,大 量研究证实,成体CNS细胞群长期提供CNS中的神经元和胶 质细胞.1992年Reynolds等和Richards等先后从成鼠 基金项目:天津市自然科学资金资助(023803111) 作者单位:300070天津市脯系科中心医院}lII经内科(曾宪珠, 王新平),神经外科(只达石) ? 综述? 的海马中分离出NSCs.有研究证实成年哺乳动物CNS存在 丽个NSCs聚集区:侧脑室下壁脑室下层及海马齿状回颗粒 下层….Rietze等采用流式细胞分流术分别从室管膜区及 脑室下区分离出NSCs,分离所得NSCs均表达巢蛋白.当将 这些细胞移植人querbopf突变大鼠(缺少嗅神经元的产生) 脑中,这些细胞在体内表现了NSCs的主要功能,产生神经元 及胶质细胞,并明显改善了大鼠嗅神经元缺失的症状. 有研究表明NSCs在传递若干代后(50,6O代)均会突然 停止分裂,称为复制衰老,可能原因在于有丝分裂过程中染色 体端粒酶的逐渐丧失.有时获得的NSCs并不立即用于移 植治疗,需要长期体外保存以备使用,这就需要使NSCs获得 永生化(即通过逆转录病毒载体将编码癌基因蛋白的基因转 录入NSCs,使NSCs停留于细胞分化的某一阶段,不能进行终 末分化,以获得长期的传代能力).33oC时sV4O病毒大T 抗原突变遗传因子诱导的永生化NSCs自我复制更新,克隆 以及对称和不对称分裂;39qC时,在特定的细胞因子作用下 可分化成神经元及胶质细胞.永生化NSCs由于其克隆性及 稳定性而可以长期保存,更方便于移植研究. 1.2间充质干细胞(mesenehymalstemcells,MSCs)骨髓中 存在两种细胞:一种是造血干细胞,产生各种类型的血细胞; 另一种为MSCs,也称之为骨髓基质细胞(BMSCs),可以生成 造血微环境,并可因外周微环境的不同而分化为骨细胞,脂肪 细胞,软骨细胞,肌细胞及神经细胞.Kopen等叫的实验 证实了MSCs的体内外存活及分化.Woodbury等…以化学 及生物诱导物使MSCs转变为神经元[表达微管相关蛋白 (MAP一2),神经微丝(NF).但因MSCs是多潜能干细胞, 属于异质细胞群,对其认识仍存在分歧:Deng等用异丁甲 基黄嘌呤处理MSCs6d后,约25%MSCs分化为神经元样细 胞,这些细胞不具备成熟神经元的形态,电不表达成熟神经元 的标志物;但Majumdar等实验:MSCs可以分泌白细 胞介索,巨细胞集落刺激因子及干细胞因子,并与脑组织共同 作用诱导生长因子的生成,这可能是促使受损脑组织功能恢 复的另一机制.目前,关于MSCs的生存,孵育分化条件等问 题仍有待进一步研究. 1.3嗅神经髓鞘形成细胞(olfactoryellS}leathingcellsOECs) 从神经科的研究来看,嗅觉系统及嗅细胞较其他传导系统 更少引起临床观察者的注意,但其作为一种新颖的移植材料 正逐渐引起人们的重视.有实验证实可以从人及大鼠的嗅球 获得OECs,这些细胞在体外可以促进轴索生长及髓鞘再生. 中国综合临床2005年5月第21卷第5圳ClinicalMedicineofChina,May2005,Vt!lO5 但人不像大鼠主要依赖嗅觉,人的嗅球与躯体体积之比明显 小于大鼠,而且普通技术不易达到嗅球获得OECs,OECs的数 量和技术问题曾一度阻碍了研究的进展0.后来有研究发 现,在鼻粘膜上皮组织的固有层内亦含有OECs,这些OECs 在再生能力方面与嗅球来源的OECs有极大的相似性;将这 些细胞移植入脊髓横断性损伤4周后的大鼠脊髓中(对照组 用普通鼻粘膜细胞作为移植物),移植1O周后,移植组较对照 组有明显的运动功能及脊髓下行抑制反射的恢复,免疫组化 分析表明移植组有再生的轴索跨越了横断性损伤的部位. 这表明OECs可能会成为一种新的轴索损伤及髓鞘脱失疾病 的移植物.MSCs及OECs作为新型的移植材料很好地解决 了干细胞来源不足问题,更重要的是它们可进行自体移植,解 除了异种或异体移植免疫排斥问题. 1.4其他除上述3种干细胞外,雪旺细胞及少突胶质细胞 均充当过非干细胞类移植供者细胞,多用于脊髓损伤等疾病 的研究,以促进轴索生长及髓鞘再生.但雪旺细胞的移植会 产生促使瘢痕形成的星形胶质细胞.】;而少突胶质细胞作为 髓鞘再生基质,在一些脱髓鞘的动物模型中有成功的表现,但 最近的实验证明少突胶质细胞在损伤的急性阶段会产生一种 抑制基质,有潜在的抑制轴突再生的作用.因此这两种细胞 已很少为人所用. 2干细胞对CNS疾病的治疗 2.1CNS变性疾病帕金森病,Alzheimer病及运动神经元 病等变性疾病均表现为持续性神经细胞的功能不良及缺失. 目前,已有实验证实多种干细胞能分化为多巴胺能神经元,其 体内移植后能整合人宿主并产生功能:将灵长类动物或小鼠 的ESCs与PA6细胞(一种骨髓基质细胞)联合培养均诱导出 了神经元的分化,在分化的基础上将细胞簇移植入6.羟基多 巴胺损害的帕金森病模型小鼠纹状体内,移植两周后约8% 的神经元存活并长出了突起;将未分化的小鼠胚胎干细胞单 细胞悬液以低浓度移植人野生型6.