脊髓損傷的細(xì)胞治療策略

許盼盼 李才 吳楠 葉雨辰 胡捷 姚文軍 金世昌 張長(zhǎng)春

脊髓損傷（spinal cord injury，SCI）主要由外部創(chuàng)傷、感染、腫瘤或發(fā)育畸形等原因引起，常導(dǎo)致感覺(jué)、運(yùn)動(dòng)和自主功能障礙，致殘率和死亡率很高［1］。在嚴(yán)重的SCI病例中，只有不足1%的病人能夠完全恢復(fù)神經(jīng)功能，其中許多病人可能導(dǎo)致部分或完全癱瘓［2］。此外，SCI常導(dǎo)致一些人體系統(tǒng)功能障礙等嚴(yán)重的并發(fā)癥［3］，同時(shí)也可誘發(fā)慢性疼痛綜合征、抑郁等心理障礙，給病人的生理、心理和社會(huì)行為等帶來(lái)嚴(yán)重的不良影響，長(zhǎng)期高額的醫(yī)療花費(fèi)也給病人家庭造成困擾［4］。以往SCI在很大程度上仍是姑息性治療：預(yù)防損傷惡化、處理并發(fā)癥、指導(dǎo)殘疾的病人如何自理［3］。近年來(lái)神經(jīng)生物學(xué)有了重大突破，最初的姑息治療已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楦行У母深A(yù)手段。目前治療SCI主要有兩大策略——神經(jīng)再生和神經(jīng)保護(hù)［5］。對(duì)于神經(jīng)再生，通過(guò)組織工程中的細(xì)胞移植能夠幫助促進(jìn)軸突和神經(jīng)元的再生，使受損的神經(jīng)重新連接起來(lái)，并通過(guò)再生來(lái)代替丟失的細(xì)胞。對(duì)于神經(jīng)保護(hù)，通過(guò)藥物治療可預(yù)防繼發(fā)性損害的發(fā)生，繼而限制脊髓進(jìn)一步損傷。

成熟的神經(jīng)元在受損后不會(huì)再生，不能完全歸因于神經(jīng)元的內(nèi)在缺陷，外部的抑制環(huán)境同樣起著決定性作用［6］。因此，尋求一種理想、簡(jiǎn)單、安全、有效、可行的軸突再生、再髓鞘化和功能恢復(fù)的修復(fù)策略至關(guān)重要。細(xì)胞移植已成為目前SCI最有前途的治療措施。細(xì)胞治療的機(jī)制被廣義地定義為移植細(xì)胞和宿主細(xì)胞之間的直接或間接的相互作用，這種彼此作用會(huì)對(duì)脊髓受損部位的微環(huán)境有所反應(yīng)，還能夠影響脊髓受損部位的微環(huán)境，并改變移植細(xì)胞和宿主細(xì)胞在環(huán)境中的相互作用，從而影響SCI后的組織或功能結(jié)果［2］。到目前為止，不同研究小組制定的大多數(shù)實(shí)驗(yàn)性修復(fù)策略都側(cè)重于改善不適宜的中樞神經(jīng)系統(tǒng)（central nervous system，CNS）環(huán)境，通過(guò)多種細(xì)胞移植來(lái)促進(jìn)軸突生長(zhǎng)［2］。

本文從再生挑戰(zhàn)、細(xì)胞類型及相關(guān)神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子等方面綜述SCI的細(xì)胞治療方法，希望這一工作能有助于改善組合療法的策略和SCI再生的臨床應(yīng)用。

一、文獻(xiàn)檢索策略

本文通過(guò)英文檢索詞“spinal cord injury”、“regeneration of challenge”、“anatomical structure”、“cell therapeutics”、“neu_rotrophic factors”在PubMed平臺(tái)進(jìn)行檢索，篩選SCI細(xì)胞治療的相關(guān)文獻(xiàn)，共檢索到文獻(xiàn)872篇。文獻(xiàn)納入標(biāo)準(zhǔn)為：①已正式發(fā)表的期刊文獻(xiàn)；②文獻(xiàn)內(nèi)容與SCI、再生挑戰(zhàn)、解剖結(jié)構(gòu)、細(xì)胞治療和營(yíng)養(yǎng)因子密切相關(guān)；③同類研究中質(zhì)量、證據(jù)等級(jí)較高的文獻(xiàn)；④語(yǔ)言為英文的文獻(xiàn)。文獻(xiàn)排除標(biāo)準(zhǔn)為：①文獻(xiàn)質(zhì)量、證據(jù)等級(jí)較低的文獻(xiàn)；②非英文的文獻(xiàn)；③無(wú)法獲得全文的文獻(xiàn)。根據(jù)納入與排除標(biāo)準(zhǔn)最終納入英文文獻(xiàn)74篇（圖1）。

