老年性聾的神經(jīng)干細胞移植治療及其前景展望

任紅苗 王宜南 陳繼川 (第三軍醫(yī)大學附屬大坪醫(yī)院野戰(zhàn)外科研究所耳鼻喉科，重慶 400042)

老年性聾是指因年齡的增長，聽覺器官隨同身體其他組織器官一起所發(fā)生的緩慢進行性聽覺性老化過程，并出現(xiàn)聽力減退的生理現(xiàn)象。老年性聾是外周聽覺神經(jīng)系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)聯(lián)合降低衰變的結(jié)果，聽力減退常從高頻開始，逐漸向低頻區(qū)擴展。老年性聾相關常規(guī)治療效果不明顯，而近年提出的神經(jīng)干細胞移植治療神經(jīng)退行性疾病為老年性聾的治療帶來了新的曙光。

1 神經(jīng)干細胞(NSCs)特性

NSCs最初是由Reynolds等〔1〕從成年小鼠紋狀體分離培養(yǎng)成功的，具有不斷分裂增殖的能力和分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞和少突膠質(zhì)細胞等多種分化潛能。McKay〔2〕將NSCs定義為具有分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞、少突膠質(zhì)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。目前已明確，成年哺乳動物腦內(nèi)的側(cè)腦室腦室下區(qū)(SVZ)和海馬結(jié)構(SGZ)的顆粒下區(qū)可產(chǎn)生大量的神經(jīng)元〔3〕。NSCs具有 ①自我更新能力:原代培養(yǎng)24 h后出現(xiàn)干細胞克隆，第3天可見大小，數(shù)量不等，成聚集性生長的NSCs球，形態(tài)規(guī)則、細胞排列緊密、球體生長較快、折光性好。NSCs移植多采用第3次傳代后的NSCs，隨著傳代次數(shù)的增多，NSCs活性逐漸降低。②多向分化潛能:NSCs有高度分化潛能;可誘導分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞、少突膠質(zhì)細胞。③分泌多種細胞因子穩(wěn)定周圍微環(huán)境。④定向遷移能力:在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過程中，神經(jīng)干細胞沿著發(fā)育索方向定向遷移。移植后的NSCs受病變部位神經(jīng)源性信號的影響，可以向病變部位遷移的趨化性，并在病變部位分化成特異性細胞。⑤具有對損傷和疾病的反應能力。當中樞神經(jīng)系統(tǒng)受損以后，內(nèi)源性NSCs可以被激活，開始機體的部分修復功能。⑥低免疫原性:NSCs是未分化的原始細胞，缺乏已分化細胞的抗原標志，不表達成熟細胞的抗原，具有低免疫原性，在移植后較少發(fā)生異體排斥反應，利于提高移植的成功率和疾病的治愈率。

NSCs的發(fā)現(xiàn)改變了以往中樞神經(jīng)系統(tǒng)不能再生的傳統(tǒng)觀念，移植入宿主體內(nèi)的NSCs能夠向神經(jīng)系統(tǒng)病變部位趨行、聚集，并能夠存活、增殖、分化為神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞，從而促進宿主缺失功能的部分恢復，為許多以前棘手的中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病如神經(jīng)退行性疾病和中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷的治療帶來了曙光。

NSCs移植治療已廣泛應用于許多疾病的治療〔4〕，目前在缺血性腦卒中〔5，6〕、帕金森病〔7，8〕、亨廷頓病〔9～11〕等神經(jīng)退行性或損傷疾病的治療方面已經(jīng)取得了較大的進展，并已有相當成熟的移植技術。近來，又有學者將其應用于腸神經(jīng)系統(tǒng)相關疾病〔12〕、共濟失調(diào)性毛細血管擴張癥〔13〕、脊髓損傷〔14〕、溶酶體貯積病(LSDS)〔15〕的治療，并取得一定的療效。

2 NSCs移植治療老年性聾的機制

由于NSCs來源較廣且分離方法已經(jīng)成熟，NSCs治療老年性聾的機制可歸納為以下幾個方面:

2.1 替代和修復作用 老年性聾是臨床常見病，發(fā)病機制復雜，是多環(huán)節(jié)、多因素共同作用的結(jié)果，其中內(nèi)耳漸進性的螺旋神經(jīng)節(jié)細胞的缺失是老年性聾的主要病因〔16〕。在Corti器中的毛細胞可提供多種營養(yǎng)因子以維持螺旋神經(jīng)節(jié)細胞的存活，因此毛細胞的死亡往往進一步引起螺旋神經(jīng)節(jié)細胞的退變和死亡，針對老年性聾的這一病理改變，近年來有不少學者NSCs移植入內(nèi)耳治療老年性聾，應用干細胞移植療法治療內(nèi)耳疾病的關鍵在于產(chǎn)生新的毛細胞并恢復 Corti器的功能。Chen等〔17，18〕將有綠色熒光蛋白的胚胎干細胞移植入大鼠內(nèi)耳，9 w后在發(fā)現(xiàn)大鼠蝸腹側(cè)核發(fā)現(xiàn)移植入的NSCs，Ito等〔19〕將大鼠海馬來源的NSCs新生大鼠內(nèi)耳后4 w，部分存活的NSCs遷移至耳蝸毛細胞表面，形態(tài)上與內(nèi)、外毛細胞相似，并表達毛細胞的標志物Phalloidin，結(jié)果顯示來源于移植NSCs的新生細胞在耳蝸內(nèi)已存活，并且在聽覺上皮細胞中摻合著一些被移植進來的細胞。

