骨髓間充質(zhì)干細胞及其在缺血性腦血管病中的研究進展

劉勇

德陽市人民醫(yī)院 四川德陽 618000

骨髓間充質(zhì)干細胞及其在缺血性腦血管病中的研究進展

劉勇

德陽市人民醫(yī)院 四川德陽 618000

骨髓間充質(zhì)干細胞具有自我更新、多向分化潛能的特點以及在移植過程中取材方便、免疫排斥反應(yīng)弱等優(yōu)勢，現(xiàn)已成為移植治療疾病的首選種子細胞之一。缺血性腦血管疾病已成為神經(jīng)病學(xué)研究的熱點之一。探索研究骨髓間充質(zhì)干細胞移植治療缺血性腦血管病成為新型的治療手段，本文現(xiàn)對骨髓間充質(zhì)干細胞生物學(xué)特點及其在缺血性腦血管病中的研究進展做一綜述。

骨髓間充質(zhì)干細胞;腦血管病

1、骨髓間充質(zhì)干細胞(bone marrow mesenchymal stem cell，BMSCs)的生物學(xué)特性骨髓間充質(zhì)干細胞是常用于組織工程研究的種子細胞，F(xiàn)riedenstein［1］等1968年首先通過體外培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)在骨髓中能分離出具有多向分化能力的祖細胞。1991年Caplan［2］將骨髓進行分離、體外擴增并把其中具有粘附于培養(yǎng)皿表面，在體外能高度擴增，多向分化的細胞群命名為骨髓間充質(zhì)干細胞。直到1999年P(guān)ittenger在Science雜志上統(tǒng)一將骨髓間充質(zhì)干細胞(BMSCs)作為正式的命名。目前骨髓間充質(zhì)干細胞可概括為，來源于間充質(zhì)，主要存在于全身結(jié)締組織和器官間質(zhì)中，以骨髓中含量最為豐富，具有自我更新和多向分化能力的非造血細胞來源的細胞亞群，它們可以在體外擴增，在體外誘導(dǎo)后可分化為軟骨細胞、脂肪細胞、神經(jīng)樣細胞、支持造血干細胞的基質(zhì)等［3］。BMSCs體外培養(yǎng)成梭形的纖維樣細胞，并貼壁生長，可以傳代培養(yǎng)，一般傳3至4代時可大部分去除其它雜細胞得到純化、均一的骨髓間充質(zhì)干細胞。BMSCs表達多種表面標志物，特異性的表面標志物以作為鑒定BMSCs的依據(jù)，但目前并未發(fā)現(xiàn)其獨特的表面標記物。BMSCs主要的陽性標志物包括，CD29、CD105、CD44、CD90，主要的陰性標志物包括，CD34、CD38、CD45等［4］。通?？蛇x擇幾種特定的陽性標志物和陰性標志物組合來進行細胞的純度鑒定。骨髓間充質(zhì)干細胞作為移植治療各種疾病的種子細胞之一。具有以下多種優(yōu)點:取材方便，安全，不涉及倫理道德爭議;體外擴增方便，易于純化，多次傳代后均一性好;移植后免疫排斥反應(yīng)弱，可進行自體、異體移植等。因此，BMSCs成為組織工程最具有前景的種子細胞之一。

2、骨髓間充質(zhì)干細胞在缺血性腦血管病中的研究動物模型研究中干細胞移植的途徑與時機，移植途徑可包括靜脈、動脈、側(cè)腦室以及立體定向靶點移植等手段，然后可通過熒光示蹤的方法觀察移植細胞是否到達病灶部位。不同的移植途徑有各自的優(yōu)缺點:經(jīng)動靜脈移植創(chuàng)傷相對較小，可行性較好，但是需要的細胞數(shù)量較多，有可能形成栓塞的風(fēng)險;經(jīng)側(cè)腦室有利于細胞的遷移到大腦病灶部位，提高療效，但手術(shù)的損傷較大，需要的干細胞量也較多;采用立體定向病變局部移植相對需要的細胞量少，而且移植細胞在局部就可以發(fā)揮作用，但創(chuàng)傷相對較大不利于干細胞的存活，且有可能加重腦水腫，技術(shù)的要求也較高。腦缺血后干細胞移植治療時機的選擇目前并無定論，干細胞移植治療的時間從1天至1個月均有報道，大多研究選擇在腦缺血一天后進行，也有分別選擇在造模后7天和30天進行。在造模后1天和7天進行干細胞移植治療可明顯改善動物損害的神經(jīng)功能，在30天進行移植治療未發(fā)現(xiàn)能改善動物損害的神經(jīng)功能，表明腦缺血損傷后進行干細胞移植治療的時機應(yīng)該在急性期或是亞急性期進行。有報道稱［5］，在腦缺血后30天進行干細胞移植治療也可改善缺損的神經(jīng)功能，表明在腦缺血疾病的慢性期進行干細胞移植同樣具有治療效果。有人認為在腦卒中發(fā)作3h(治療時間窗)以內(nèi)采用抗凝治療，24～72h內(nèi)行干細胞移植治療。移植時間的選擇與腦缺血的病情輕重，患者年齡、性別等個體情況有密切關(guān)系，何時為最佳時機，還有待進一步研究。

