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骨髓間充質(zhì)干細胞治療帕金森病的研究進展

王萬松屈新輝1,2吳曉牧1,2

(南昌大學醫(yī)學院,江西南昌330006)

關(guān)鍵詞〔〕骨髓間充質(zhì)干細胞；移植；帕金森病

1江西省人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科2江西省神經(jīng)病學研究所

第一作者：王萬松(1988-)，男，碩士，主要從事帕金森病及運動障礙疾病研究。

帕金森病(PD)臨床以靜止性震顫、肌強直、運動遲緩和姿勢步態(tài)異常為主要表現(xiàn)。病因眾多，發(fā)病機制復雜不明。病理上神經(jīng)元變性以中腦黑質(zhì)部位的多巴胺(DA)能神經(jīng)元為主，但不局限于該部位〔1〕。路易小體形成是其病理特點。PD并發(fā)癥是死亡的主要原因。目前針對PD的治療措施主要為藥物和手術(shù)治療，但也產(chǎn)生了一系列副作用，嚴重影響患者生活質(zhì)量。更為重要的是現(xiàn)行的治療不能保護殘存的DA能神經(jīng)元，不能終止PD的進展。隨著骨髓間充質(zhì)干細胞(BMSC)應用的興起，學者發(fā)現(xiàn)利用BMSC治療PD具有巨大的優(yōu)勢。本文就BMSC治療PD作一綜述。

1BMSC的特性

BMSC是存在于骨髓中的非造血成分，構(gòu)成了造血細胞的微環(huán)境。最早由Friedenstein分離培養(yǎng)〔2〕，最先由Caplan命名為BMSC并且沿用至今〔3〕。BMSC外形如紡錘狀，因可持續(xù)表達纖連蛋白〔4〕，故貼壁集落生長，有利于分離純化。固定表達經(jīng)典表面標志物，有利于細胞流式鑒定。BMSC源于中胚層，具有自我更新能力和多向分化能力，可向骨細胞、軟骨細胞和脂肪細胞等中胚層細胞分化，同時BMSC可向其他胚層來源的細胞分化，包括神經(jīng)細胞〔5〕。誘導BMSC為神經(jīng)細胞的媒介通常為化學物質(zhì)、信號分子、生長因子和營養(yǎng)因子。但是在體外誘導BMSC為神經(jīng)細胞的有效性仍然存在爭議，尤其化學物質(zhì)存在的細胞毒性，將會影響細胞骨架的穩(wěn)定和變形能力，其他誘導方式卻可以避免上述弊端，但是Thomas等〔6〕則發(fā)現(xiàn)生長因子誘導的結(jié)果卻是形態(tài)上相似、功能上欠缺的神經(jīng)樣細胞。BMSC置于不同的環(huán)境下或紋狀體提取物中，BMSC可以改變其表型、開始表達神經(jīng)細胞和膠質(zhì)細胞的標志物〔7〕。

文獻〔8〕證實BMSC具有抗炎作用，在敗血癥動物模型中，BMSC通過影響巨噬細胞產(chǎn)生細胞因子而提高敗血癥動物的存活。同時Schafer等〔9〕則發(fā)現(xiàn)BMSC可以抑制膠質(zhì)細胞的活化，證實BMSC具有免疫抑制作用。Venkataramana等〔10〕則證實異體BMSC移植的安全性。Whone等〔11〕則發(fā)現(xiàn)BMSC可在氧化應激和炎癥刺激下釋放膠質(zhì)源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(GDNF)，具有分泌營養(yǎng)因子的功能。相對其他細胞，BMSC來源穩(wěn)定、方便取材、易于培養(yǎng)、擴增時間短、低免疫源性、無道德倫理限制，所以更具優(yōu)勢。

2BMSC和誘導分化的BMSC治療PD

幾乎在所有動物實驗中，BMSC都能夠有效改善動物的旋轉(zhuǎn)行為，這可能是DA神經(jīng)通路得到修復。Jackson等〔12〕向紋狀體移植BMSC發(fā)現(xiàn)，在改善動物旋轉(zhuǎn)行為的同時，TH陽性細胞數(shù)明顯增多，并且少量BMSC分化為星形膠質(zhì)細胞。而Chao等〔13〕移植BMSC入PD大鼠模型中也觀察到了TH陽性細胞數(shù)的增多，但是卻未發(fā)現(xiàn)BMSC分化為神經(jīng)細胞或是膠質(zhì)細胞。在另一項研究中，Cova等〔14〕向室管膜下區(qū)移植BMSC后，發(fā)現(xiàn)有明顯的神經(jīng)細胞發(fā)生和腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)的分泌，認為BMSC分泌的營養(yǎng)因子在修復病損區(qū)具有十分重要的作用。 但是，就目前而言，移植BMSC治療PD有其局限性，因為BMSC在體內(nèi)極為少數(shù)分化為神經(jīng)細胞，分泌營養(yǎng)因子持續(xù)時間短暫不穩(wěn)定，且存活時間短暫。為此，將BMSC誘導分化為目的細胞成為當前的一種新思路。

有學者將BMSC誘導為神經(jīng)細胞，移植后BMSC營養(yǎng)效果加強，但是未見BMSC分化為DA能神經(jīng)元〔15〕，僅僅是在形態(tài)和表面標記物上趨于神經(jīng)元樣變化。同樣有學者將BMSC誘導為營養(yǎng)因子分泌細胞(NTF-SC)，雖然能更好地保護DA能神經(jīng)元，但是NTF-SC不能穩(wěn)定地釋放營養(yǎng)因子〔16〕；BMSC雖可向病損區(qū)遷徙，但在體內(nèi)存活時間有限。

