神經(jīng)干細(xì)胞在組織工程中的應(yīng)用

楊潔

（菏澤醫(yī)學(xué)?？茖W(xué)校,山東 菏澤 274611）

周圍神經(jīng)的損傷、再生和功能重建一直是外科領(lǐng)域中的難題之一。多年來臨床常規(guī)的治療方法是自體神經(jīng)移植,但自體神經(jīng)移植不僅會(huì)給供區(qū)帶來新的創(chuàng)傷，而且常采用的供體-皮神經(jīng)較細(xì)小，不能滿足臨床需要。并且絕大多數(shù)的周圍神經(jīng)是混合神經(jīng)，它們含有多種纖維成分，所以當(dāng)神經(jīng)損傷后導(dǎo)致?lián)p傷近端及遠(yuǎn)端神經(jīng)的對位關(guān)系紊亂，從而影響神經(jīng)的再生和功能修復(fù)。雖然現(xiàn)在的顯微外科技術(shù)較發(fā)達(dá)，但是周圍神經(jīng)損傷的治療一直沒有得到很好的解決。

周圍神經(jīng)損傷后，如果再生軸突沒有及時(shí)到達(dá)靶器官，可引起運(yùn)動(dòng)終板、感覺器的退變和肌肉萎縮。Card對損傷神經(jīng)進(jìn)行端側(cè)吻合，當(dāng)受損神經(jīng)近端的再生纖維未到達(dá)遠(yuǎn)端時(shí)，正常神經(jīng)干再生纖維的先期支配有利于防止肌肉萎縮及終板退變［1］。Heath等認(rèn)為用干細(xì)胞或祖細(xì)胞作為種子細(xì)胞可以改善細(xì)胞再生微環(huán)境，增加移植組織與周圍組織的相容性，且減少免疫反應(yīng)［2］。國內(nèi)研究將從人胚胎腦組織獲得的神經(jīng)干細(xì)胞經(jīng)克隆后移植到大鼠的脊髓損傷模型中，可使軸突廣泛髓鞘化，再生的神經(jīng)纖維可延伸至損傷部位的遠(yuǎn)端。Murakami［3］等用植入明膠的神經(jīng)干細(xì)胞成功修復(fù)了15mm坐骨神經(jīng)缺損，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)干細(xì)胞可分化為施萬細(xì)胞樣支持細(xì)胞，這些細(xì)胞可在移植物的導(dǎo)管中形成大量有髓神經(jīng)纖維，并且再生的神經(jīng)可形成神經(jīng)傳導(dǎo)通路。神經(jīng)干細(xì)胞移植入周圍神經(jīng)，雖未發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元與中樞神經(jīng)的聯(lián)系，但發(fā)現(xiàn)它可改善神經(jīng)再生的微環(huán)境，促進(jìn)周圍神經(jīng)再生和功能恢復(fù)，并能夠進(jìn)一步分化，發(fā)出軸突支配受損神經(jīng)的靶器官防止靶器官萎縮。提示神經(jīng)干細(xì)胞主要通過改善神經(jīng)再生的微環(huán)境來促進(jìn)神經(jīng)再生和功能恢復(fù)。Holmes［4］等把神經(jīng)干細(xì)胞種植在有賴氨酸丙氨酸及天冬氨酸形成的16肽的自制生物支架，在一定條件下，讓干細(xì)胞分化成各種類型的神經(jīng)細(xì)胞，然后將其植入組織內(nèi)也能達(dá)到修復(fù)神經(jīng)的目的。

組織工程學(xué)是一門利用組織學(xué)與工程學(xué)的方法研究生物可替代物的科學(xué)。這種生物可替代物包括細(xì)胞、器官與組織。組織工程器官包括骨、皮膚、血管及輸尿管等。目前人們利用種子細(xì)胞在組織工程化人工神經(jīng)中促進(jìn)神經(jīng)再生的作用，拓展了探討治療周圍神經(jīng)損傷新的前景。組織工程化人工神經(jīng)的關(guān)鍵因素是種子細(xì)胞的培養(yǎng)與擴(kuò)增、支架材料的選擇以及神經(jīng)生長的微環(huán)境。Fansa等［5］最先將體外培養(yǎng)的施萬細(xì)胞植入經(jīng)過去除細(xì)胞成分的骨骼肌后，橋接于坐骨神經(jīng)的損傷處，促進(jìn)了損傷神經(jīng)的再生。在病理生理過程中，施萬細(xì)胞參與周圍神經(jīng)的修復(fù)，首先是形成Büngner條帶，從而引導(dǎo)軸突延伸。實(shí)驗(yàn)證明單純移植施萬細(xì)胞雖對神經(jīng)再生有效。國內(nèi)很多學(xué)者利用施萬細(xì)胞結(jié)合相關(guān)生物材料修復(fù)周圍神經(jīng)離斷損傷取得了滿意的實(shí)驗(yàn)效果［6］。

