立體定向神經干細胞移植手術治療扭轉痙攣

任文慶，田增民

扭轉痙攣(torsion spasm)為神經外科臨床上較常見的運動障礙，分為原發性(或特發性)、繼發性(或癥狀性)。前者與遺傳有關，后者可繼發于感染、血管疾病、腫瘤、中毒等疾病。扭轉痙攣治療可試用抗震顫麻痹藥物如左旋多巴，但長時間服用后會產生很多不良反應及耐藥性，且療效多不肯定。近年來還提出腦深部電刺激(deep brain stimulation，DBS)治療和立體定向腦內病變核團毀損手術治療，但是DBS費用昂貴，并發癥多，不易于推廣。立體定向手術通過破壞一些神經核團來減輕肌張力障礙癥狀，但是長期療效尚不肯定。隨著分子生物學和分子遺傳學的研究進展，利用神經干細胞(neural stem cells，NSCs)進行細胞替代治療和基因治療為難以用藥及手術治療的神經系統遺傳性和獲得性疾病帶來了希望[1-2]。下面就立體定向神經干細胞移植治療扭轉痙攣的可行性和安全性作一綜述。

1 立體定向神經干細胞移植治療扭轉痙攣的可行性

扭轉痙攣屬于神經系統退行性變的一種，表現為基底節之尾狀核及殼核的小神經細胞變性、蒼白球退行性變、小腦齒狀核的細胞消失等。分子遺傳學研究表明，原發性扭轉痙攣和遺傳有關。其中早發性原發性肌張力障礙患者臨床多見，最常見的原因是常染色體DYT1基因突變，其表達的突變型Torsin A干擾了細胞核到內質網遞質轉運、突觸小泡釋放和回收、細胞分泌和細胞骨架形成，從而影響大腦中的神經通路[3]。Akbari等[4]對伊朗患病人群的一項研究，對原發性肌張力障礙患者進行基因鑒定以明確病因，結果表明較年輕的從腿或手臂發病的原發性扭轉性肌張力障礙患者很可能是DYT1陽性，該研究中的患者發病年齡較其他研究中的患者早[5]，這為下一步基因治療提供了基礎。也有電生理學研究發現，扭轉痙攣的發病和基底節功能異常有關。如果能改善發生退行性變的神經組織，那么扭轉痙攣的治療就能取得根本性突破。近年來，神經干細胞研究的很多重大發現為神經系統退行性疾病的治療帶來希望。

NSCs能成為目前神經系統疾病較理想的移植材料是因為其獨特的生物學特性:分化性、遷移性、趨化性、免疫原性較弱。干細胞作為一種未分化的細胞來源，可維持體內神經細胞的更新和分化[6-7]，有可能取代那些在衰老、傷害、疾病過程中失去的細胞。通過補充受損的神經細胞延緩或抑制進行中的神經系統損傷，通過細胞替代作用更換已死亡或受損的神經細胞，修復受損的神經網絡，從而改善機體的神經功能。NSCs是最適合于中樞神經系統細胞替代治療和基因治療的細胞[8]。已經有很多研究[9]表明，神經干細胞移植入受損害的大腦內后，通過神經細胞替代和修復病變的腦組織，使宿主的神經系統功能得到了改善。NSCs移植治療帕金森病(parkinson's disease，PD)主要機制有3個方面:①替代作用，NSCs移植后，可以向病變組織滲透融合，替代損傷細胞，重建神經環路，從而達到恢復神經功能的目的;②對受損神經元的保護及營養作用，有學者認為，細胞移植后相對快速的治療效果，不一定是移植干細胞分化為神經元，而可能是與靶組織中的具有分泌營養因子能力的自體干細胞結合產生營養因子促進損傷腦組織的修復而改善神經功能;③促進內源性神經干細胞的發生。動物實驗結果顯示，成年小鼠的黑質存在自我修復，不但有多巴胺神經元的更新，同時新生的神經元還可以重建與紋狀體的連接。Shan等[10]發現PD模型小鼠正常黑質和1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氫吡啶(1-methyl-4-phenyl-1，2，3，6-tetrahydropyridine，MPTP)損壞的黑質部位均有神經發生現象，但細胞移植后PD模型小鼠的黑質區不僅NSCs數量顯著增加，而且新生成的多巴胺神經元也明顯增加。這很可能是神經干細胞移植治療PD時的普遍現象。這些實驗研究為立體定向腦內病變核團毀損結合神經干細胞移植治療扭轉痙攣的可行性提供了依據。目前實驗和臨床上神經干細胞主要由國家認證實驗室北京昱龍盛世科技有限公司提供，細胞未加特殊化學修飾。經神經干細胞治療的一部分扭轉痙攣患者獲得長時間緩解。神經干細胞治療時間不長，移植療效評價問題還在進一步研究中。

