堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子修飾骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞后對(duì)腦出血后神經(jīng)功能影響的研究進(jìn)展

朱業(yè)淘 劉 陽 王 童

四川省綿陽市第三人民醫(yī)院·四川省精神衛(wèi)生中心神經(jīng)外科，四川綿陽 621000

腦出血（intracerebral hemorrhage，ICH）是由腦內(nèi)血管破裂引起的，是最嚴(yán)重的腦血管疾病之一，常導(dǎo)致成人的高死亡率和致殘率，因此仍然是公共衛(wèi)生問題[1-2]。腦出血的發(fā)病機(jī)制和病理生理過程復(fù)雜，腦出血后組織的損傷，缺血缺氧，自由基的形成、血腫周邊的神經(jīng)元變性、壞死、凋亡均可直接導(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)各類神經(jīng)功能廢損[3-5]。近年來，干細(xì)胞替代療法被視為一種新興的治療策略，大概策略主要有兩種：一種是激活內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞進(jìn)行治療；另一種是移植外源性干細(xì)胞進(jìn)行治療。不管是內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞激活還是外源性干細(xì)胞移植，都可以在損傷區(qū)域，分化為新的神經(jīng)元、膠質(zhì)細(xì)胞等，從而達(dá)到促進(jìn)神經(jīng)功能恢復(fù)的治療目的[6]。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（bone mesenchymal stem cells，BMSCs）是外源性干細(xì)胞之一，能夠定向分化為神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞從而促進(jìn)腦出血后神經(jīng)功能的恢復(fù)。堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）是一種神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，已被證實(shí)對(duì)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的分化等具有促進(jìn)作用。本文就堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子修飾后的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞對(duì)自發(fā)性腦出血神經(jīng)功能影響的研究進(jìn)展做一綜述，為腦出血的治療提供更多的參考。

1 腦出血的病理發(fā)展過程和神經(jīng)發(fā)生

腦出血通常是由腦內(nèi)血管破裂引起，腦出血后的病理反應(yīng)主要分為：①初始組織損傷和炎癥因子的局部激活；②炎癥驅(qū)動(dòng)的血腦屏障破壞；③循環(huán)炎癥細(xì)胞的募集以及隨后的繼發(fā)免疫病理學(xué)；④參與促進(jìn)組織修復(fù)和神經(jīng)功能恢復(fù)的組織修復(fù)反應(yīng)[7]。而腦出血后的原發(fā)性腦損傷主要在于血腫對(duì)局部腦組織產(chǎn)生的機(jī)械壓力以及潛在的血腫擴(kuò)大后導(dǎo)致局部腦組織發(fā)生細(xì)胞毒性水腫和壞死，而繼發(fā)性損傷主要是由血液成分進(jìn)入腦組織以及受傷的腦細(xì)胞引起的，這些腦細(xì)胞觸發(fā)多種有害機(jī)制，繼而加劇氧化應(yīng)激，炎癥途徑，血腦屏障破壞和血管性水腫[8]。原發(fā)性腦損傷已不可避免，因此控制和改善繼發(fā)性腦損傷成為了目前的研究熱點(diǎn)。

有研究表明，在腦出血后腦組織會(huì)產(chǎn)生新的神經(jīng)細(xì)胞從而在一定程度上改善受損的神經(jīng)功能，但是新生的神經(jīng)細(xì)胞數(shù)量非常有限難以達(dá)到理想的效果[9]。而腦組織中存在的神經(jīng)干細(xì)胞可以分化為神經(jīng)元，多存在于大腦的室管膜下區(qū)（subventricular zone，SVZ）和 海 馬 齒 狀 回（hippocampal dentate gyrus，HDG）[10-11]。目前對(duì)于內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞和腦出血的研究多在于激活內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞，或者移植外源性間充質(zhì)干細(xì)胞分化為神經(jīng)干細(xì)胞，然后進(jìn)一步增殖分化為神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞從而增加腦出血后神經(jīng)細(xì)胞增殖的數(shù)量來達(dá)到更好的神經(jīng)功能恢復(fù)效果。

