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1、神經干細胞的研究及其應用新進展[關鍵詞]神經干細胞研究1992年,Reynolds[1]首次成功地從成年小鼠紋狀體中分離出神經干細胞(neuralstemcell,NSC),于是“神經干細胞”這一概念被正式引入神經科學研究領域??梢钥偨Y為具有分化為神經元、星形細胞和少突膠質細胞的能力,能自我更新并足以提供大量腦組織細胞的細胞。不少文獻中還提到神經祖細胞和神經前體細胞,目前認為,神經祖細胞是指比NSC更有明確發(fā)展方向的細胞,而神經前體細胞是指處于發(fā)育早期的增殖細胞,可指代NSC和神經祖細胞:與NSC相比,二者的分裂增殖能力較弱而分化能力較強,是有限增殖細胞,但三者均屬NSC范疇。1.NSC的起源
2、、存在部位及生物學特征中樞神經系統的發(fā)育起源于神經溝、神經嵴、神經管;研究發(fā)現,NSC在神經管壁增殖,新生細胞呈放射狀纖維遷移至腦的特定位置;主要存在于室管膜區(qū),在成腦生發(fā)區(qū)以外的區(qū)域也廣泛分布,即具有高度可塑性的神經前體細胞?,F發(fā)現NSC的生物學特征為:(1)具有自我更新能力;(2)具有多向分化潛能,可分化為神經元、星形細胞和少突膠質細胞;(3)處于高度未分化狀態(tài);(4)終生具有增殖分化能力,在有損傷的局部環(huán)境信號變化的刺激下可以增殖分化。其中(1)和(2)是NSC的兩個基本特征。2.NSC的基礎研究進展NSC的增殖和分化調控是目前NSC研究的核心問題,最近的研究資料顯示,NSC的增殖、分化
3、、遷移調控受多種相關因素的影響。2.1神經遞質神經遞質作為細胞外環(huán)境的一員,不僅介導神經元之間和神經元與效應器之間的信號傳遞,還參與NSC的增殖和分化。這些神經遞質包括谷氨酸(G1u)、5-羥色胺(5-HT)、GABA、甘氨酸(G1y)、乙酰膽堿(Ach)一氧化氮(NO)、腎上腺素與性激素等。2.1.1G1u:在腦的發(fā)育過程中有高含量的G1u表達,Haydar等[2]發(fā)現,G1u可以通過大鼠胚胎皮質AMPA/KAR的激活調節(jié)室周區(qū)前體細胞的增殖,但GLU對室管膜區(qū)(SZ)和室管膜下區(qū)(SVZ)體內細胞的影響是不同的,它可增加SZ細胞的增殖,減少SVZ細胞的增殖;GLU還可促進神經元生長和分化。
4、2.1.25-HT:許多研究表明[3],5-HT在皮質發(fā)育、突觸形成中起重要作用,抑制5-HT合成或選擇性損傷5-HT神經元則引起齒狀回及腦室下區(qū)神經元增殖活性下降,5-HT可促進膠質細胞分化和髓鞘形成。2.1.3GABA:GABA是成體腦發(fā)育過程中主要的抑制性神經遞質。Haydar等[2]發(fā)現,GABA受體的激活可控制神經前體細胞的細胞周期;Ste等幾大類;目前認為,Hox的表達與中樞神經在發(fā)育中的分區(qū)有關,為不同神經元的發(fā)育提供位置特征;Pax的早期表達與神經發(fā)育過程中空間和時間的局限性有密切關系;Lim絕大多數在特定的神經元亞群中表達,參與特定神經元的發(fā)育。Galli等[11]發(fā)現,成體
5、哺乳動物室周區(qū)的NSC表達同源盒基因Emx2分化成神經元和膠質細胞時Emx2基因表達明顯下調;然而,Emx2表達停止后,NSC對稱分化為兩個干細胞的頻率增加,隨著Emx2表達的增加,這種對稱分化能力逐漸降低。2.3.4Nestin基因:Nestin屬于中間絲蛋白家族,存在于分裂的NSC中,成熟神經元和膠質細胞不表達,被選作NSC的識別物,通過檢測Nestin的表達即可確定多潛能干細胞的存在。3.NSC的應用研究進展隨著對NSC了解的不斷深入,國內外科學家積極開展對NSC的臨床應用研究。表現如下:3.1細胞移植試驗研究表明,NSC可用于損傷的神經細胞替代;如腦缺血的細胞移植治療以成為目前腦移植的
6、新熱點。多項研究證實,移植胚胎腦組織是修復腦損害,重建神經功能的有效治療途徑。目前有自體移植和異體移植兩種途徑,由于胎腦來源有限,并受到孕齡選擇、活力保持、異體排斥反應及倫理道德等因素制約,使異體移植受到很大限制。于是自體移植的體外分離培養(yǎng)受到諸多科學家的深入研究并取得成功。劉輝等[12]將人類胎兒海馬NSC移植入大鼠顱腦損傷模型,一周后發(fā)現NSC移植治療組與未治療損傷組相比,呈明顯運動功能改善,NSC分裂增殖為神經元或膠質細胞,并向受損腦組織遷移,所以,NSC是細胞移植治療顱腦損傷的一種良好來源。3.2基因載體治療一些大分子物質如神經生長因子(NGF)、腦源性生長因子,盡管有治療作用,卻不能
7、通過血腦屏障,其治療作用受到限制;然而,用NSC作載體,將編碼特定神經遞質或蛋白質因子的基因轉導入NSC載體,以治療S疾病,取得可喜進展,在腦腫瘤基因治療更為突出。Benedetti等[13]將表達白介素-4的基因轉導到C57BL6J小鼠原代神經組織細胞,然后將這些細胞注入已建立的膠質母細胞瘤模型中,結果導致大多數帶瘤小鼠的存活,磁共振證實了大腫瘤漸進性縮小、消失。3.3神經損傷的再生大量的試驗研