神經(jīng)干細胞與腦源性神經(jīng)生長因子

林雙竹 楊璐璐 陳穩(wěn)根 趙建軍

（長春中醫(yī)藥大學，吉林 長春130117）

神經(jīng)干細胞與腦源性神經(jīng)生長因子

林雙竹 楊璐璐 陳穩(wěn)根 趙建軍

（長春中醫(yī)藥大學，吉林 長春130117）

神經(jīng)干細胞對于損傷后的腦組織的修復、再生起著關(guān)鍵作用，腦源性神經(jīng)生長因子對于干細胞的增殖分化起著重要作用。現(xiàn)有關(guān)于神經(jīng)干細胞研究多為體外細胞研究，對于腦源性神經(jīng)生長因子等因子對于內(nèi)源性神經(jīng)干細胞影響的研究較少。中醫(yī)藥誘導腦源性神經(jīng)生長因子等其他因子增殖，進而影響神經(jīng)干細胞增殖分化，可能成為一個新的研究切入點。

BDNF；NSCs；腦源性神經(jīng)生長因子；神經(jīng)干細胞；增殖；分化

1 神經(jīng)干細胞與腦源性神經(jīng)生長因子的歷史發(fā)展

干細胞可細化為胚胎干細胞、胎兒組織干細胞、骨髓干細胞、臍帶血干細胞、成體組織干細胞等，神經(jīng)干細胞屬于成體組織干細胞的一種。

神經(jīng)干細胞可以再分為內(nèi)源性和外源性兩大類，內(nèi)源性沒有外源性帶來的免疫排斥、倫理學道德問題，適用于臨床研究，是今后的熱點研究方向。內(nèi)源性干細胞來源于動物自身，非外界導入的神經(jīng)干細胞都可以稱為內(nèi)源性神經(jīng)干細胞。

1982年，腦源性神經(jīng)生長因子（BDNF）被從豬腦中分離出來。1992年，Reynolds等在其研究中，通過細胞誘導從成年小鼠腦紋狀體中分離的表皮生長因子，并在體外增殖，發(fā)現(xiàn)增殖細胞最初表達nestin（神經(jīng)上皮干細胞中間絲蛋白，nestin是神經(jīng)干細胞的特異性表達產(chǎn)物），最終確定成年小鼠紋狀體的細胞具有分化成神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細胞的能力。隨后正式提出了神經(jīng)干細胞的概念，從而打破了認為神經(jīng)細胞不能再生的傳統(tǒng)理論[1]。近年研究表明，BDNF可以維持神經(jīng)元的存活，提高其活性，減少損傷后感覺神經(jīng)元的死亡，并促進神經(jīng)干細胞向神經(jīng)元的分化[2]。1998年埃里克森等[3]首先用免疫銀光標記法，發(fā)現(xiàn)成人大腦海馬及側(cè)腦室區(qū)具有產(chǎn)生神經(jīng)元的能力。2000年Gage將神經(jīng)干細胞的特性總結(jié)為：可生成神經(jīng)組織，具有自我更新能力，可通過細胞分裂產(chǎn)生新細胞[4]。近年來大量實驗結(jié)果已經(jīng)證明，成年哺乳動物（包括人類）的腦室下帶、海馬、嗅球、紋狀體、大腦皮質(zhì)等區(qū)域都存在神經(jīng)干細胞，其中側(cè)腦室下帶（SVZ）和海馬顆粒細胞下層（SGZ）是內(nèi)源性神經(jīng)干細胞存在的主要部位。2012年諾貝爾生理學獎授予在細胞核重新編程研究領(lǐng)域有杰出貢獻的兩位專家，他們的研究表明成年體細胞在誘導下也可形成其他各種細胞。

2 神經(jīng)干細胞的調(diào)控機制

目前發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)干細胞的增殖分化主要受基因及各種生長因子、神經(jīng)營養(yǎng)因子等的調(diào)控，并與其所處的微環(huán)境密切相關(guān)。2006年Givogfi等研究發(fā)現(xiàn)Notch基因是在中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過程中確定神經(jīng)元數(shù)量的重要調(diào)控基因，并主要作用于側(cè)腦室下帶（SVZ）[5]。2008年有學者研究發(fā)現(xiàn)多種細胞因子都參與到了神經(jīng)干細胞的增殖和分化的過程中，這些細胞因子包括各種生長因子、促紅細胞生成素、神經(jīng)營養(yǎng)因子等[6]。目前研究熱門有表皮生長因子（epidermal growth factor，EGF）、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（brain derived neurotrophic factor，BDNF）、成纖維細胞生長因子（fibroblast growth factor，F(xiàn)GF）、胰島素樣生長因子（insulin like growth factor，IGF）、神經(jīng)生長因子（nerve growth factor，NGF）、血小板源性生長因子（platelet derived growth factor，PDGF）。Tarasenko等實驗結(jié)果提示人類胎兒神經(jīng)干細胞有很高的可塑性，其增殖和分化依賴不同的生長因子[7]。神經(jīng)干細胞還受到特定磁環(huán)境的影響，如有學者研究發(fā)現(xiàn)，局灶性腦缺血大鼠海馬增殖的內(nèi)源性神經(jīng)干細胞，可分化為神經(jīng)元或神經(jīng)膠質(zhì)細胞，而重復經(jīng)顱磁刺激可促進海馬內(nèi)源性神經(jīng)干細胞向神經(jīng)元的分化[8]。

