電針與骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植在脊髓損傷修復(fù)及再生中的作用

陳 祥，余資江

(貴陽(yáng)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院人體解剖學(xué)教研室，貴州貴陽(yáng)550004)

脊髓損傷(spinal cord injury，SCI)后可引起損傷平面以下感覺(jué)運(yùn)動(dòng)功能喪失，導(dǎo)致患者日常生活不能自理，給家庭和社會(huì)帶來(lái)極大負(fù)擔(dān)。脊髓損傷后的主要病理變化包括大量的神經(jīng)細(xì)胞死亡，軸突退變，彌漫性脫髓鞘，脊髓空洞及膠質(zhì)瘢痕形成［1］，膠質(zhì)瘢痕在脊髓損傷后形成并逐漸加劇，抑制脊髓損傷的修復(fù)［2］。這些不可逆的病理過(guò)程成為臨床治療脊髓損傷中最棘手的問(wèn)題。隨著干細(xì)胞科學(xué)的飛速發(fā)展，研究發(fā)現(xiàn)干細(xì)胞移植治療脊髓損傷具有廣闊的應(yīng)用前景。其中骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs)移植治療脊髓損傷的研究在脊髓損傷模型制作、移植時(shí)間、移植方式、移植濃度、聯(lián)合移植等多方面取得了顯著的成就，臨床實(shí)驗(yàn)在國(guó)內(nèi)外得到大力開(kāi)展［3］。同時(shí)，電針具有穴位和電刺激的雙重功效，臨床證實(shí)通過(guò)電針調(diào)節(jié)細(xì)胞因子、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、細(xì)胞凋亡基因、Nogo蛋白、鈣離子等影響因素，對(duì)脊髓損傷所造成的運(yùn)動(dòng)和感覺(jué)功能恢復(fù)有肯定的促進(jìn)作用，并能夠改善脊髓損傷引起的各種并發(fā)癥。因此本文就電針與骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植在脊髓損傷修復(fù)及再生中的作用作一概述。

1 BMSCs移植在脊髓損傷修復(fù)及再生中的作用

骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞不僅具有可塑性、可移植性，還具有強(qiáng)大的增殖力和免疫原性弱等特點(diǎn)，在一些外界條件的誘導(dǎo)下BMSCs可分化成不同的組織細(xì)胞。BMSCs具有多向分化潛能，能誘導(dǎo)分化為神經(jīng)細(xì)胞，從而促進(jìn)脊髓損傷的修復(fù)及再生。研究表明BMSCs移植到脊髓損傷區(qū)內(nèi)可見(jiàn)神經(jīng)元特異性蛋白(neuron specific enolase，NSE)，移植的 BMSCs能分化為神經(jīng)元［4］。大鼠 BMSCs在體外可定向誘導(dǎo)分化為神經(jīng)元樣細(xì)胞［5］，并且移植的BMSCs在損傷脊髓內(nèi)可分化為功能性神經(jīng)元［6］。Ryu等［7］將不同組織的 MSCs移植到脊髓受傷的犬，發(fā)現(xiàn)均能促進(jìn)脊髓損傷后功能的恢復(fù)。

BMSCs可通過(guò)抗凋亡的相關(guān)機(jī)制促進(jìn)脊髓損傷的修復(fù)與再生。BMSCs通過(guò)減少星形膠質(zhì)細(xì)胞的增生、縮小空洞、抑制Nogo-A以及神經(jīng)細(xì)胞凋亡等機(jī)制來(lái)減輕脊髓繼發(fā)性損傷并促進(jìn)脊髓神經(jīng)功能的恢復(fù)。Gu等［8］研究表明移植后BMSCs可縮小脊髓損傷面積，并促進(jìn)軸突再生長(zhǎng)，從而促進(jìn)受損脊髓的修復(fù)及再生。研究證實(shí)BMSCs具有抗凋亡作用，能減輕脊髓繼發(fā)性損傷［9］。