羟基多巴胺损害的大鼠 脑中,其细胞不仅在宿主体内整合生存,而且自发分化成多巴 胺能神经元,6.羟基多巴胺损害的大鼠也出现了运动功能的 恢复.Wagner等0以核受体NmT.1及I型星形胶质细胞 的细胞因子共同诱导中脑腹侧来源的永生化NSCs获得多巴 胺表型,超过80%的细胞表型与内源性多巴胺神经元不能区 分.运动神经元病是以脑和脊髓运动神经元变性为主要特征 的CNS疾病,其中以肌萎缩侧索硬化最常见,有人对超氧化 物岐化酶1基因缺陷的肌萎缩侧索硬化小鼠进行MSCs移 植,发现移植鼠脊髓前角有新的神经元产生,并延缓了运动缺 失症状的出现. 2.2CNS损伤性疾病当CNS迎受创伤,出血,缺血等损伤 后,均会出现各种细胞的坏死及缺失,从而导致神经功能不全 或丧失,严重危害人类的健康.Zhang等将C17.2NSCs克 隆系移植入小鼠CNS以评价NSCs移植治疗创伤性脑损伤的 能力,结果发现移植12周后,接受C17.2NSCs克隆系移植较 接受人胚肾细胞移植的动物有明显运动功能的恢复,免疫荧 光染色及组化分析表明:NSCs移植后至少存活13周,在损伤 ? 469? 附近的皮质及海马均可被发现,损伤部位同侧移植的NSCs 表达了神经元及星形胶质细胞的标志物,未表达少突胶质细 胞标志物;移植到对侧的NSCs仅表达了神经元标志物而未 表达胶质细胞标志物.同时,Ogawa等将来自于胚胎脊髓 的E14.5干细胞系作体外培养,使其以神经球的方式扩增. 移植人脊髓损伤后9d的成体大鼠脊髓损伤部位,移植5d后 组织病理学分析表明:移植源性的细胞出现有丝分裂,分化的 神经元伸出突起进入宿主组织,且轴突之间形成突触结构,运 动功能评分表明被治疗的大鼠出现了明显的运动功能的恢 复.国内安沂华等将大鼠ESCs移植人脑出血3d后的大 鼠血肿同侧或对侧尾状核内,免疫组织化学分析证实了移植 后的细胞在体内分化成神经元和神经胶质细胞并向损伤区迁 移,血肿同侧移植人:【功能改善显着好于血肿对侧移植及未 移植组的大鼠. 2.3白质脱髓鞘性疾病CNS许多疾病都会出现原发或继 发的脱髓鞘改变,髓鞘脱失会影响神经传导功能,从而产生一 系列神经功能紊乱.多发性硬化(multiplesclerosi,MS)是一 种原发的CNS自身免疫性脱髓鞘性疾病,病理表现为典型的 髓鞘脱失及轴突损伤.干细胞移植有望用于MS的治疗有 实验证实将MSCs移植人出现症状前的MS动物模型中能阻 止疾病的发生,而当移植人已有症状的动物模型时,能很好地 控制疾病的进展.MancaMi实验室有1O例患者接受了MSCs 治疗前3个月接受3倍剂量的钆强化扫描,并于移 自体移植, 植后6个月及以后每3个月行一次钆强化扫描,平均随访15 个月.MRI下出现了令人兴奋的结果:强化的T.相损害于移 植后立即下降,有8例患者竟然达到了零损害,T相损害程 度平行于T.相;临床观察6例患者症状有所改善,4例患者 症状保持平稳,未继续进展.在EB.x脱髓鞘大鼠模型中,将 MSCs直接注入损伤部位或进行系统移植时,等同于雪旺细 胞,少突胶质细胞及OECs移植产生的髓鞘.鼠突变模 型——脱髓鞘的痉挛大鼠,由于少突胶质细胞缺少髓鞘碱性 蛋白产生脱髓鞘改变,将克隆的NSCs移植入鼠模型大脑中, 产生了富含髓鞘碱性蛋白的少突胶质细胞,宿主神经元形成 正常的髓鞘,大鼠的痉挛症状亦有明显改善. 2.4CNS遗传代谢疾病干细胞移植治疗遗传代谢疾病亦 日益引起重视.溶酶体蓄积病是_组基因紊乱性疾病,由于 缺少水解酶,激动蛋白或转运蛋白等导致溶酶体细胞内蓄积. 此病症状及体征多种多样,从新生儿期到成年期均有可能出 现神经系统症状.动物实验证明:将NSCs移植人溶酶体蓄 积病大鼠脑中,其能在体内迁移分化,并清除了细胞内蓄积 物,有效地改善了溶酶体蓄积病大鼠的神经症状.Fabry 病是由于(It.半乳糖苷酶A型的缺乏引起神经酰胺二已糖及 其后期代谢产物在细胞内蓄积,从而引起心,脑,肾等器官损 害.Ohshina等对患此病模型大鼠进行NSCs的移植,发现 蓄积的Gb3已被清除,实验组较对照组大鼠的神经症状明显 改善. 3基因治疗 干细胞移植的另一重要功能是作为基因治疗的载体向宿 ? 470?合临床2005年5月第2l卷第5期ClinicalMedicineofChina,Mayl:. 主CNS传送神经递质及神经营养因子等物质.Benedetti 等将转染了白细胞介素-4基因修饰的NSCs移植到注射了 GL261鼠胶质瘤细胞系CNS肿瘤模型的鼠脑中,NSCs可以 分泌白细胞介素-4,并能促进肿瘤的恢复,移植的细胞在脑内 长期存活.这就为CNS肿瘤及基因遗传代谢疾病的治疗开 辟了一片新的天地. 目前干细胞移植治疗CNS疾病的研究取得了很大进展, 但进行有意义的临床治疗还处于不成熟阶段,干细胞的可靠 来源,调控条件,治疗时间,移植部位微环境的改变及免疫排 斥的问题尚未完全解决,仍需研究者不断努力去寻求有效而 肯定的临床应用. 