干细胞移植治疗出血性脑卒中的研究进展

　　作者：冯铭,综述,王任直,审校　　作者单位：中国医学科学院中国协和医科大学北京协和医院神经外科， 北京 100730

　　【摘要】脑卒中是严重威胁人类健康的常见病和多发病，脑卒中可分为缺血性和出血性两大类。出血性脑卒中愈后差，病死率高，目前尚无有效的治疗措施。本文就国内、外干细胞移植治疗脑出血动物模型、临床试验及其作用机制的有关内容进行综述。

　　【关键词】 脑血管意外; 干细胞移植

　　1 移植干细胞的种类及实验

　　目前常被用做移植实验的种子细胞有神经干细胞 (neural stem cells，NSC)、骨髓间充质干细胞 (bone marrow mesenchymal stem cells，BMSC)、脐带血干细胞等 (umbilical cord blood stem cells，UCBSC)。其中NSC是应用最多的种子细胞，包括胚胎干细胞来源、胚胎来源、内源性、永生化NSC细胞系。

　　1.1 NSC Nonaka等[1]在体外采用全反式维甲酸诱导小鼠胚胎干细胞使其分化成Nestin阳性的NSC，脑出血后第7天移植入脑出血对侧的侧脑室，在血肿腔周围可观察到分化的神经元和星形胶质细胞。鲁文果等[2]采用GFP标记的胚胎干细胞通过侧脑室移植治疗脑出血小鼠，发现干细胞可穿过室管膜迁徒至血肿周围，并向神经细胞分化。安沂华等[3]从大鼠胚胎脑组织中分离NSC，脑出血3 d后分别注入血肿同侧或对侧的尾状核内;同侧移植组大鼠运动功能改善情况显著好于对侧移植组及未移植组，移植干细胞分化成神经元和胶质细胞，并向损伤区域迁徙。Jeong等[4]将人NSC经静脉途径移植入大鼠体内，在血肿周围发现分化的神经元和星形细胞，干细胞移植后神经功能评分较对照组明显改善。

　　除了动物实验，国内还有相关的临床报道。杨清成等[5]采用胚胎来源的NSC移植治疗脑卒中后遗症病人59例 (脑梗死41例，脑出血19例)，移植后6个月采用欧洲卒中量表进行评估，50例病人治疗有效。张儒有等[6]采用胚胎来源的NSC治疗50例脑卒中后遗症病人，移植后6个月采用美国独立功能评测表评分，较术前均有明显改善。

　　以前认为成年哺乳动物的中枢神经系统失去了自我修复和再生的能力。但目前证实在病理状态下内源性NSC可被激活。这就解释了为什么脑卒中后神经功能可部分恢复。Tang等[7]在大鼠颅内血肿周围发现Nestin和BrdU阳性的自体NSC，而在正常对照组和假手术组中相应部位未见相应细胞。

　　永生化干细胞系的建立为NSC的研究提供了极大方便。Lee等[8]将永生的HB1.F3 NSC移植入大鼠脑出血周边，第2周行为学测试均有改善，NSC分化为神经元和星形胶质细胞。

　　除了单纯移植NSC，还可联合移植其他细胞来增加干细胞的作用。唐洲平等[9]利用NSC和嗅鞘细胞联合移植治疗大鼠脑出血，移植后嗅鞘细胞能存活、迁徙，NSC分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞，并向损伤区迁徙，对脑出血大鼠运动功能的改善联合移植组优于单纯NSC移植组。

　　1.2 BMSC 由于BMSC获取相对容易，可从实验动物或病人自身取材，不存在伦理学争议，近年人们对BMSC的研究、应用颇多。Zhang等[10]将BrdU标记的BMSC分别通过侧脑室、颈动脉、颈静脉途径移植入脑出血大鼠脑内，观察到BMSC在海马分化成神经元，在出血区周围分化成神经元和星形细胞，在同侧皮质分化成神经元、星形细胞和少突胶质细胞，颈动脉组和侧脑室移植组的运动功能也有明显改善。