2 骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞

2.1 骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞概述

骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（bone mesenchymal stem cells，BMSCs）是多能祖細(xì)胞，據(jù)報(bào)道具有潛力分化成骨骼，軟骨，肌肉和脂肪等組織[12-14]。隨著干細(xì)胞替代治療策略的興起，作為干細(xì)胞來源之一的BMSCs 擁有能夠在體外大量擴(kuò)增、可獲得性（自體或異體來源）和體外誘導(dǎo)的多分化性等優(yōu)勢(shì)，有助于促進(jìn)神經(jīng)功能的重建和恢復(fù)，而且被證實(shí)能夠定向分化為神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞[15]。BMSCs 除了具有上述特點(diǎn)外，還具有移植后能與受體腦細(xì)胞結(jié)合并長(zhǎng)期存活，易于獲得、體外培養(yǎng)、傳代、增殖，不存在倫理學(xué)問題以及低免疫原性等優(yōu)勢(shì)[16]，也因此被視作干細(xì)胞替代療法的理想的種子細(xì)胞。

2.2 骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞在腦出血中的應(yīng)用

由于BMSCs 可以在適當(dāng)條件下分化為神經(jīng)干細(xì)胞并且進(jìn)一步增殖、分化為神經(jīng)元，因此對(duì)于BMSCs 移植治療腦出血的研究已廣泛開展。Cui 等[17]嘗試將BMSCs 植入到ICH 模型大鼠的腦內(nèi)，并在移植后對(duì)大鼠的神經(jīng)功能進(jìn)行評(píng)分，發(fā)現(xiàn)移植入BMSCs 的大鼠較空白組大鼠肢體功能恢復(fù)的好，神經(jīng)功能也得到了相應(yīng)的改善，由此證實(shí)BMSCs 移植入腦后能改善腦出血?jiǎng)游锏纳窠?jīng)功能且能夠激活軸突再生；而在另外一組研究中[18]，科研人員發(fā)現(xiàn)，將BMSCs 移植入腦出血大鼠模型中，可以顯著降低腦出血后IL-1β，腫瘤壞死因子-α 的表達(dá)水平，從而減輕腦出血后的炎癥，對(duì)神經(jīng)功能具有保護(hù)性作用，且在一定程度上逆轉(zhuǎn)了腦出血后的繼發(fā)性腦損傷；Wang 等[19]的實(shí)驗(yàn)則證實(shí)了BMSCs 移植入腦可以恢復(fù)自發(fā)性腦出血誘導(dǎo)的血腦屏障破壞，從而增強(qiáng)神經(jīng)功能的恢復(fù)。本文通過回顧相關(guān)文獻(xiàn)，歸納目前BMSCs 移植治療腦出血的主要機(jī)制可能有以下幾點(diǎn)：①BMSCs 有一定的“歸巢”能力，可以選擇性的遷移到受損的部位[20]；②BMSCs的轉(zhuǎn)分化機(jī)制，可以代替損壞的細(xì)胞，產(chǎn)生生長(zhǎng)因子以及免疫調(diào)節(jié)等，此外還可以抑制膠質(zhì)細(xì)胞的激活以減輕腦出血后的炎性細(xì)胞因子的釋放[21]；③BMSCs 可促進(jìn)內(nèi)源性神經(jīng)細(xì)胞增生，進(jìn)而引起神經(jīng)功能恢復(fù)。