3 腦損傷對于神經(jīng)干細胞的影響

腦組織受到各種損傷后，神經(jīng)干細胞發(fā)揮了重要作用。于春泳等所作的研究表明，成熟大鼠腦損傷后可誘導腦室室管膜下區(qū)的神經(jīng)干細胞增殖，進而表達為傷口周圍的神經(jīng)干細胞梯度遞減反應模式，提示神經(jīng)干細胞對于腦組織損傷后的修復起著重要作用[9]。Kinlin等研究認為阿爾茲海默病本身可能激活內(nèi)源性神經(jīng)干細胞，這種增加的神經(jīng)干細胞可能會取代因為疾病本身喪失的神經(jīng)元[10]。趙某等實驗研究發(fā)現(xiàn)，局灶性腦缺血再灌注損傷后亞低溫能促進內(nèi)源性神經(jīng)干細胞增殖，并更多地向神經(jīng)細胞分化[11]。

有關(guān)腦出血后內(nèi)源性神經(jīng)干細胞的研究開展較少。Masuda等用膠原酶法制作大鼠基底節(jié)出血模型，發(fā)現(xiàn)側(cè)腦室下帶明顯的神經(jīng)干細胞增生，血腫周圍出現(xiàn)神經(jīng)元前體細胞。實驗說明腦出血激發(fā)了內(nèi)源性的神經(jīng)細胞再生[12]。還有研究表明，人類腦出血可導致血腫周圍組織神經(jīng)細胞再生[13]。

4 腦源性神經(jīng)生長因子對于神經(jīng)干細胞的作用

腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF），1982年首次從豬腦中提取，是神經(jīng)營養(yǎng)因子家族中代表性的成員之一，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，BDNF主要在神經(jīng)元內(nèi)合成，兩個主要受體為TrkB和P75，其中以TrkB的研究最多。

腦源性神經(jīng)生長因子對中樞及周圍神經(jīng)元的作用，一直是研究的熱點，國內(nèi)外學者做了很多研究。概括來說BDNF對神經(jīng)元細胞有促進其增殖、分化、代謝以及支持保護營養(yǎng)的作用。且研究顯示，腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子能夠促進神經(jīng)干細胞向神經(jīng)元方向分化[14，15]，可能與內(nèi)源性bHLH基因MASH—1的表達升高有關(guān)[15]。另有一項研究表明，可以通過改變Va166等位基因，從而增強BDNF的表達，進而有利于蛛網(wǎng)膜下腔出血的恢復[16]。楊某等研究認為，BDNF可能是通過降低損傷后NO的形成從而有利于移植的神經(jīng)干細胞向神經(jīng)元分化，BDNF和神經(jīng)干細胞聯(lián)合移植較單獨神經(jīng)干細胞移植對神經(jīng)系統(tǒng)損傷有更好的治療效果[17]。王某的實驗研究證實BDNF與NSCs聯(lián)合移植較單獨NSCs移植對缺血缺氧性腦損失有更好的療效[18]。

BDNF通過什么樣的通路起到神經(jīng)保護的作用？有研究表明，caspase-3（一種半胱氨酸蛋白）的活性對于BDNF是否起到治療作用起到?jīng)Q定作用，當caspase-3的活性被抑制時，BDNF將無法起到保護治療作用[19]。BDNF還可以通過抑制銅鋅超氧化物歧化酶（CuZnSOD），從而起到保護神經(jīng)元的作用[20]。

5 現(xiàn)有問題及展望

綜上所述，我們可以看到神經(jīng)干細胞對于損傷后的腦組織的修復、再生起著關(guān)鍵作用，腦源性神經(jīng)生長因子對于干細胞的增殖分化起著重要作用，腦損傷時BDNF與NSC可能具有協(xié)同修復受損組織的作用[17,18]?，F(xiàn)有神經(jīng)干細胞研究多為體外細胞研究，對于腦源性神經(jīng)生長因子等因子對于內(nèi)源性神經(jīng)干細胞影響的研究較少。筆者認為，中醫(yī)藥誘導腦源性神經(jīng)生長因子等其他因子增殖，進而影響神經(jīng)干細胞增殖分化，可能成為一個新的研究切入點。

[1] Reynolds BA,Weiss S.Generation of neurons and astrocytes from isolated cells of the adult mammalian central nervous system[J]. Science,1992,255(5052):707-710.

