骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞治療腦出血后神經(jīng)功能障礙的研究進(jìn)展

王 童，劉 陽，朱業(yè)淘

（綿陽市第三人民醫(yī)院·四川省精神衛(wèi)生中心，四川 綿陽621000*通信作者：劉 陽，E-mail：ly10012002@163.com）

腦出血（Intracerebral hemorrhage，ICH）是指非外傷性腦實(shí)質(zhì)內(nèi)血管破裂引起的出血，屬于出血性腦卒中的一種，其病因主要為血壓驟升致大腦動脈破裂，發(fā)病率約為腦卒中的13%［1］，臨床表現(xiàn)主要有運(yùn)動、語言等神經(jīng)功能障礙等。腦出血通常發(fā)生于腦基底節(jié)區(qū)，出血后原發(fā)性和繼發(fā)性腦損害導(dǎo)致組織損傷，缺血缺氧、血腫周邊的神經(jīng)細(xì)胞變性、壞死、凋亡均可導(dǎo)致神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的完整性受損和突觸聯(lián)系中斷，從而出現(xiàn)神經(jīng)功能障礙［2］。常規(guī)的神經(jīng)保護(hù)和促進(jìn)神經(jīng)元再生的治療效果欠佳，其主要原因是神經(jīng)元再生極為困難。成年哺乳動物大腦中存在一種能自我增殖、分化為神經(jīng)元的神經(jīng)干細(xì)胞（Neural stem cells，NSCs）［3］，NSCs被認(rèn)為是一種治療腦出血后神經(jīng)系統(tǒng)損傷的新選擇。近年來，替代治療（移植外源性干細(xì)胞）成為修復(fù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷的研究熱點(diǎn)。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（Bone mesenchymal stem cells，BMSCs）具有自我更新和多項(xiàng)分化潛能，可對多種組織進(jìn)行修復(fù)。腦室內(nèi)或靜脈移植BMSCs后，BMSCs能自動遷徙到受傷的腦組織處并分化為神經(jīng)元，同時(shí)還能通過旁分泌方式產(chǎn)生神經(jīng)生長因子（Nerve growth factor，NGF）、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（Brain-derived neuotrophic factor，BDNF）等，以提高BMSCs增殖、分化為神經(jīng)元的能力，促進(jìn)腦功能恢復(fù)［4-5］。本文對近年來采用BMSCs治療腦出血后神經(jīng)功能障礙的研究進(jìn)行綜述，為腦出血的治療提供參考。

1 腦出血病理過程及BMSCs效應(yīng)

1.1 腦出血病理過程

腦出血的病理過程可分為兩個(gè)時(shí)期。第一個(gè)時(shí)期為原發(fā)性腦損害，即腦血管破裂后血液溢出至腦組織周圍形成血腫，腦血腫的占位和機(jī)械性壓迫使神經(jīng)元及神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞受損，同時(shí)導(dǎo)致血腫周圍腦組織水腫、血液中神經(jīng)遞質(zhì)釋放障礙和線粒體功能失調(diào)［6］。第二個(gè)時(shí)期為繼發(fā)性腦損害，即腦血腫增大和血腫周圍腦組織水腫范圍增大，其特點(diǎn)是通過凝血級聯(lián)反應(yīng)和血栓中的血紅蛋白降解產(chǎn)物激活小膠質(zhì)細(xì)胞，小膠質(zhì)細(xì)胞釋放神經(jīng)遞質(zhì)誘導(dǎo)血腦屏障破壞和血管源性水腫。有研究表明，腦出血后小膠質(zhì)細(xì)胞和單核-巨噬細(xì)胞的聚集與炎癥反應(yīng)增強(qiáng)有關(guān)［7-8］。以上兩個(gè)階段均會導(dǎo)致不同方式的細(xì)胞死亡，如在人體和嚙齒類動物中觀察到的細(xì)胞壞死和細(xì)胞凋亡［9-11］，而在膠原酶誘導(dǎo)的腦出血小鼠模型中存在細(xì)胞自噬死亡和鐵死亡［12］。