圖1 文獻(xiàn)篩選流程圖

二、脊髓的結(jié)構(gòu)解剖

脊髓起源于大腦底部的延髓，通過(guò)枕骨大孔到達(dá)第一腰椎下緣。脊髓內(nèi)部有一片左右對(duì)稱形似蝴蝶的灰色區(qū)域，稱為灰質(zhì)區(qū)，由大量的神經(jīng)元胞體、樹(shù)突、少數(shù)有髓鞘的和無(wú)髓鞘的軸突、膠質(zhì)細(xì)胞和毛細(xì)血管聚集在一起形成［7］。白質(zhì)包裹著中央灰質(zhì)，主要由少突膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞組成［7］。

三、SCI再生面臨的挑戰(zhàn)

SCI發(fā)生后會(huì)導(dǎo)致囊腔和膠質(zhì)瘢痕的形成。損傷初期創(chuàng)傷處細(xì)胞腫脹，受損的細(xì)胞通過(guò)釋放有毒物質(zhì)，使其他細(xì)胞繼發(fā)性壞死，在病灶處形成囊腔，最后被膠質(zhì)瘢痕包圍［8］。損傷后產(chǎn)生的抑制分子和炎癥同樣可抑制脊髓的再生能力［9］。

（一）囊腔形成

在損傷和壞死初期，局部形成充滿液體的囊腔，可限制軸突再生和細(xì)胞遷移［10］。囊腔可擴(kuò)展至其它未受損的脊髓節(jié)段，導(dǎo)致未受損的脊髓節(jié)段也受牽連，造成細(xì)胞死亡和功能障礙。此外，形成的囊腔相當(dāng)于一個(gè)屏障，阻止?fàn)I養(yǎng)因子的進(jìn)入和再生信號(hào)的傳導(dǎo)。然而，通過(guò)細(xì)胞移植可以抑制囊腔形成，有助于脊髓內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)的恢復(fù)，推進(jìn)軸突的再生［11］。

（二）膠質(zhì)瘢痕和硫酸軟骨素蛋白聚糖

損傷部位的反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生大量的細(xì)胞外基質(zhì)—硫酸軟骨素蛋白聚糖（chondroitin sulfate proteoglycan，CSPG），為膠質(zhì)瘢痕的主要組成物質(zhì)［12］。在損傷的早期，膠質(zhì)瘢痕可抑制損傷向周圍組織擴(kuò)散，從而達(dá)到保護(hù)周圍脆弱組織的作用［13］。但是膠質(zhì)瘢痕的形成無(wú)異于在病灶部位形成了一個(gè)物理和分子屏障，阻礙軸突再生［14］。目前降解CSPG最常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)方法之一是通過(guò)硫酸軟骨素酶ABC（chondroitinase ABC，ChABC）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該酶通過(guò)裂解CSPG糖胺聚糖鏈來(lái)減弱CSPG的抑制活性，從而有利于功能的恢復(fù)［15］。

（三）髓磷脂類抑制劑

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)SCI后功能的恢復(fù)會(huì)受到某些髓磷脂抑制劑的抑制，目前三種主要的髓磷脂類抑制劑已被確定：軸突生長(zhǎng)抑制因子（neurite outgrowth inhibitor，Nogo），髓鞘相關(guān)糖蛋白（myelin_associated glycoprotein，MAG）和少突膠質(zhì)細(xì)胞髓鞘糖蛋白（oligodendrocyte myelin glycoprotein，OMgp）［16］。Nogo是一種膜蛋白，主要在少突膠質(zhì)細(xì)胞膜上表達(dá)，當(dāng)其與神經(jīng)元膜的受體結(jié)合時(shí)，會(huì)抑制軸突生長(zhǎng)，造成生長(zhǎng)錐塌陷［17］。MAG由少突膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生，分布在包裹中樞神經(jīng)軸突的髓磷脂中，是脊髓再生的抑制劑之一［16］。OMgp存在于CNS的少突膠質(zhì)樣細(xì)胞的軸突周圍，神經(jīng)元突起的生長(zhǎng)被抑制［18］。來(lái)自不同實(shí)驗(yàn)室的證據(jù)表明，這三種經(jīng)典的髓磷脂相關(guān)抑制因子有一個(gè)共同的受體—Nogo受體（Nogo Receptor，NgR），這三種蛋白通過(guò)與NgR結(jié)合，激活Rho信號(hào)，抑制脊髓再生［18］。