[2] 姜曉丹.腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子與中樞神經(jīng)修復再生[J].臨床神經(jīng)病學雜志,2000,4(13):254-255.

[3] Eriksson PS,Perfilieva E,Bjork-Eriksson T,et a1.Neurogenesis in the adult human hippocampus[J].Nat Med,1998,4(11):1313-1317.

[4] Gage FH.Mammalian neural stem cells[J].Science,2000,287(545 7):1433-1438.

[5] Givogfi MI,de Planell M,Galbiati F,et a1.Notch signaling in astrocytes and neuroblasts of the adult subventricular zone in health and after cortical injury[J].Develop Neurosci,2006, 28(1/2):81-91.

[6] Kalluri HS,Dempsey RJ.Growth factors,stem cells,and stroke[J]. Neurosurg Focus,2008, 24(3/4):E14.

[7] Tarasenko YI,Yu Y,Jordan PM,et al.Effect of growth factors on proliferation and phenotypic differentiation of human fetal neural stem cells[J].J Neurosci Res,2004,78(5):625-636.

[8] 尹清,劉宏亮,汪琴,等.rTMS促進大鼠局灶性腦缺血海馬內(nèi)源性神經(jīng)干細胞分化的研究[J].中華神經(jīng)外科雜志,2010,9(1):49-53.

[9] 于春泳,魏學忠,宋振全,等.成熟大鼠腦損傷后神經(jīng)干細胞的表達與增殖[J].中國臨床康復,2002,6(12):1744-1745.

[10] Kunlin J,Alyson LP,Xiao OM,et al.Increased hippocampal neurogenesis in Alzheimer's disease[J].PNAS,2004,101(1):343-347.

[11] 趙桂梅,吳家冪,張希慶,等.亞低溫對成年大鼠局灶性腦缺血再灌注損傷后內(nèi)源性神經(jīng)干細胞的影響[J].現(xiàn)代中西醫(yī)結(jié)合雜,2009,18(23):2771-2773.

[12] Masuda T,Isobe Y,Aihara N,et a1.Increase in neurogenesis and neuroblast migration after a small intracerebral hemorrhage in rats[J].Neurosci Lett,2007,425(2):114-119.

[13] Shen J,Xie L,Mao X,Zhou Y,et a1.Neurogenesis after primary intracerebral hemorrhage in adult human brain[J].J Cereb Blood Flow Metab,2008,28(8):1460-1488.

[14] 羅媚,龍大宏,谷海剛,等.腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子體外誘導神經(jīng)干細胞向神經(jīng)元分化[J].解剖學研究,2008,30(3):190-192.

[15] 張勇,朱春然,陶軼.腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子對胎鼠神經(jīng)干細胞向神經(jīng)元方向分化的誘導[J].中國組織工程研究與臨床康復,2008,1 2(51):10073-10076.

[16] Siironen J,Juvela S,Kanarek K,et a1.The Met allele of the BDNF Val66 Met polymorphism predicts poor outcome among survivors of aneurysmal subarachnoid hemorrhage[J].Stroke,20 07,38(10):2858-2860.

[17] 楊小鋒,虞軍,劉偉國,等.腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子和神經(jīng)干細胞聯(lián)合移植治療大鼠重度顱腦損傷的研究[J].浙江醫(yī)學,2005,27(1):1-3,14.

[18] 王海燕,朱曉峰,王麗敏,等.腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子及神經(jīng)干細胞移植治療新生大鼠缺氧缺血性腦損傷的實驗研究[J].中華兒科雜志,2008,46(7):544-549.

[19] Kim DH,Zhao X.BDNF protects neurons following injury by modulation of caspase activity[J].Neurocritical Care,2005,3(1):71-76.

[20] Ikeda O,Murakam I,Ino H,et a1.Effects of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) on compression-induced spinal cord injury:BDNF attenuates down-regulation of superoxide dismutase expression and promotes up-regulation of myelin basic protein expression[J].J Neuropathol Exper Neurol,2002,61 (2):142-153.

R338.1

A

1671-8194（2013）15-0078-03