NSCs具有多向分化潛能，將NSCs移植到耳蝸來替代發(fā)生凋亡和繼發(fā)性退行性變的毛細胞和螺旋神經(jīng)節(jié)細胞，同時促進內(nèi)源性NSCs的增殖，從而達到修復的目的。

2.2 載體作用 一方面將某些基因轉(zhuǎn)染NSCs，使其在移植部位表達，改善局部微環(huán)境，維持細胞生存和增殖。另一方面，通過基因修飾，使移植的干細胞可以產(chǎn)生某種特殊蛋白，從而達到治療老年性聾的目的。Han等〔20〕將Atoh1基因轉(zhuǎn)染NSCs后將其移植到豚鼠耳蝸后證實移植細胞在活體耳蝸內(nèi)存活分化為毛細胞，在一定程度上恢復豚鼠的部分聽力。

2.3 減少細胞凋亡，穩(wěn)定周圍微環(huán)境(神經(jīng)保護和營養(yǎng)作用)有研究表明NSCs分泌的LIF因子通過LIF/JAK/STAT通路促進Corti來源的HEI-OC1細胞系和耳蝸主要細胞尤其是毛細胞等的生存及分化，可見NSCs不僅可以在移植位點釋放多種神經(jīng)營養(yǎng)因子，而且它還可以促進組織本身的營養(yǎng)因子的分泌，發(fā)揮保護和營養(yǎng)的作用〔18，21，22〕。

2.4 促進病變區(qū)域血管的重塑。近年來有大量研究表明耳蝸微循環(huán)障礙與老年性聾密切相關:Ohlemiller等〔23，24〕證實耳蝸毛細血管通透性及變異度的變化與老年性聾的發(fā)生密切相關。循證醫(yī)學相關研究已將心血管疾病的危險因素與老年性聾的發(fā)生相聯(lián)系〔25，26〕。耳蝸細胞尤其是毛細胞對耳蝸微循環(huán)障礙引起的缺血缺氧極其敏感，因此有學者將NSCs移植治療應用于神經(jīng)性老年性聾的治療，力圖修復已經(jīng)發(fā)生退行性變的聽神經(jīng)纖維改善局部微循環(huán)狀況從而提高老年患者的聽力狀況〔17〕。

3 問題及展望

3.1 問題 移植NSCs是如何對受損或退行性變組織進行修復的，即干細胞的增殖、分化、遷移機制及與周圍組織的融合的調(diào)控機制目前尚不十分清楚，有關其相應的修復機制有以下幾種說法:大多數(shù)學者認為是移植的NSCs在病變組織直接分化成成熟的細胞表型而替代了原來的組織。但是隨著對急性缺血性腦卒中和腦損傷的研究的深入，這種說法在并不能解釋為何干細胞移植后只有相當一小部分分化的干細胞能改善相應神經(jīng)學癥狀，這其中包括一些必需的突觸的形成及其神經(jīng)細胞之間的相互聯(lián)系的建立。于是又有人提出損傷或退變組織在移植治療后功能的提高可能是由于一些已知或未知的被干細胞沉默的分化因子的作用〔27〕，Chen等〔17〕對干細胞相關沉默因子作用進行了較為詳細的闡述。此外還有另外一種解釋就是干細胞通過為再生組織提供細胞骨架而間接提高病變組織的可塑性。

關于干細胞移植治療的一個普遍存在的問題就是移植后的干細胞存活率的問題。首要注意的就是保證移植前后干細胞分化的最大異型性。基于Aleksandrova等〔28〕的實驗結(jié)果，在未使用免疫抑制劑的情況下，移植后的干細胞在移植部位存活少于20 d。最近有報道移植干細胞在不使用免疫抑制劑的情況下可存活28 d，這可能是由于NSCs自身免疫原性較低〔29〕，抑或是由于移植部位的炎癥反應降低了干細胞的存活率。針對干細胞移植部位的炎癥反應對干細胞存活率的影響，Saino等〔30〕指出CD25+T淋巴細胞促進神經(jīng)元形成而CD4+T淋巴細胞抑制神經(jīng)元形成。

干細胞治療后，移植對象的病變部位形態(tài)尤其是功能的恢復的程度等都是需要攻克的難題。雖然NSCs治療可望在老年性聾的治療中取得較好的療效，但目前研究確實非常少見，其具體方法和治療效果尚需進一步探討。NSCs能否依據(jù)其固有的生物學特性進行分化確實促進耳蝸、聽神經(jīng)和聽覺中樞功能的恢復尚未可知。

另外，NSCs移植應用于臨床治療老年性聾甚至是其他神經(jīng)退行性疾病則涉及政治和倫理學問題。因為干細胞常從人類早期胚胎獲得，因此干細胞技術處于倫理學的困境，其中最主要的原因就是這一治療在造?；颊叩耐瑫r破壞人類胚胎。

3.2 展望 隨著干細胞分離培養(yǎng)、體外擴增等技術的日臻完善，NSCs的研究已逐漸從基礎研究走向臨床應用。

成年后中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)終身存在NSCs〔31〕，但受其絕對數(shù)量和局部微環(huán)境所限，其修復作用有限。因此通過移植NSCs替代隨年齡增長而發(fā)生退行性變的神經(jīng)細胞以修復神經(jīng)系統(tǒng)的功能成為治療的關鍵。

NSCs已具備了成為理想神經(jīng)移植供體條件，將為腦組織移植治療神經(jīng)退行性疾病提供大量、可靠、方便的供體源，故可將NSCs視為中樞神經(jīng)系統(tǒng)移植和替代治療的理想材料，采用外源性NSCs及其相關輔助物質(zhì)〔32〕和神經(jīng)營養(yǎng)因子基因修飾的NSCs移植治療神經(jīng)退行性變已被公認具有很好的治療前景。

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