（四）炎癥

SCI必然會(huì)發(fā)生炎癥反應(yīng)，小膠質(zhì)細(xì)胞和巨噬細(xì)胞被認(rèn)為與這一反應(yīng)密切相關(guān)［19］。小膠質(zhì)細(xì)胞是CNS中獨(dú)特的免疫細(xì)胞，它們的急性活化具有保護(hù)作用，但慢性和不受控制的活化導(dǎo)致周圍環(huán)境中促炎細(xì)胞因子和神經(jīng)毒性分子的持續(xù)釋放，導(dǎo)致神經(jīng)毒性的后果［20］。此外，巨噬細(xì)胞的不同表型發(fā)揮著不同的作用，M1型巨噬細(xì)胞具有促炎作用，而M2型巨噬細(xì)胞具有抗炎作用［19］。但是M1巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的促炎作用在SCI大鼠和小鼠模型中占主導(dǎo)地位［21］。

四、細(xì)胞治療

細(xì)胞治療是當(dāng)前SCI治療最具潛力的療法之一，具有神經(jīng)保護(hù)和再生的潛力。重要的是，細(xì)胞具有多種靶點(diǎn)和刺激反應(yīng)功能，已被用于調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)、形成支架、軸突再髓鞘化、取代細(xì)胞和增強(qiáng)可塑性等［22］。利用這一潛在機(jī)制，學(xué)者們研究了幾種不同組織來(lái)源的細(xì)胞治療SCI。

（一）施萬(wàn)細(xì)胞

施萬(wàn)細(xì)胞（schwann cells，SCs）通過(guò)一串串地形式纏繞在周圍神經(jīng)纖維的軸突上。在有髓神經(jīng)纖維中，SCs形成髓鞘［23］。在SCI治療所涉及到的細(xì)胞類型中，SCs具有最長(zhǎng)的移植歷史，被SCI治療領(lǐng)域廣泛認(rèn)為是最有希望的再生脊髓軸突的移植細(xì)胞［23］，因?yàn)橐浦埠骃Cs能在損傷部位產(chǎn)生多種有益因子，如增加神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、細(xì)胞粘附分子和細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）等［24］。

SCs在SCI治療中可減少囊腔和膠質(zhì)瘢痕形成，保護(hù)神經(jīng)，促進(jìn)軸突再生和髓鞘形成，能夠有效改善后期功能［25］。然而，在單獨(dú)使用SCs移植時(shí)，發(fā)現(xiàn)功能恢復(fù)并不顯著，單純將SCs移植到SCI位點(diǎn)，由于存活率低，治療效果并不理想［26］。移植的SCs壞死和凋亡主要發(fā)生在早期，這可能和局部微環(huán)境的損害、低氧水平、M1型巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)和細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)有關(guān)［27］。為了克服這些缺陷，人們發(fā)明了一些組合策略。例如，Moradi等［28］證明了利用BD Pura_Matrix多肽水凝膠結(jié)合SCs可以促進(jìn)SCs的擴(kuò)散和減少星形膠質(zhì)細(xì)胞的數(shù)量，促進(jìn)功能的恢復(fù)。結(jié)合神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子和ChABC，SCs移植對(duì)SCI的修復(fù)作用更顯著［29］。

（二）嗅鞘細(xì)胞

嗅鞘細(xì)胞（olfactory ensheathing cells，OECs）移植被認(rèn)為是促進(jìn)SCI后軸突再生和功能改善的最有希望的措施之一。OECs可通過(guò)鼻黏膜和嗅球組織活檢取得［30］。此外，OECs在為軸突再生創(chuàng)造積極的微環(huán)境、抑制膠質(zhì)瘢痕形成和促進(jìn)軸突再髓鞘化、重建神經(jīng)組織以及消除神經(jīng)元軸突釋放的抑制因子擴(kuò)散等方面具有巨大潛力［31］。