1.2 BMSCs的特性

BMSCs是一種具有自我增殖和更新能力的多能干細(xì)胞，能直接從自體骨髓中獲得，較神經(jīng)干細(xì)胞更易獲得，并可在體外大量擴(kuò)增。BMSCs的主要神經(jīng)功能是促進(jìn)神經(jīng)元生成及突觸形成［13］，能定向分化為神經(jīng)元并提高神經(jīng)元的存活能力［14］，減輕炎癥反應(yīng)和促進(jìn)血管生成［15-16］。Cai等［17］對成人BMSCs進(jìn)行體外研究后，發(fā)現(xiàn)其能直接定向分化為類施旺細(xì)胞，同時(shí)具有成熟施旺細(xì)胞的功能。有研究顯示，BMSCs也具有旁分泌功能，能分泌一些神經(jīng)營養(yǎng)因子，如NGF、BDNF、促血管生成細(xì)胞因子等，這種旁分泌功能對修復(fù)受損的腦組織有重要作用［18-19］。Chen等［20］研究表明，對腦出血模型大鼠進(jìn)行靜脈移植BMSCs后，可抑制過氧亞硝酸鹽對血腦屏障的損傷，保護(hù)血腦屏障的完整性并促進(jìn)神經(jīng)組織修復(fù)。Wang等［21］研究顯示，對大鼠尾靜脈移植BMSCs后，BMSCs通過提高緊密連接蛋白的阻斷素和IV型膠原蛋白水平，從而增強(qiáng)血腦屏障的完整性。Hu等［22］通過薈萃分析探索不同類型干細(xì)胞對腦出血大鼠的治療效果，結(jié)果顯示BMSCs和神經(jīng)干細(xì)胞療效相當(dāng)，且經(jīng)腦室內(nèi)給藥是療效最佳的給藥途徑，治療時(shí)間窗廣，在腦出血發(fā)生1周后進(jìn)行干細(xì)胞治療，大鼠行為學(xué)表現(xiàn)和腦結(jié)構(gòu)的恢復(fù)較好。綜上所述，BMSCs在治療腦出血的過程中不僅自身可分化為神經(jīng)元，還能通過旁分泌神經(jīng)營養(yǎng)因子、保護(hù)血腦屏障等方式減輕炎癥反應(yīng)和腦組織水腫，為神經(jīng)元的生長和新生神經(jīng)元整合入神經(jīng)功能網(wǎng)絡(luò)提供良好的微環(huán)境。與神經(jīng)干細(xì)胞療效相當(dāng)且具有可獲得性（自體或異體來源）、能大量體外擴(kuò)增等優(yōu)點(diǎn)，可考慮作為治療腦出血的方案。