另外，立體定向手術目前廣泛應用于臨床上，毀損靶點包括蒼白球腹后部、丘腦底核及丘腦腹外側核等，患者的癥狀可得到不同程度的改善[11]。

2 立體定向神經干細胞移植治療的安全性

目前，動物實驗及臨床應用中所使用的干細胞移植途徑主要包括局部注射移植(立體定向腦內注射、脊髓局部注射移植)，經腦脊液注射移植(腰椎穿刺蛛網膜下腔注射、腦室穿刺注射、枕大池穿刺移植)，經血液循環注射移植(靜脈內注射、動脈內注射移植)。立體定向手術是神經外科沿用多年很成熟的技術，已經廣泛應用于臨床，其安全性可靠。立體定向腦內注射移植是治療扭轉痙攣的主要移植方法，具有定位準確，操作時間短，創傷小，患者耐受好，可以把干細胞全部集中到神經功能核團及其周邊，神經功能改善迅速、直接等優點。

神經干細胞治療的安全性主要是移植后的神經干細胞是否具有致瘤性[12]。神經干細胞可能致瘤性的觀點有:①神經干細胞或神經前體細胞具有基因組的不穩定性特點，其自身和外部因素均可能導致其基因突變從而導致腫瘤發生。干細胞增殖分化過程中出現基因組不穩而導致自發突變，易出現染色體異常而形成腫瘤[13]。有研究還發現，應用成體腦前體細胞治療神經系統疾病時，由于擴增的前體細胞可有異常基因存在，移植后可導致惡性腫瘤的發生[14]。研究顯示，NSCs的不對稱分裂可使細胞基因不穩定而發生改變，從而使腫瘤形成并維持生長。如在鼠腦內p53基因框內缺失突變，可引起相關基因的突變，從而導致膠質瘤的產生[15]。p53基因的缺失協同其他細胞機制包括增強血小板源性生長因子信號通路、對N-乙基-N-亞硝基脲的暴露[16]或Ras的激活[17]有致腫瘤產生的可能。NSCs的不對稱分裂有使細胞基因不穩定而改變，從而使腫瘤形成并維持生長的潛在危險。NSCs內部基因突變與外部微環境的改變而導致腫瘤形成[18]。Notch信號對神經干細胞增殖分化的調控，也可以影響腫瘤的形成[19]。②神經干細胞可以分泌促進腫瘤生長和血管形成的營養因子;NSCs在腦內具有移植、遷移并能分化成為神經細胞與其他類型細胞的功

能[20]。一些研究表明，神經干細胞親腫瘤性[21]，故神經干細胞可能會通過這些途徑促進自身形成腫瘤或體內即已存在腫瘤的生長。但截至目前，臨床上尚鮮見神經干細胞治療后導致腫瘤發生的病例報道。

迄今已經有很多研究對神經干細胞誘導、分化及遷移等調控機制進行了闡述，這為神經干細胞治療扭轉痙攣提供了理論基礎。近10年的臨床治療觀察未見排異反應、腫瘤發生等嚴重不良反應。立體定向神經干細胞治療扭轉痙攣安全性和可行性，還需更長時間和更多樣本的追蹤觀察。

[1]Wang Q，Matsumoto Y，Shindo T.Neural stem cells transplantation in cortex in a mouse model of Alzheimer's disease[J].J Med Invest，2006，53(1/2):61-69.

