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1、干細胞移植治療脊髓損傷研究進展神經生物學研究室王特為脊髓損傷(spinalcordinjury,SCI)是中樞神經系統(tǒng)的一種嚴重創(chuàng)傷,多系車禍、墜落傷等造成脊柱脫位、骨折所致。由于損傷后脊髓缺乏自身修復能力,脊髓功能的損害往往呈不可逆性改變,患者受傷后往往終身喪失勞動力,生活不能自理,造成沉重的家庭和社會負擔。因此,如何促進脊髓損傷后神經元再生、引導脊髓功能恢復是神經科學領域迫切需要解決的課題。近年發(fā)現(xiàn),在適當?shù)奈h(huán)境下,中樞神經系統(tǒng)內的一些受損的神經元軸突有少許再生,并能與靶細胞形成功能性的突觸聯(lián)系。隨著神經病理生理及神經發(fā)育學研究的不斷深入,以及對胚胎干細
2、胞、神經干細胞等分離技術的成熟和定向分化技術的發(fā)展。目前治療脊髓損傷應用比較多的方法是干細胞移植治療和神經營養(yǎng)因子的應用。移植的細胞可在損傷部位存活、整合入宿主組織中,分化出神經元、星形膠質細胞和少突膠質細胞,并且和宿主細胞之間可形成突觸樣結構,使中樞神經系統(tǒng)的功能得到部分恢復。大量的動物實驗研究表明干細胞移植修復神經損傷的前景被普遍看好。目前用于實驗性移植治療脊髓損傷的常用細胞有:神經干細胞、胚胎干細胞、間充質干細胞、雪旺氏細胞、嗅鞘細胞甚至成纖維細胞等。盡管采用不同干細胞移植的研究都取得了肯定性的神經修復效果,但對于不同種類干細胞的適用范圍、療效差異等卻缺
3、乏足夠的認識。鑒于干細胞類型選擇對神經修復效果可能具備的決定性作用,本專題對此問題進行闡述。神經干細胞(neuralstemcells,NSCs)神經干細胞屬于多能干細胞,最先是Reynolds和Weiss等1992年首先從小鼠紋狀體中分離獲得的,改變了神經細胞損傷后沒有再生能力的傳統(tǒng)觀念。迄今為止,在哺乳動物胚胎的中樞神經系統(tǒng)的大部分區(qū)域包括大腦皮質、側腦室、室管膜下層、海馬、紋狀體等區(qū)域都存在神經干細胞,而且在成年動物的大腦皮質、海馬齒狀回、室管膜下層、紋狀體、脊髓中央管室管膜區(qū)和嗅球中也有神經干細胞存在。1無血清培養(yǎng)第3d。2無血清培養(yǎng)第5d。3無血清培
4、養(yǎng)第7d。4貼壁的次代神經球。5神經球Nestin染色6貼壁后大量細胞遷出,長出突起7.8貼壁后,行BrdU染色貼壁分化生長第7天×25010,11分化成的Tuj1神經元12,13分化成的GFAP星形膠質14,15分化成的Galc少突膠質2000年Gage將神經干細胞的特性概括為:可生成神經組織或來源于神經系統(tǒng):具有自我更新能力;可通過不對稱細胞分裂產生新細胞。神經干細胞作為治療脊髓損傷最理想的細胞移植材料前景喜人。它不僅能促進神經元的再生和腦組織的修復,而且通過基因修飾還可用于神經系統(tǒng)疾病的基因治療,表達外源性的神經遞質、神經營養(yǎng)因子及代謝性酶。將這種多能干
5、細胞移植入中樞神經系統(tǒng)損傷部位,不僅可以存活和整合入宿主組織中,分化出神經元、星形膠質細胞和少突膠質細胞,填充因損傷造成的空洞,并且和宿主細胞之間可以形成突觸樣的結構,使神經組織損傷區(qū)域的組織結構得以修復,使中樞神經系統(tǒng)的功能得到一些恢復。Galin等把人類神經干細胞植入脊髓損傷動物模型后細胞成活并使運動功能得到部分恢復。Gao等將NSCs移植入膽堿能運動神經元缺陷的大鼠模型后,發(fā)現(xiàn)由NSCs分化的膽堿能神經元的軸突能穿越腹側神經根和坐骨神經,并與外周肌肉組織形成神經-肌肉接頭,其運動功能得到明顯改善。Akiyama等報道,將來源于手術中取出的成人腦組織的神經
6、前體細胞移植入大鼠脫髓鞘的脊髓中,發(fā)現(xiàn)這些細胞以一種相似于雪旺氏細胞成髓鞘的方式形成髓鞘,并且這些形成髓鞘的軸突能以近似正常的速度傳導沖動,這表明有功能性的髓鞘形成。國內也有學者報道,從胚胎大鼠皮質分離的NSCs可以在體外大量的增殖,并保持干細胞的特性。將這種細胞移植入大鼠脊髓L4節(jié)段全橫切處,BrdU免疫組織化學顯示NSCs移植促進模型大鼠后肢功能的恢復,皮層體感誘發(fā)電位和HRP逆行示蹤顯示脊髓的傳導功能得到部分恢復。Liang等從自然流產胎兒皮層中獲得人NSCs,經過離心提純以及體外增殖后將其植入T11脊髓全橫斷的小鼠體內,小鼠皮質脊髓束纖維顯著再生并且重
7、新形成突觸連接,小鼠的后肢運動功能得到明顯恢復。有研究者將從大鼠胚胎腦組織中分離的NSCs植入脊髓擠壓傷后7~10d的模型中,通過免疫雙標染色證實,移植的NSCs部分向神經元分化;并且電鏡觀察發(fā)現(xiàn),新生神經元與宿主神經元間有新建立的突觸,運動學檢測表明,移植組大鼠后肢運動功能得到了明顯的改善,但與正常動物相比仍有較大差距。電生理皮質運動誘發(fā)電位也證實,移植組誘發(fā)電位的潛伏期明顯較損傷組的潛伏期縮短,但仍長于正常對照組。加強NSC定向分化,解決軸突定向研究將是今后研究的重點。然而,動物實驗發(fā)現(xiàn),在受損脊髓內炎癥細胞因子的作用下,神經干細胞植入體內后不再分化或僅向
8、星形膠質細胞分化從而參與瘢痕組織形成。