2 BMSCs治療腦出血后神經(jīng)功能障礙

腦出血后由于原發(fā)性和繼發(fā)性損害，導(dǎo)致腦組織受損出現(xiàn)神經(jīng)功能障礙，不同的腦功能區(qū)受損將導(dǎo)致不同的功能障礙。腦出血患者可能發(fā)生多種神經(jīng)功能障礙，如運(yùn)動功能、記憶障礙和抑郁障礙等［23-24］。腦實(shí)質(zhì)出血、蛛網(wǎng)膜下腔出血或硬膜下血腫易導(dǎo)致認(rèn)知功能障礙［25］；海馬區(qū)域出血易導(dǎo)致記憶力受損和社會功能障礙［26］；前額葉皮質(zhì)出血可能導(dǎo)致認(rèn)知功能缺損和情感變化［27］。研究顯示，抑郁是腦出血的常見并發(fā)癥，在一些癥狀嚴(yán)重、年輕女性患者中更易發(fā)生［24］。Sun等［28］采用經(jīng)低氧預(yù)處理后的異體大鼠BMSCs，經(jīng)鼻移植入ICH小鼠模型，采用改良大鼠神經(jīng)功能缺損評分（Modified Neurological Severity Score，mNSS）、轉(zhuǎn)棒試驗(yàn)等行為學(xué)評分及神經(jīng)營養(yǎng)作為評估標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果顯示，與未移植BMSCs的對照組小鼠相比，接受BMSCs移植小鼠的mNSS、轉(zhuǎn)棒試驗(yàn)等評分較低，且干預(yù)后腦內(nèi)BDNF、膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子、血管內(nèi)皮生長因子在腦組織中的表達(dá)較干預(yù)前高，提示BMSCs移植對腦出血小鼠的運(yùn)動功能和神經(jīng)功能恢復(fù)有一定作用。Cui等［29］研究顯示，通過移植BMSCs可減輕腦出血模型大鼠的神經(jīng)功能缺損，促進(jìn)軸突再生。這種保護(hù)作用可能與激活ERK1/2和PI3K/Akt信號通路從而增加生長相關(guān)蛋白-43（GAP-43）的表達(dá)有關(guān)。由于BMSCs的分化能力及存活能力在移植后普遍較低［30］，故有研究采用含干細(xì)胞分泌物質(zhì)的條件培養(yǎng)基或有神經(jīng)營養(yǎng)因子修飾的BMSCs作為新的選擇，以代替單純的BMSCs移植。Cui等［31］分別以BMSCs及含有BMSCs分泌物質(zhì)的條件培養(yǎng)基對腦出血大鼠進(jìn)行移植，結(jié)果顯示BMSCs移植與條件培養(yǎng)基移植對腦出血后腦水腫的神經(jīng)保護(hù)作用相似，既能減輕腦出血后腦水腫的嚴(yán)重程度，又能改善神經(jīng)功能，提示BMSCs旁分泌產(chǎn)生的各種營養(yǎng)因子對神經(jīng)元的修復(fù)有重要作用，且含有BMSCs分泌物質(zhì)的條件培養(yǎng)基治療可能是腦出血的潛在治療方式。Zhang等［32］采用BDNF基因修飾的BMSCs對腦卒中大鼠進(jìn)行干預(yù)后，采用行為學(xué)評分及突觸素的表達(dá)作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)BDNF修飾的BMSCs組平衡木行走、旋轉(zhuǎn)棒行走和屏幕測試評分均低于對照組，且突觸素的表達(dá)高于對照組，提示BDNF修飾的BMSCs對出血性腦卒中的臨床療效更好。

3 小結(jié)與展望

由于腦出血的病理生理機(jī)制錯(cuò)綜復(fù)雜，常規(guī)的營養(yǎng)神經(jīng)、消除自由基等治療方法難以取得理想的效果。原發(fā)性及繼發(fā)性腦損傷帶來的腦神經(jīng)損害和腦內(nèi)穩(wěn)態(tài)被破壞，可導(dǎo)致神經(jīng)功能障礙。BMSCs作為一種可跨系統(tǒng)分化為多種組織細(xì)胞的多能干細(xì)胞，不僅能在腦組織內(nèi)定向分化為神經(jīng)元從而修復(fù)及補(bǔ)充受損的內(nèi)源性神經(jīng)細(xì)胞，同時(shí)還具有維持新生神經(jīng)細(xì)胞的生長、促進(jìn)突觸再生等神經(jīng)發(fā)生功能，也能分泌神經(jīng)生長因子等神經(jīng)營養(yǎng)素，以加強(qiáng)腦組織的神經(jīng)發(fā)生功能，具有抗炎、保護(hù)血腦屏障的作用，為神經(jīng)功能的恢復(fù)提供了必要條件。但BMSCs對腦出血的治療是通過BMSCs的定向分化直接發(fā)揮作用還是通過分泌營養(yǎng)因子間接發(fā)揮作用，或是兩種作用相互協(xié)同目前尚不清楚，其作用機(jī)制需進(jìn)一步的研究。已有研究表明，以外源性神經(jīng)營養(yǎng)因子基因修飾BMSCs來治療ICH有效，但相關(guān)研究較少，未來可用不同類型神經(jīng)營養(yǎng)因子基因修飾后的BMSCs來治療ICH，以完善ICH治療體系，為臨床治療提供全面有效的新選擇。