實(shí)驗(yàn)研究表明，SCI模型移植了OECs后，與對(duì)照組相比，接受OECs的大鼠術(shù)后功能恢復(fù)更為顯著［32］。Radtke等［30］將OECs移植到大鼠脊髓橫斷模型中，證明OECs移植提供了營(yíng)養(yǎng)支持和橋接損傷部位，使軸突再生和髓鞘化，改善功能預(yù)后。與SCs相比，OECs能夠穿透膠質(zhì)瘢痕這個(gè)屏障，功能預(yù)后更好［33］。雖然許多研究報(bào)告稱OECs有助于改善神經(jīng)功能，但治療方法仍不一致，這種差異可能源于移植到受損部位之前不同的OECs群。

（三）激活巨噬細(xì)胞

免疫系統(tǒng)在保護(hù)身體組織以及修復(fù)受損組織中發(fā)揮重要作用。此外，研究表明炎癥反應(yīng)可以同時(shí)具有促炎和抗炎成分［34］。促炎表型參與對(duì)抗感染、清除死亡和垂死的細(xì)胞以及修復(fù)傷口。抗炎表型與早期炎癥反應(yīng)密切相關(guān)［20］。

Kigerl等［21］的研究表明充分活化的巨噬細(xì)胞對(duì)SCI治療有積極作用。例如M2型巨噬細(xì)胞移植在不同的動(dòng)物模型中可以支持神經(jīng)保護(hù)和再生［19］。已有研究表明，激活巨噬細(xì)胞的移植可減少髓鞘相關(guān)糖蛋白，促進(jìn)軸突再生和髓鞘形成［35］。另一項(xiàng)研究表明，神經(jīng)干/前體細(xì)胞移植可降低經(jīng)典M1型巨噬細(xì)胞的比例，改善受損脊髓功能［36］。為了研究巨噬細(xì)胞對(duì)球形細(xì)胞腦白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)不良（globoid cell leukodystro_phy，GLD）的影響，Kondo等［35］通過(guò)雜交獲得巨噬細(xì)胞缺陷的小鼠模型，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明巨噬細(xì)胞在GLD中的整體作用是促進(jìn)髓鞘化、延長(zhǎng)小鼠壽命以及減輕神經(jīng)癥狀。

（四）成纖維細(xì)胞

成纖維細(xì)胞是組成結(jié)締組織和分泌ECM的細(xì)胞。這些細(xì)胞并不難獲得，而且在培養(yǎng)過(guò)程中很容易生長(zhǎng)，這使得它們?cè)诩?xì)胞治療中具有很大的吸引力［37］。然而，除了膠質(zhì)瘢痕外，SCI后形成的瘢痕也可以是纖維化瘢痕。SCI后成纖維細(xì)胞ECM分子的表達(dá)增加，分泌過(guò)度并沉積形成纖維化瘢痕，限制了軸突再生，CSPG就是這類ECM分子中的一種。但與膠質(zhì)瘢痕相比，纖維化瘢痕對(duì)軸突的抑制作用不強(qiáng)［38］。目前在實(shí)驗(yàn)室中使用到的成纖維細(xì)胞基因已被修飾改良或與其他治療策略聯(lián)合使用。

研究發(fā)現(xiàn)，改良后的自體成纖維細(xì)胞分泌的腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（brain_derived neurotrophic factor，BDNF）和神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)素-3（neurotrophin_3，NT_3）可以促進(jìn)貓SCI損傷部位少突膠質(zhì)細(xì)胞增殖，軸突髓鞘形成以及行走功能的恢復(fù)［39］。此外，負(fù)載有成纖維細(xì)胞的Wnt海藻酸鹽支架的移植被認(rèn)為能促進(jìn)SCI后軸突再生和功能恢復(fù)［40］。另一方面，通過(guò)體外基因治療，將BDNF、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（nerve growth factor，NGF）、NT_3經(jīng)修飾的成纖維細(xì)胞導(dǎo)入早期脊髓受損部位，證實(shí)對(duì)成年大鼠模型軸突再生、病變腔減小、脊髓功能恢復(fù)有顯著作用［41］。

