劉勇

德陽市人民醫(yī)院 四川德陽 618000

骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞及其在缺血性腦血管病中的研究進(jìn)展

劉勇

德陽市人民醫(yī)院 四川德陽 618000

骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞具有自我更新、多向分化潛能的特點(diǎn)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(xì)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(diǎn)之一。探索研究骨髓間充質(zhì)干細(xì)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(xì)胞生物學(xué)特點(diǎn)及其在缺血性腦血管病中的研究進(jìn)展做一綜述。

骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞;腦血管病

1、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(bone marrow mesenchymal stem cell，BMSCs)的生物學(xué)特性骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞是常用于組織工程研究的種子細(xì)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(xì)胞。1991年Caplan［2］將骨髓進(jìn)行分離、體外擴(kuò)增并把其中具有粘附于培養(yǎng)皿表面，在體外能高度擴(kuò)增，多向分化的細(xì)胞群命名為骨髓間充質(zhì)干細(xì)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(xì)胞(BMSCs)作為正式的命名。目前骨髓間充質(zhì)干細(xì)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(xì)胞來源的細(xì)胞亞群，它們可以在體外擴(kuò)增，在體外誘導(dǎo)后可分化為軟骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、神經(jīng)樣細(xì)胞、支持造血干細(xì)胞的基質(zhì)等［3］。BMSCs體外培養(yǎng)成梭形的纖維樣細(xì)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(xì)胞得到純化、均一的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞。BMSCs表達(dá)多種表面標(biāo)志物，特異性的表面標(biāo)志物以作為鑒定BMSCs的依據(jù)，但目前并未發(fā)現(xiàn)其獨(dú)特的表面標(biāo)記物。BMSCs主要的陽性標(biāo)志物包括，CD29、CD105、CD44、CD90，主要的陰性標(biāo)志物包括，CD34、CD38、CD45等［4］。通常可選擇幾種特定的陽性標(biāo)志物和陰性標(biāo)志物組合來進(jìn)行細(xì)胞的純度鑒定。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞作為移植治療各種疾病的種子細(xì)胞之一。具有以下多種優(yōu)點(diǎn):取材方便，安全，不涉及倫理道德爭議;體外擴(kuò)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(jìn)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(xì)胞之一。

2、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞在缺血性腦血管病中的研究動物模型研究中干細(xì)胞移植的途徑與時機(jī)，移植途徑可包括靜脈、動脈、側(cè)腦室以及立體定向靶點(diǎn)移植等手段，然后可通過熒光示蹤的方法觀察移植細(xì)胞是否到達(dá)病灶部位。不同的移植途徑有各自的優(yōu)缺點(diǎn):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(xì)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(xì)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(xì)胞量也較多;采用立體定向病變局部移植相對需要的細(xì)胞量少，而且移植細(xì)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(xì)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(xì)胞移植治療時機(jī)的選擇目前并無定論，干細(xì)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(jìn)行，也有分別選擇在造模后7天和30天進(jìn)行。在造模后1天和7天進(jìn)行干細(xì)胞移植治療可明顯改善動物損害的神經(jīng)功能，在30天進(jìn)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(jìn)行干細(xì)胞移植治療的時機(jī)應(yīng)該在急性期或是亞急性期進(jìn)行。有報道稱［5］，在腦缺血后30天進(jìn)行干細(xì)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(jìn)行干細(xì)胞移植同樣具有治療效果。有人認(rèn)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(xì)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(jī)，還有待進(jìn)一步研究。

移植的細(xì)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(jìn)行細(xì)胞移植，移植細(xì)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(dá)不到治療作用。各種移植途徑最為安全有效的細(xì)胞濃度還需要進(jìn)一步研究來明確。對移植干細(xì)胞的示蹤研究，目前大多采用移植前預(yù)先標(biāo)記培養(yǎng)的干細(xì)胞，移植后在特定時間點(diǎn)取組織檢測特異性標(biāo)記鑒定移植來源的干細(xì)胞。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的示蹤技術(shù)眾多，主要有同位素示蹤法、抗原標(biāo)記法、熒光蛋白標(biāo)記法、熒光染料標(biāo)記法、核磁共振對比增強(qiáng)劑標(biāo)記法、Lac－Z基因標(biāo)記法、Y染色體標(biāo)記法。每一種方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)，選擇的標(biāo)記方法應(yīng)具有特異性強(qiáng)、靈敏度高、對細(xì)胞或機(jī)體影響小、標(biāo)記和檢測方法簡單易行、標(biāo)記時間合適等特點(diǎn)［6］。

2.3 骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植治療缺血性腦血管病的可能機(jī)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(jìn)缺損神經(jīng)元功能恢復(fù)的機(jī)制并未明確。認(rèn)為可能的機(jī)制主要有兩方面:一方面認(rèn)為干細(xì)胞分泌細(xì)胞因子促進(jìn)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(jìn)神經(jīng)軸突的生長。在炎癥反應(yīng)中，L－選擇素對中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞的活化和聚集起主要作用，而E－選擇素對白細(xì)與血管內(nèi)皮細(xì)胞的黏附起補(bǔ)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(dá)，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(xì)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(xì)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(jìn)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(rèn)為間充質(zhì)干細(xì)胞直接分化為神經(jīng)元細(xì)胞或激活內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞替代缺失的神經(jīng)元并且與周圍細(xì)胞建立聯(lián)系，促進(jìn)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(xì)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(jìn)行移植治療后可促進(jìn)神經(jīng)功能的恢復(fù)，同時發(fā)現(xiàn)移植的干細(xì)胞分布在腦損傷局部并可表達(dá)神經(jīng)元表面標(biāo)志，神經(jīng)元特異核蛋白和星形膠質(zhì)細(xì)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(xì)胞或可以激活內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞替代缺失的神經(jīng)元并且與周圍細(xì)胞建立聯(lián)系，促進(jìn)神經(jīng)功能的恢復(fù)。但是移植的干細(xì)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(xì)胞濃度，臨床患者的適應(yīng)癥禁忌癥(包括年齡、病情嚴(yán)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(shí)驗(yàn)沒有發(fā)現(xiàn)BMSCs移植導(dǎo)致的嚴(yán)重并發(fā)癥，但BMSC移植治療疾病的安全性與毒理性的指標(biāo)仍需要進(jìn)行長期試驗(yàn)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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