参考文献: [1]GageFH.Mammalianneuralstemcell[J].Science,2000,287 (5457):1433—1438. [2jVescoviAL,ParatiEA,GrittiA,eta1.Isolationandcloningofmulti. potentialstemcellfromtheembryonichumanCNSandestablish— mentoftransplantablehumanneur~stemcelllinesbyepigenetic stimulation[J].Exp.Neurol,1999,156(1):71.83. [3]SvendsenCN,SmithAG.Newprospectsforhumanstem—celltherapy inthenervoussystem[J].Trends—Neurosci,1999,22(8):357—364. 14jReynoldsBA,WeissS.Generationofneuronsandastrecytesfromi— solatedcellsoftheadultmammaliancentralnervoussystemfJ].Sci— ence,1992,255(5052):1707—17l0. [5]RichardsLJ,KilpatrickTJ,BartlettPF.DenovogenerationofneuID— halcellsfromtheadultmousebrain[J].ProcNatlAcadSciUSA. 1992,89(18):8591-8595. [6]RietzeRL,ValcanisH,BrookeGF,eta1.Purificationofapluripotent neuralstemcellfromtheadultmousebrain[J].Nature,2001.412 (6848):736—739. [7]WangJing,Hannon,GregoryJ.eta1.Cellbiology:Riskyimmortali— zationbytelomerase[J].NatureInsightFunctionalGenomics,2000, 405(6788):755-756. [8]GokhanS,SongQ,MehlerMF.Generationandregulationofdevelo— pingimmortalizedneuralcelllines[J].Methods,1998,16(3):345— 358. [9]CoherDC,SekiyaI,DarwinJ.Identificationofasubpopulati0nof rapidlyself-renewingandmuhipotentialadultstemcellsinclonies ofhumanmalTowstemcell[J].PNAS,2001,14(14): 784l-7845. [10]KopenGC,ProckopDJ,PhinneyDG,eta1.Marrowstromalcells migratethroughouttheforebrainandcerebellumandtheydifferen— tiateintoastrecytes'afterinjectionintoneonatalmousebrains[J]. ProcNatlAcadSciUSA,1999,96(19):l0711.107l6. [11]WoodburyD,SchwarzEJ,ProckopDJ,eta1.Adultratandhuman bonemalTOWstromalcellsdifferentiateintoneurons[J].JNeuro Res,2000,61(4):364.370. [12]DengW,ObrockaM,FisherI,eta1.Invitrodifferentiation0fhu一 [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] manmarrowstromalcellsintoearlyprogenitorsofneuralcellsby c0nditionsthatincreaseintracellularcyclicAMP[J].BiochemBio— physResComm,2001,282(1):148—152. MajumdarMK,ThiedeMA,MoscaJD,eta1.Phenotypicandfunc— tionalcomparisonofculturesofmarrow—derivedmesenchymalstem cells(MSCs)andstromalcells[J].JCellPhysiol,1998,176(1): 576 Bartolomei,JuanCMD,GreerA.OlfactoryEnsheathingCells: BridgingtileGapinSpinalCordInjury[J].Neurosurgery,2000,47 (5):1057—1069. JikeLu,FrancoisFeron,AlanMackay-Sim,eta1.Olfactoryensheat- hingcellspromotelocomotorrecoveryafterdelayedtransplantation intotransectedspinalcord[J].Brain,2002,125(Pt1):14-21. Pfendler,KristinaC,Kawase,eta1.Fhepotentialofstemcells[J]. Obstetrical&GynecologicalSurvey,2003,58(3):197-208. WagnerJ,AkemdP,CastroDS,eta1.1nductignofamidbraindo- paminergiephenotypeinNurrI-overexpressingneuralstemcellby type1astrecytes[J].Nat-Biotechnol,1999,17(7):653-659. ZhangChen,SaatmanKE,LaurerHI,eta1.l'ransplantedneural stemcellssurvive,differentiate,andimproveneurologicalmotor function'afterexperimentaltraumaticbraininjury[J].Neurosurger— Y,2002,51(4):1043—1054. OgawaY,SawamotoK,MiyataT,eta1.l'ransplantationofinvitro— expandedfetalneuralprogenitorcellsresultsinneurogenesisand functionalrecoveryafterspinalcordcontusioninjuryinadultrats [J].JNeurosciRes,2002,69(6):925—933. 安沂华,王红云,张相彤,等.大鼠胚胎神经干细胞移植治疗脑 出血的实验研究[J].中华神经外科杂志,2002,18(1):50-54. MuraroPA,IngoniRC,MartinR.Hematopoieticstemcelltrans? plantationformultiplesclerosis:currentstatusandfuturechallen- ges[J].CurrentOpinioninNeurology,2003,16(3):299—305. YandavaBD,BillinghurstLL,SnyderEY."Global"cellreplace— mentisfeasiblevianeuralstemcelltransplantation:evidencefrom thedysmyelinatedshiverermousebrain[J].ProNatlAcadSci— USA,1999,96(12):7029—7034. Wenger,DavidA,CoppolaStephanieBS,eta1.Insightsintothedi— agnosisandtreatmentoflysosomalstoragediseases[J].Archivesof Neurology,2003,60(3):322—328. OhshimaT,SchiffmannR,MurrayGJ,eta1.Agingaccentuatesand bonemarrowtransplantationamelioratemetabolicdefectsinFabry diseasemice[J].MedicalScience,1999,96(11):6423. BenedettiS,PiroiaB.Genetherapyofexperimentalbraintumol~u— singneur~progenitorcells[J].NatureMedicine,2000,6(4): 447450. [收稿:2004—12一lO] (本文编辑张印朋)
/
本文档为【干细胞移植治疗中枢神经系统疾病】,请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑, 图片更改请在作品中右键图片并更换,文字修改请直接点击文字进行修改,也可以新增和删除文档中的内容。
[版权声明] 本站所有资料为用户分享产生,若发现您的权利被侵害,请联系客服邮件isharekefu@iask.cn,我们尽快处理。 本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用。 网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。

历史搜索

    清空历史搜索