（五）神經(jīng)干細(xì)胞

神經(jīng)干細(xì)胞（neural stem cells，NSCs）是一種具有自我更新能力的多能干細(xì)胞，可從腦海馬室下區(qū)或脊髓中央管分離得到［42］。NSCs在脊髓損傷的細(xì)胞療法中具有重要地位，NSCs能夠分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞，可替代損傷部位受損細(xì)胞［43］，同時(shí)還可分泌多種神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)分子，減少細(xì)胞死亡，促進(jìn)脊髓的恢復(fù)。此外，NSCs還能減少病變體積，抑制瘢痕組織形成，具有抗炎作用以及可促進(jìn)電生理和運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)［43］。

SCI后，損傷部位的微環(huán)境可促使NSCs向星形膠質(zhì)細(xì)胞分化，提示植入前NSCs可能需要進(jìn)行預(yù)分化［44］。與NSCs不同的是，神經(jīng)前體細(xì)胞可以直接分化為實(shí)驗(yàn)所需要的神經(jīng)元。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，混合前體細(xì)胞填滿空腔，修復(fù)受損部位［45］。此外，將經(jīng)修飾改造表達(dá)綠色熒光蛋白的NSCs（green fluorescent protein_neural stem cells，GFP_NSCs）結(jié)合生長(zhǎng)因子移植到大鼠脊髓橫斷模型中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，GFP_NSCs可分化成多種細(xì)胞，其中包括神經(jīng)元，其軸突形成豐富的突觸，利于受損脊髓恢復(fù)［46］。

（六）胚胎干細(xì)胞

胚胎干細(xì)胞（embryonic stem cells，ESCs）具有無(wú)限增殖和分化成多種細(xì)胞的能力，體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)都證明了ESCs能夠分化成特定的神經(jīng)譜系，包括神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞［47］。移植后，這些干細(xì)胞不僅能夠補(bǔ)充丟失的細(xì)胞，還可為軸突再生提供營(yíng)養(yǎng)支持，使存活的軸突再髓鞘化，并傳遞免疫調(diào)節(jié)、抗抑制因子，形成有助于功能恢復(fù)的中繼回路［48］。

Xie等［47］在體外培養(yǎng)4 d的胚體中加入維甲酸，對(duì)神經(jīng)前體細(xì)胞的鼠ESCs（mouse ESCs，mESCs）進(jìn)行預(yù)分化。他們的研究結(jié)果表明，電紡纖維支架與預(yù)分化前神經(jīng)祖細(xì)胞mESCs的結(jié)合不僅促進(jìn)了神經(jīng)元的分化，而且限制了膠質(zhì)瘢痕的形成。Iwai等［49］將ESCs源性的神經(jīng)干/前體細(xì)胞（ESC_derived neural stem/progenitor cells，ESC_NS/PCs）移植到損傷14 d后的C5脊髓挫傷模型中，與對(duì)照組相比，植入ESC_NS/PCs可保留損傷部位的組織，促進(jìn)軸突再生和血管生成，這些細(xì)胞治療使運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)且無(wú)致瘤性。

（七）骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞

實(shí)驗(yàn)中使用的大部分骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs）來(lái)自于人類或嚙齒類動(dòng)物。由于它們易于提取、培養(yǎng)，可用于自體移植，因此被廣泛應(yīng)用［50］。最重要的是，BMSCs已被證明可以減少瘢痕組織和囊腔形成，保護(hù)軸突，增加對(duì)髓鞘的保留，最終使SCI動(dòng)物模型的功能進(jìn)一步恢復(fù)［50］。此外，BMSCs還可以誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞向M2表型轉(zhuǎn)化，發(fā)揮抗炎作用，減輕SCI急性炎癥反應(yīng)，改善功能預(yù)后［50］。

分泌神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的BMSCs結(jié)合支架可解決急性和繼發(fā)性損傷的問(wèn)題，包括神經(jīng)元缺失、軸突斷裂、膠質(zhì)瘢痕屏障和炎癥反應(yīng)［51］。NT_3基因修飾的BMSCs可抑制瘢痕形成，促進(jìn)神經(jīng)再生和運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)［52］。Zhao等［53］研究報(bào)道了能夠表達(dá)大腦多巴胺神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（cerebral dopamine neuro_trophic factor，CDNF）的轉(zhuǎn)基因BMSCs和正常的BMSCs治療SCI的對(duì)比研究，表達(dá)CDNF的BMSCs在病變部位具有很強(qiáng)的抗炎作用，通過(guò)抑制SCI后的炎癥反應(yīng)，減少促炎細(xì)胞因子PGE2和IL_1β的產(chǎn)生，從而促進(jìn)了運(yùn)動(dòng)功能和受損脊髓的恢復(fù)。