BMSCs可分泌多種神經(jīng)生長(zhǎng)因子來(lái)促進(jìn)受損的髓鞘和神經(jīng)纖維恢復(fù)。BMSCs含有兒茶酚胺并可釋放特異性神經(jīng)遞質(zhì)及神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，如神經(jīng)生長(zhǎng)因子(nerve growth factor，NGF)、腦源性神經(jīng)生長(zhǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)、膠質(zhì)細(xì)胞生長(zhǎng)因子(glial growth factor，GGF)等，神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子和神經(jīng)遞質(zhì)的釋放可促進(jìn)脊髓損傷的修復(fù)［10］。盧麗雅等［11］研究發(fā)現(xiàn)神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)素-3(neurotrophin-3，NT-3)基因修飾的BMSCs移植到全橫斷脊髓損傷的動(dòng)物模型能促進(jìn)脊髓損傷區(qū)神經(jīng)纖維的再生，有利于癱瘓后肢的自主活動(dòng)功能的恢復(fù)。而目前研究最為成熟的就是BDNF基因的修飾作用，因?yàn)锽DNF可以調(diào)節(jié)神經(jīng)元的成熟、增殖和分化，可以誘導(dǎo)BMSCs向神經(jīng)細(xì)胞分化。

2 電針在脊髓損傷修復(fù)及再生中的作用

2.1 電針調(diào)節(jié)細(xì)胞因子

白細(xì)胞介素-1(interleukin-1，IL-1)在脊髓損傷后的病理?yè)p傷過(guò)程中參與炎性損傷過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn)電針能使脊髓損傷大鼠脊髓IL-1β表達(dá)減少，從而減輕脊髓損傷后炎癥反應(yīng)。且電刺激能抑制IL-1α的表達(dá)，有利于減輕炎癥反應(yīng)，減少膠質(zhì)瘢痕形成［12］。

2.2 電針調(diào)節(jié)Nogo蛋白和膠質(zhì)酸性纖維蛋白

Nogo對(duì)神經(jīng)突起的生長(zhǎng)具有顯著的抑制作用。Nogo-A是脊髓軸突生長(zhǎng)最關(guān)鍵的一種抑制分子，研究已證實(shí)電針治療對(duì)大鼠脊髓損傷后Nogo-A表達(dá)具有明顯的抑制作用，可促進(jìn)受損脊髓神經(jīng)元功能的恢復(fù)。膠質(zhì)酸性纖維蛋白(glial fibrillary acidic protein，GFAP)是星形膠質(zhì)細(xì)胞的特異性標(biāo)志蛋白，中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后，星形膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng)性增生，突起和膠質(zhì)絲過(guò)度增加，出現(xiàn)表達(dá)上調(diào)。研究顯示GFAP是SCI后脊髓神經(jīng)纖維再生的重要阻礙因子，電針治療對(duì)GFAP的表達(dá)具有明顯的抑制作用。盧帆等［13］證實(shí)電刺激干預(yù)下，GFAP持續(xù)表達(dá)被抑制，電刺激促進(jìn)損傷脊髓神經(jīng)元再生修復(fù)和功能恢復(fù)，并抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞持續(xù)反應(yīng)性增生，減少膠質(zhì)瘢痕形成。

2.3 電針對(duì)脊髓神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)活性物質(zhì)的影響

陳虹等［14］探討電刺激對(duì)成年大鼠脊髓損傷后脊髓灰質(zhì)神經(jīng)元NGF表達(dá)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)脊髓損傷后電刺激誘導(dǎo)損傷區(qū)NGF表達(dá)，從而創(chuàng)造神經(jīng)再生的微環(huán)境。

2.4 電針對(duì)脊髓微循環(huán)自由基的影響

脊髓損傷早期治療的關(guān)鍵是抑制和清除自由基，宋琳等［15］觀察電針對(duì)脊髓損傷后大鼠氧化應(yīng)激反應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)電針能提高急性脊髓損傷模型大鼠SOD、GSH-Px活性及降低MDA含量，從而降低自由基的損害，保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞，對(duì)損傷脊髓的修復(fù)有積極的治療作用。

2.5 電針抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡在脊髓繼發(fā)性損傷中起主導(dǎo)作用，電針在抑制細(xì)胞凋亡上具有積極作用。時(shí)素華等［16］發(fā)現(xiàn)電針可抑制細(xì)胞凋亡，減少瘢痕形成，保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞，對(duì)損傷脊髓的修復(fù)有積極的治療作用。近年來(lái)研究報(bào)道多聚ADP核糖聚合酶-1(PARP-1)參與了脊髓繼發(fā)性損傷，電針通過(guò)抑制PARP-1在大鼠脊髓損傷神經(jīng)元中表達(dá)，抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡而減輕脊髓繼發(fā)性損傷［17］。