神經(jīng)干細(xì)胞（Neural stem cells，NSCs）是一類具有自我更新及多潛能分化傾向的未分化細(xì)胞，可以分化為神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，而且神經(jīng)干細(xì)胞免疫源性弱，可以誘導(dǎo)分化為施萬細(xì)胞，是神經(jīng)組織工程的良好種子細(xì)胞。研究表明，將神經(jīng)干細(xì)胞移植到脫髓鞘的脊髓部位時(shí)，神經(jīng)干細(xì)胞可以向施萬細(xì)胞分化并髓鞘化，Murakami等人聯(lián)合神經(jīng)干細(xì)胞和明膠海綿不僅修復(fù)了缺損的坐骨神經(jīng)，而且部分移植細(xì)胞表達(dá)施萬細(xì)胞的標(biāo)志物s-100和P75［7］。另外，神經(jīng)干細(xì)胞可以在體外擴(kuò)增并長期保存，與神經(jīng)系統(tǒng)最具同源性，因此應(yīng)用神經(jīng)干細(xì)胞修復(fù)周圍神經(jīng)損傷有廣闊的應(yīng)用前景。

神經(jīng)干細(xì)胞在組織工程中應(yīng)用廣泛，常見的神經(jīng)干細(xì)胞有神經(jīng)上皮干細(xì)胞與神經(jīng)嵴干細(xì)胞。起源于胚胎神經(jīng)管壁的神經(jīng)上皮干細(xì)胞是最原始的神經(jīng)干細(xì)胞，在體外培養(yǎng)中顯示出了旺盛的生命力，還有很強(qiáng)的多向分化能力，更適合修復(fù)損傷的神經(jīng)通路，而且神經(jīng)上皮干細(xì)胞具有低免疫原性，能夠減少異

體移植帶來的免疫排斥反應(yīng)。因此神經(jīng)上皮干細(xì)胞作為組織工程的種子細(xì)胞具有明顯的優(yōu)越性。神經(jīng)嵴干細(xì)胞具有多潛能性，可增殖并分化為不同類型的成熟組織和細(xì)胞。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，神經(jīng)嵴干細(xì)胞的衍生物遍及了外、中、內(nèi)三個(gè)胚層，包括周圍神經(jīng)系統(tǒng)和腸神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)膠質(zhì)、神經(jīng)元、大部分的初級感覺神經(jīng)元；內(nèi)分泌細(xì)胞、心臟流出道和大血管的平滑肌細(xì)胞；皮膚和內(nèi)臟器官的色素細(xì)胞，以及頭面部的骨、軟骨、結(jié)締組織等。神經(jīng)嵴可分為兩部分：顱神經(jīng)嵴和軀干神經(jīng)嵴。顱神經(jīng)嵴干細(xì)胞除參與形成頭頸部腹側(cè)皮膚的真皮、平滑肌及腺體中結(jié)締組織基質(zhì)等軟組織外，尚可特征性分化為顱面部骨架硬組織。與顱神經(jīng)嵴干細(xì)胞不同，軀干神經(jīng)嵴干細(xì)胞主要分化為周圍神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)，并參與背根神經(jīng)節(jié)、交感神經(jīng)節(jié)和脊索的形成，在周圍神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育過程中起主要的作用。

研究者們在周圍神經(jīng)組織工程領(lǐng)域做了大量工作！但在臨床上長段周圍神經(jīng)缺損的修復(fù)仍以自體神經(jīng)移植為主，尋找豐富的種子細(xì)胞來源和經(jīng)體外培養(yǎng)的種子細(xì)胞繁殖及擴(kuò)增后易趨于老化的問題是目前研究需要克服的主要問題，神經(jīng)干細(xì)胞的研究為組織工程化修復(fù)周圍神經(jīng)損傷提供了新的希望。

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