3 堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子

3.1 堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子概述

堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）是干細(xì)胞領(lǐng)域的一種生長(zhǎng)因子和分化誘導(dǎo)劑[22]，其生物學(xué)作用主要有：神經(jīng)保護(hù)，誘導(dǎo)新生血管生成，促進(jìn)有絲分裂，抑制凋亡等[23-25]，是成纖維細(xì)胞因子家族的成員。bFGF 在胚胎和成人中樞及周圍神經(jīng)系統(tǒng)中表達(dá)，維持神經(jīng)細(xì)胞和膠質(zhì)細(xì)胞的存活，促進(jìn)交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)軸突的生長(zhǎng)，促進(jìn)受損神經(jīng)的修復(fù)和神經(jīng)突觸的生長(zhǎng)。此外，bFGF 能夠誘導(dǎo)腎上腺嗜酸性細(xì)胞瘤細(xì)胞s-12分化，延長(zhǎng)人神經(jīng)祖細(xì)胞神經(jīng)再生和神經(jīng)分化，因此bFGF 被認(rèn)為是一種重要的生長(zhǎng)因子[26]。目前干細(xì)胞無血清培養(yǎng)時(shí)，大多需要bFGF 存在才能生長(zhǎng)良好。近年來已經(jīng)有多個(gè)研究小組針對(duì)bFGF 腦室內(nèi)注射后對(duì)不同實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生理或病理狀態(tài)下的內(nèi)源性神經(jīng)再生的調(diào)控進(jìn)行研究。在Zhang 等[27]的研究中，表達(dá)bFGF 的神經(jīng)干細(xì)胞可以更好的增殖、遷移并向神經(jīng)元分化，從而改善了腦缺血大鼠神經(jīng)功能的恢復(fù)。Lin 等[28]研究則發(fā)現(xiàn)，在腦缺血大鼠模型中，經(jīng)鼻內(nèi)注入bFGF，顯著減少了腦組織損傷后的壞死、核固縮以及核碎裂等，以及多形核白細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)，從而達(dá)到對(duì)腦損傷的神經(jīng)保護(hù)作用。

3.2 堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子對(duì)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的修飾作用

目前已有很多研究結(jié)果表明bFGF 對(duì)內(nèi)源性神經(jīng)再生有促進(jìn)作用，且已被證實(shí)對(duì)BMSCs 的增殖、遷移、分化也具有促進(jìn)作用[29]。而bFGF 作為一種有效的促分裂原，可以刺激各種干細(xì)胞類型的遷移，增殖和分化，對(duì)于BMSCs 來說，bFGF 可以通過激活A(yù)kt /蛋白激酶B 途徑增加BMSCs 的遷移活性，從而使BMSCs 經(jīng)bFGF 轉(zhuǎn)染后有了更強(qiáng)的活力以及更強(qiáng)的抗細(xì)胞凋亡特性[30]。李學(xué)東等[31]實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子可以有效的轉(zhuǎn)染入骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞，并且能成功在骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞中表達(dá)，骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞經(jīng)成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子基因修飾后能更好的表達(dá)與受損腦組織中，較單純移植的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞能更好的發(fā)揮促進(jìn)功能恢復(fù)的作用。同時(shí)，在Liu 等[32]的研究中將bFGF 修飾后的BMSCs 移植入腦外傷大鼠腦內(nèi)，發(fā)現(xiàn)移植組大鼠神經(jīng)功能的恢復(fù)相較于陰性對(duì)照組大鼠的好。由此說明bFGF 修飾的BMSCs 可以促進(jìn)腦外傷大鼠神經(jīng)功能的恢復(fù)，并且在bFGF 的修飾下可以放大BMSCs 對(duì)受損神經(jīng)功能恢復(fù)的效果。

4 小結(jié)及展望

腦出血作為腦卒中最為危險(xiǎn)的亞型，對(duì)患者的傷害極其嚴(yán)重，而目前針對(duì)腦出血的治療，傳統(tǒng)的外科手術(shù)或者藥物治療等手段并不能達(dá)到較好的效果，出院后仍會(huì)導(dǎo)致殘疾或死亡，究其原因還是神經(jīng)細(xì)胞再生極其困難。作為干細(xì)胞來源之一的BMSCs，有著其特有的優(yōu)勢(shì)，可作為干細(xì)胞替代療法的理想的種子細(xì)胞。bFGF 對(duì)BMSCs 的增殖、分化等具有促進(jìn)作用，而經(jīng)bFGF 修飾后的BMSCs 在受損腦組織中相較于單純移植BMSCs 有更好的表達(dá)。目前國(guó)內(nèi)外BMSCs 的研究多見于培養(yǎng)和分化等基礎(chǔ)研究，而關(guān)于疾病治療方面，在骨疾病、神經(jīng)系統(tǒng)缺血性疾病或者功能性疾病中研究較多，罕見對(duì)腦出血的報(bào)道，尤其少見bFGF 修飾BMSCs 治療腦出血的研究，因此bFGF 是如何使內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元間相互作用的，以及腦損傷時(shí)內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞增殖、分化的機(jī)制仍不明確，還有待進(jìn)一步深入研究。