移植的細胞數(shù)量以及移植后示蹤，在大鼠腦缺血模型中大多數(shù)研究選擇(2－6)X106個/只進行細胞移植，移植細胞的合適濃度并沒有明確的定論，過高可能引起栓塞的風(fēng)險，過低達不到治療作用。各種移植途徑最為安全有效的細胞濃度還需要進一步研究來明確。對移植干細胞的示蹤研究，目前大多采用移植前預(yù)先標記培養(yǎng)的干細胞，移植后在特定時間點取組織檢測特異性標記鑒定移植來源的干細胞。骨髓間充質(zhì)干細胞的示蹤技術(shù)眾多，主要有同位素示蹤法、抗原標記法、熒光蛋白標記法、熒光染料標記法、核磁共振對比增強劑標記法、Lac－Z基因標記法、Y染色體標記法。每一種方法都有其優(yōu)缺點，選擇的標記方法應(yīng)具有特異性強、靈敏度高、對細胞或機體影響小、標記和檢測方法簡單易行、標記時間合適等特點［6］。

2.3 骨髓間充質(zhì)干細胞移植治療缺血性腦血管病的可能機制神經(jīng)元功能的改善必定有神經(jīng)元回路結(jié)構(gòu)的重建作為基礎(chǔ)，神經(jīng)元軸突的再生對于神經(jīng)功能的恢復(fù)十分重要。目前BMSCs移植促進缺損神經(jīng)元功能恢復(fù)的機制并未明確。認為可能的機制主要有兩方面:一方面認為干細胞分泌細胞因子促進血管形成，軸突再生，炎癥反應(yīng)調(diào)節(jié)。在動物腦缺血模型研究中，BMSCs可誘導(dǎo)血管再生，營養(yǎng)腦神經(jīng)并促進神經(jīng)軸突的生長。在炎癥反應(yīng)中，L－選擇素對中性粒細胞和單核細胞的活化和聚集起主要作用，而E－選擇素對白細與血管內(nèi)皮細胞的黏附起補充作用。劉楠［7］等人研究發(fā)現(xiàn)大鼠腦缺血后經(jīng)側(cè)腦室注射重組人IL－10，IL－10可抑制L－選擇素和E－選擇素的表達，可以減輕缺血大腦炎性浸潤，縮小梗死灶體積，減少神經(jīng)細胞死亡，后來研究者還發(fā)現(xiàn)在大鼠腦缺血模型中通過BMSCs移植治療后移植細胞可以遷移到缺血灶并在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中存活，并促進缺血腦組織中IL－10和TNF－α的生成，減少神經(jīng)元的損害。另一方面認為間充質(zhì)干細胞直接分化為神經(jīng)元細胞或激活內(nèi)源性神經(jīng)干細胞替代缺失的神經(jīng)元并且與周圍細胞建立聯(lián)系，促進神經(jīng)功能的恢復(fù)。大量的研究證明成年動物體內(nèi)存在神經(jīng)干細胞，這一發(fā)現(xiàn)預(yù)示著成年動物腦損傷后可能具有自我修復(fù)的潛能。研究表明［8］在動物腦缺血模型中，利用BMSCs進行移植治療后可促進神經(jīng)功能的恢復(fù)，同時發(fā)現(xiàn)移植的干細胞分布在腦損傷局部并可表達神經(jīng)元表面標志，神經(jīng)元特異核蛋白和星形膠質(zhì)細胞酸性蛋白，因此可推測BMSCs移植后，可在局部腦缺血微環(huán)境刺激下，直接分化為神經(jīng)元細胞或可以激活內(nèi)源性神經(jīng)干細胞替代缺失的神經(jīng)元并且與周圍細胞建立聯(lián)系，促進神經(jīng)功能的恢復(fù)。但是移植的干細胞分化為神經(jīng)元后是否有功能仍然存在爭議。

3、展望BMSCs用于腦缺血后神經(jīng)功能康復(fù)治療的研究具有十分重大的意義，但是如果要普及用于人體的治療仍涉及到許多問題要解決。BMSCs移植治療缺血性腦卒中的移植途徑、移植時間以及移植細胞濃度，臨床患者的適應(yīng)癥禁忌癥(包括年齡、病情嚴重程度等)等多個方面仍存在著較大爭議。雖然目前的動物實驗沒有發(fā)現(xiàn)BMSCs移植導(dǎo)致的嚴重并發(fā)癥，但BMSC移植治療疾病的安全性與毒理性的指標仍需要進行長期試驗追蹤來明確。BMSCs移植盡管仍存在諸多有待解決的問題，但是我們相信隨著研究的深入，BMSCs移植必將成為治療缺血性腦血管病及各種難治性神經(jīng)系統(tǒng)疾病的有效手段。

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