（八）誘導(dǎo)多能干細(xì)胞

誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs）是通過(guò)將Oct3/4、Sox2、Klf4和c_Myc等基因轉(zhuǎn)導(dǎo)到小鼠或人的成纖維細(xì)胞重新編程獲得，由于不涉及倫理問(wèn)題，可能成為人類SCI治療的首選細(xì)胞來(lái)源［54］。此外，iPSCs具有分化為神經(jīng)前體細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞、神經(jīng)元和間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cells，MSCs）的能力［55］。這些細(xì)胞可以促進(jìn)軸突再生、橋接病腔，并通過(guò)替換缺失的細(xì)胞或調(diào)節(jié)損傷部位的微環(huán)境而產(chǎn)生功能恢復(fù)［56］。

在大鼠脊髓中度挫傷模型中植入iPSCs源性少突膠質(zhì)細(xì)胞祖細(xì)胞（iPS_derived oligodendrocyte progenitors，iPS_OPs）可減少空腔和瘢痕形成，減少小膠質(zhì)細(xì)胞的數(shù)量［10］。此外，來(lái)自iPSCs的NSCs在小鼠脊髓椎板切除術(shù)模型中顯示出再髓鞘化的能力，并顯著改善運(yùn)動(dòng)功能［57］。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)人iPSCs分化的NSCs在損傷部位分泌神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，血管生成、髓鞘形成和重建神經(jīng)通路，長(zhǎng)期未見(jiàn)腫瘤形成。但是，iP_SCs也有其缺陷，如由人工誘導(dǎo)基因引起的遺傳/表觀遺傳異常和腫瘤形成，這些都需要在臨床使用前加以解決［58］。

五、用于細(xì)胞治療的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子

神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子被認(rèn)為是許多移植細(xì)胞的補(bǔ)充，可進(jìn)一步優(yōu)化細(xì)胞療法，在移植的細(xì)胞死亡后仍可發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)的作用［59］。通過(guò)移植相應(yīng)細(xì)胞或基因過(guò)表達(dá)神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的細(xì)胞，這些機(jī)制都有助于增強(qiáng)細(xì)胞移植的功能。

目前神經(jīng)生長(zhǎng)因子（nerve growth factor，NGF）在SCI治療中被廣泛應(yīng)用。然而，NGF也有其缺點(diǎn)，如理化性質(zhì)不穩(wěn)定等［60］。有研究表明NGF在周圍神經(jīng)系統(tǒng)（peripheral nervous system，PNS）神經(jīng)元的存活和成熟中發(fā)揮重要作用，有報(bào)道稱NGF可改變神經(jīng)膠質(zhì)表型，提高神經(jīng)元的存活率，促進(jìn)軸突再次生長(zhǎng)［60］。此外，NGF也有局限性，NGF在脊髓中的表達(dá)誘導(dǎo)痛覺(jué)軸突，引起痛覺(jué)過(guò)敏，可導(dǎo)致嚴(yán)重的疼痛［60］。有研究［61］報(bào)道慢病毒介導(dǎo)的水通道蛋白-4抑制可以增加NGF的表達(dá)，最終改善了SCI大鼠的運(yùn)動(dòng)功能。

BDNF在SCI后的不同神經(jīng)元群中具有軸突再生、神經(jīng)發(fā)生保護(hù)、再髓鞘化、突觸再次形成以及突觸傳遞等功能［62］。研究表明，將BDNF和NT_3基因?qū)隨CI部位可促進(jìn)局部軸突生長(zhǎng)，并可顯著減少遠(yuǎn)端軸突斷裂引起的大錐體神經(jīng)元萎縮［63］。在嚙齒類動(dòng)物模型的進(jìn)一步研究表明，分泌BDNF的MSCs將進(jìn)一步促進(jìn)SCI后的功能恢復(fù)［64］。然而，還有研究表明［65］BDNF增加皮質(zhì)區(qū)域脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的存活，但不促進(jìn)皮質(zhì)脊髓束（corticospinal tract，CST）軸突的生長(zhǎng)。

NT_3在發(fā)育中的脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元中的表達(dá)顯著增加。然而，由于NT_3的蛋白質(zhì)含量較低，它的鑒定很具有挑戰(zhàn)性［66］。此外，NT_3可以促進(jìn)神經(jīng)元的存活［67］。將表達(dá)NT_3的細(xì)胞移植到受損部位表明CST在短距離內(nèi)生長(zhǎng)［68］。使用NT_3的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它繞過(guò)了與疼痛相關(guān)的靶區(qū)，因此不會(huì)引起疼痛或痙攣等副作用。