2.6 電針改善神經(jīng)功能

夾脊電針治療可以促進(jìn)脊髓損傷后的神經(jīng)干細(xì)胞增殖，從而發(fā)揮神經(jīng)元及其他功能細(xì)胞的修復(fù)作用。李兵奎等［18］探討督脈電針治療對(duì)大鼠脊髓損傷后神經(jīng)功能恢復(fù)的影響，證實(shí)督脈電針治療可有效促進(jìn)SCI大鼠神經(jīng)功能恢復(fù)。

3 電針與骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的聯(lián)合應(yīng)用

電針聯(lián)合BMSCs移植能減輕脊髓損傷后的炎癥反應(yīng)和神經(jīng)毒素，抑制二次髓鞘脫失，減少軸突變性和瘢痕形成，促進(jìn)受損神經(jīng)元存活和軸突再生，并通過(guò)各種可能的機(jī)制恢復(fù)脊髓功能。電針能促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的存活、分化和遷移，聯(lián)合應(yīng)用電針與BMSCs移植能更好地促進(jìn)大鼠受損脊髓的軸突再生和改善其部分活動(dòng)功能［19］。Yan等［20］在觀察電針對(duì)大鼠橫斷脊髓損傷處骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的分化及神經(jīng)纖維再生的影響，證明電針可以促進(jìn)BMSCs的分化及在脊髓損傷過(guò)程中通過(guò)誘導(dǎo)內(nèi)源性NT-3的表達(dá)，促進(jìn)神經(jīng)纖維再生，聯(lián)合應(yīng)用電針與BMSCs移植能改善部分活動(dòng)功能。電刺激可以減輕脊髓損傷后的內(nèi)生性損傷［21］，誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞分化及軸突再生并引導(dǎo)軸突向正常的方向生長(zhǎng)［22-23］。范東艷等［24］探討骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植和直流電刺激對(duì)大鼠脊髓損傷的修復(fù)作用，發(fā)現(xiàn)BMSCs移植聯(lián)合電刺激能夠最大程度地促進(jìn)SCI修復(fù)。電針可在脊髓損傷部位激活細(xì)胞的代謝過(guò)程，并啟動(dòng)合成和分泌內(nèi)源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，聯(lián)合BMSCs移植可以促進(jìn)脊髓損傷的功能恢復(fù)。研究證實(shí)電刺激療法能夠顯著提高脊髓損傷后移植BMSCs的存活能力及其聯(lián)合治療效果［25］。

4 結(jié)語(yǔ)

移植培養(yǎng)的BMSCs雖已成功用于修復(fù)受損神經(jīng)，但神經(jīng)元的低存活率和低分化率有待解決。在BMSCs向神經(jīng)元定向分化的過(guò)程中，通過(guò)抑制JAK-STAT3信號(hào)通路，可以減少向星形膠質(zhì)細(xì)胞分化的比例，提高神經(jīng)元分化的比例［26］。此外，盡管一些營(yíng)養(yǎng)因子，如NT-3和腦源性神經(jīng)因子已被證實(shí)能促進(jìn)BMSCs生存并誘導(dǎo)分化成神經(jīng)元，但其在BMSCs內(nèi)的影響尚不清楚，且神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子不能保持長(zhǎng)期效應(yīng)。脊髓損傷后，來(lái)自移植的BMSCs分化后可替代已死亡的神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞，確切的機(jī)制目前尚不清楚。目前大多學(xué)者認(rèn)為電針可以促進(jìn)移植的BMSCs分化更多的神經(jīng)元，能激活細(xì)胞的代謝過(guò)程，并啟動(dòng)和分泌內(nèi)源性神經(jīng)因子，進(jìn)而促進(jìn)上下行神經(jīng)纖維再生，移植BMSCs分化的神經(jīng)元能促進(jìn)受損脊髓組織軸突再生、突觸連接，形成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，連接上下行神經(jīng)通路，從而恢復(fù)受損脊髓的結(jié)構(gòu)和功能。這些都還需要我們不斷證實(shí)并應(yīng)用到臨床試驗(yàn)。目前單獨(dú)運(yùn)用任何一種方法都不可能完全治愈SCI，電針、BMSCs移植在脊髓損傷的修復(fù)及再生中均具有顯著的療效，而電針聯(lián)合BMSCs移植能更好地促進(jìn)受損脊髓的軸突再生和功能恢復(fù)，這也是一種安全有效的新聯(lián)合療法。隨著對(duì)電針和BMSCs的深入研究，電針聯(lián)合BMSCs移植治療脊髓損傷將有著廣泛的應(yīng)用前景。

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