很多動物實驗移植未分化和已誘導分化的BMSC治療PD動物模型，雖然動物模型在功能上得到了改善，但是療效有限，雖然結(jié)果互相補充，但較為片面，有時互相矛盾，所以目前仍未確立最佳的移植模式。因此有許多需解決的問題，誘導BMSC為DA能神經(jīng)元的最佳途徑；是否需要在移植前誘導BMSC，影響B(tài)MSC的定植和存活能力的決定因素。

3BMSC作為基因工程載體治療PD

移植基因修飾的BMSC治療PD可以規(guī)避誘導BMSC所出現(xiàn)的問題，直接向病損區(qū)域提供目的蛋白。Zou等〔17〕重組TH基因轉(zhuǎn)染BMSC，移植入側(cè)腦室后，發(fā)現(xiàn)更為有效地保護中腦DA能神經(jīng)元。Moloney等〔18〕將BDNF基因轉(zhuǎn)染BMSC后移植入模型紋狀體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)BDNF強烈表達并加強TH的表達。但是，通過基因修飾BMSC來充分表達神經(jīng)營養(yǎng)因子，對延長BMSC的存活時間卻未見益處〔19〕。也就是說，雖然通過基因工程可以使BMSC持續(xù)表達目的蛋白，但持續(xù)時間仍受限于BMSC的有限存活時間。BMSC治療PD的優(yōu)點：①在動物實驗中都能顯著改善旋轉(zhuǎn)行為；②移植后未發(fā)生腫瘤形成等惡性事件〔20〕；③是基因工程治療PD的良好載體。BMSC治療PD的缺點在于BMSC在體內(nèi)存活時間較短，效果有限。

4腦內(nèi)移植部位的選擇

腦內(nèi)移植部位主要有以下幾個部位：①紋狀體：紋狀體是病損區(qū)，直接將BMSC注入靶點，提高BMSC的利用率。②黑質(zhì)：黑質(zhì)發(fā)出DA神經(jīng)到達紋狀體，移植BMSC入黑質(zhì)，有利于重建神經(jīng)通路。③側(cè)腦室：側(cè)腦室富含可以營養(yǎng)支持BMSC的腦脊液，有利于BMSC的存活和減少腦組織的手術(shù)創(chuàng)傷。④側(cè)腦室的室管膜下區(qū)：該區(qū)是腦內(nèi)干細胞、祖細胞最豐富的區(qū)域，是神經(jīng)發(fā)生的所在地，BMSC可促進神經(jīng)發(fā)生〔14〕。但是顱內(nèi)移植操作復雜，風險較高，手術(shù)創(chuàng)傷損害腦組織，移植部位易受擠壓，腦室移植造成顱壓增高，這些不利因素都應予以權(quán)衡。

5BMSC治療PD的機制

有眾多實驗研究BMSC治療PD的具體機制，但尚未達成一致，主要觀點有：①細胞替代學說：移植入病區(qū)的BMSC分化為DA能神經(jīng)元，或是激活室管膜下層或紋狀體區(qū)的內(nèi)源性神經(jīng)干細胞，替代丟失的DA能神經(jīng)細胞。實驗證實BMSC移植后表現(xiàn)出DA能神經(jīng)元的特性〔21〕，但是也有實驗沒有觀察到移植入病區(qū)的BMSC分化為DA能神經(jīng)元，并且在移植后的第28天BMSC全部消失〔12〕。②神經(jīng)營養(yǎng)學說：在6-羫基多巴(6-OHDA)誘導的PD動物模型中，移植BMSC入側(cè)腦室室管膜下區(qū)后，發(fā)現(xiàn)受損區(qū)域的細胞增生和成神經(jīng)遷移明顯增強，這可能和BMSC持續(xù)分泌的營養(yǎng)因子有關(guān)〔14〕。實驗證實BMSC可以釋放神經(jīng)生長因子(NGF)、NGF-3、BDNF和Neurturin〔13〕，BMSC或許固有神經(jīng)營養(yǎng)功能。③免疫調(diào)節(jié)和炎癥抑制學說：BMSC不表達主要組織相容性復合體(MCH)〔22〕，且不激活T細胞發(fā)生細胞免疫，BMSC可抑制腫瘤壞死因子(TNF)-γ、白細胞介素(IL)-1β、IL-6和IL-10等炎癥因子的釋放〔23〕。同時BMSC可以抑制小膠質(zhì)細胞增殖〔24〕。④內(nèi)源性修復學說：雖然中樞神經(jīng)系統(tǒng)的修復能力目前存在爭論，但是實驗證實BMSC促進室管膜下層的細胞增殖，支持祖細胞的生成，動員內(nèi)源性干細胞、星形膠質(zhì)細胞，通過神經(jīng)發(fā)生、神經(jīng)保護和神經(jīng)通路重塑，以達到修復損傷部位〔14〕。必須指出的是，PD的具體病因和發(fā)病機制不明也阻礙了研究BMSC治療PD的具體機制。但是目前認為BMSC治療PD是通過多重機制來阻止PD的進展甚至有可能逆轉(zhuǎn)病程。

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〔2014-04-19修回〕

(編輯杜娟)

通訊作者：屈新輝(1970-)，男，主任醫(yī)師，碩士，主要從事帕金森病及運動障礙疾病研究。

中圖分類號〔〕R742.5〔

文獻標識碼〕A〔

文章編號〕1005-9202(2015)21-6311-03；doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2015.21.145