研究證明，在小鼠模型中植入睫狀神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（cili_ary neurotrophic factor，CNTF），可對(duì)CNS和PNS起到神經(jīng)保護(hù)和修復(fù)的作用［69］。此外，CNTF可以促進(jìn)神經(jīng)元的發(fā)育和斷裂軸突的存活率［70］。多項(xiàng)研究表明，CNTF聯(lián)合多種細(xì)胞治療比單獨(dú)使用CNTF更有效，因此，CNTF對(duì)受損神經(jīng)元的治療可能需要其他類型細(xì)胞的參與［71］。如移植少突膠質(zhì)前體細(xì)胞聯(lián)合CNTF可促進(jìn)SCI后的髓鞘形成和功能恢復(fù)［72］。

成纖維母細(xì)胞生長(zhǎng)因子（fibroblast growth factor，F(xiàn)GF）在星形膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元中均有表達(dá)，參與刺激軸突生長(zhǎng)，促進(jìn)血管形成，發(fā)揮炎癥細(xì)胞的抗炎作用和神經(jīng)保護(hù)作用［34］。Le等［73］將bFGF植入膠原/明膠海綿支架中，然后將其植入失活的皮膚，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明加速了血管的生成。

經(jīng)研究證明膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（glial cell_de_rived neurotrophic factor，GDNF）可促進(jìn)SCI后CNS和PNS的軸突再生［74］。此外，研究小組通過(guò)將人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞（human umbilical cord mesenchymal stem cells，hUCMSCs）移植到絲素/藻酸鹽/GDNF（silk fibroin/alginates/GDNF，SF/AGs/GDNF）支架來(lái)模擬神經(jīng)組織，結(jié)果顯示，hUCMSCs_SF/AGs/GDNF能顯著提高神經(jīng)元的存活率，促進(jìn)神經(jīng)元的分化［74］。

六、結(jié)論與未來(lái)方向

（一）細(xì)胞療法是一種很有前途的治療神經(jīng)再生的方法，已成為廣泛研究的熱點(diǎn)。細(xì)胞從分子到組織在不同的水平發(fā)揮重要的作用，如替換丟失的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞、分泌神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子和抗炎細(xì)胞因子，刺激組織保留和血管再形成，重建神經(jīng)通路，限制和填補(bǔ)損傷后的囊腔，促進(jìn)軸突再生和再髓鞘化等。

（二）根據(jù)細(xì)胞的類型、時(shí)間和培養(yǎng)條件，即使是相似的細(xì)胞，最終結(jié)果也會(huì)有顯著差異。另一方面，關(guān)于移植干預(yù)時(shí)間方面，幾乎所有的研究都是在急性和亞急性情況下進(jìn)行的，而對(duì)于慢性治療研究甚少。

（三）每種細(xì)胞的移植都有特定的風(fēng)險(xiǎn)，移植后的腫瘤形成是一個(gè)主要的風(fēng)險(xiǎn)?？梢酝ㄟ^(guò)將細(xì)胞移植到壽命較長(zhǎng)的大型動(dòng)物上，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的觀察去評(píng)估其安全性。移植的另一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)是增加了感染的概率。頸椎處的SCI發(fā)生后，全身免疫功能明顯降低，病人可出現(xiàn)嚴(yán)重的免疫抑制。因此，需要全面了解細(xì)胞治療的各種風(fēng)險(xiǎn)，以確保減少腫瘤和感染的可能性。

（四）SCI療法在未來(lái)臨床實(shí)踐中的應(yīng)用可能包括多種策略的結(jié)合。例如，兩個(gè)或更多的細(xì)胞可以同時(shí)移植到SCI中去治療。常見(jiàn)的有分泌營(yíng)養(yǎng)因子的細(xì)胞與可以彌補(bǔ)結(jié)構(gòu)功能損傷的細(xì)胞相結(jié)合。除了細(xì)胞外，藥物遞送、基因治療和生物材料也可以幫助促進(jìn)SCI后的軸突再生。結(jié)合不同的細(xì)胞治療策略，未來(lái)的實(shí)驗(yàn)將在脊髓修復(fù)方面取得更大的成功。