　　但BMSC能否分化成神经元和神经胶质细胞，尚无定论。Ying等[11]将大鼠脑细胞和胚胎干细胞共同培养，发现胚胎干细胞表达脑细胞的表型，而表型来源于四倍体的杂交细胞，认为细胞融合造成了BMSC横向分化的假象。Wang等[12]采用骨髓来源细胞分化的肝细胞治疗延胡索酰乙酰乙酸水解酶缺乏的小鼠，将雌性供体的细胞植入雄性受体发现融合细胞。Lu等[13]采用诱导BMSC的环境，多种细胞如成纤维细胞可表现出神经细胞表型;将BMSC置入有毒环境如四氯化碳中，也可表现神经细胞的形态和表型，提示BMSC呈现神经细胞表型可能与细胞中毒有关，而不是BMSC横向分化。但Mezey等[14]认为BMSC在体内可分化成神经元，而没有发生细胞融合现象。究竟BMSC在体内能否横向分化成神经元，目前还不明确，但对于BMSC治疗神经系统疾病包括脑卒中的作用，各家多持肯定观点。相信随着BMSC纯化技术的提高、其特异性表面标志物的确立和干细胞实验技术的改进，最终将有明确结论。

　　1.3 UCBSC UCBSC可用于治疗血液病、免疫系统疾病，在神经系统疾病治疗中应用较少。Nan等[15]在大鼠脑出血24 h后通过隐静脉注射人UCBSC，脑出血后7 d、14 d，即注射脐带血后第6天和第13天进行行为学评分，包括NSS评分、踏步试验、肢体放置试验等，脑出血大鼠的神经功能明显改善。证实UCBSC对脑出血治疗的有效性。

　　2 干细胞治疗脑卒中的机制

　　干细胞对出血性脑卒中神经功能障碍的治疗作用越来越得到公认，但干细胞的作用机制尚不明确。以下是几种常见的学说。

　　2.1 细胞分化、替代及细胞融合　　 移植于脑出血周围的干细胞分化为神经元、神经胶质细胞以替代受损细胞、恢复缺失的神经功能，许多文献支持这种学说。但对于BMSC能否分化成神经元，仍有不少质疑。有作者认为BMSC在体内发挥作用并非通过干细胞的横向分化作用，而是通过与宿主细胞融合发挥作用[6，14]。

　　2.2 生物活性物质的作用 脑卒中的脑组织中多种生物活性物质发生改变，如神经营养因子、生长因子、化学趋化因子等明显增高，这些因素可能是脑卒中引起神经功能恢复、干细胞迁移的原因。常见的神经营养因子有BDNF、NGF、GDNF、NT3、bFGF、PDGF等。Newman等[16]认为人脐带血单核细胞产生了细胞因子 IL-8、MCP-1、IL-1α，均在神经功能恢复中起关键作用。

　　2.3 局部微环境的影响　　 干细胞移植后，其分化种类与局部微环境密切相关。Veizovic等[17]将大鼠NSC注入成年大鼠神经发生部位，如嗅球、海马，主要分化为神经元，而注入到成年大鼠纹状体、黑质等非神经发生性环境时，主要分化为星形胶质细胞。An等[18]发现单纯移植NSC多数分化为星形胶质细胞，少数分化为神经元和少突胶质细胞;如果在体外将NSC和施万细胞共同培养后再移植，多数分化为神经元。

　　2.4 神经突触和神经网络的重建　 干细胞移植入宿主脑内能否与宿主的神经细胞形成突触，发挥正常的生理功能，是判定干细胞移植是否有效性的标准。Ishibashi等[19]在采用NSC治疗蒙古沙鼠脑卒中时发现，NSC来源的神经细胞和宿主细胞有突触联系，蒙古沙鼠神经功能逐渐恢复。也有作者通过免疫组织化学的方法发现干细胞移植后突触素显著增加，间接证实新生突触的存在[20]。

　　3 存在的问题和前景

　　近年，干细胞移植治疗脑出血的实验研究越来越多，但应用于临床前仍有很多问题有待解决：哪种干细胞是最合适的种子细胞?干细胞移植的最佳途径、部位、移植时间窗干细胞在体内的定向诱导分化及局部微环境对干细胞分化的影响干细胞及其分化的神经细胞与宿主细胞能否形成突触，产生正常的生理电活动干细胞移植治疗是否安全等等。但是，目前脑卒中的有效治疗措施匮乏，而实验研究取得了阶段成果，干细胞移植无疑是值得探索的，相信不久的将来干细胞将成为治疗脑卒中一个新的、确实有效的方法。

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