[2]Tang Y，Yin HY，Zeng F，et al.Pondering in-situ induction of endogenous neural stem cells in hippocampus of rats with Alzheimer disease by acupuncture[J].Zhong Xi Yi Jie He Xue Bao，2005，3(5):351-354.

[3]Gordon KL，Glenn KA，Gonzalez-Alegre P.Exploring the influence of torsinA expression on protein quality control[J].Neurochem Res，2011，36(3):452-459.

[4]Akbari MT，Zand Z，Shahidi GA，et al.Clinical Features，DYT1 Mutation Screening and Genotype-Phenotype Correlation in Patients with Dystonia from Iran[J].Med Princ Pract，2012，21(5):462-466.

[5]Zhang SS，Fang DF，Hu XH，et al.Clinical feature and DYT1 mutation screening in primary dystonia patients from south-west China[J].Eur J Neurol，2010，17(6):846-851.

[6]Daadi MM，Lee SH，Arac A，et al.Functional engraftment of the medial ganglionic eminence cells in experimental stroke model[J].Cell Transplant，2009，18(7):815-826.

[7]Delcroix GJ，Jacquart M，Lemaire L，et al.Mesenchymal and neural stem cells labeled with HEDP-coated SPIO nanoparticles:in vitro characterization and migration potential in rat brain[J].Brain Res，2009，1255:18-31.

[8]Ankeny DP，McTigue DM，Jakeman LB.Bone marrow transplants provide tissue protection and directional guidance for axons after contusive spinal cord injury in rats[J].Exp Neurol，2004，190(1):17-31.

[9]Daadi MM，Davis AS，Arac A，et al.Human neural stem cell grafts modify microglial response and enhance axonal sprouting in neonatal hypoxic-ischemic brain injury[J].Stroke，2010，41(3):516-523.

[10]Shan X，Chi L，Bishop M，et al.Enhanced de novo neurogenesis and dopaminergic neurogenesis in the substantia nigra of 1-methyl-4-phenyl-1，2，3，6-tetrahydropyridineinduced Parkinson's disease-like mice[J].Stem Cells，2006，24(5):1280-1287.

[11]秦明筠，李勇杰，王玉平.全身性扭轉痙攣的立體定向手術治療報告[J].中華神經外科疾病研究雜志，2002，1(2):136-139.

[12]Lindvall O，Kokaia Z.Stem cells for the treatment of neurological disorders[J].Nature，2006，441(7097):1094-1096.

[13]Dirks PB.Brain tumour stem cells:the undercurrents of human brain cancer and their relationship to neural stem cells[J].Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci，2008，363(1489):139-152.

[14]Walton NM，Snyder GE，Park D.Gliotypic neural stem cells transiently adopt tumorigenic properties during normal differentiation[J].Stem Cells，2009，27(2):280-289.

[15]Wang Y，Yang J，Zheng H，et al.Expression of mutant p53 proteins implicates a lineage relationship between neural stem cells and malignant astrocytic glioma in a murine model[J].Cancer Cell，2009，15(6):514-526.

[16]Recht L，Jang T，Sayarese T，et al.Neural stem cells and neurooncology:quo vadis[J]?J Cell Biochem，2003，88(1):11-19.

[17]Marumoto T，Tashiro A，Friedmann-Morvinski D，et al.Development of a novel mouse glioma model using lentiviral vectors[J].Nat Med，2009，15(1):110-116.

[18]Germano I，Swiss V，Casaccia P.Primary brain tumors，neural stem cell，and brain tumor cancer cells:where is the link[J]?Neuropharmacology，2010，58(6):903-910.

[19]Fan X，Matsui W，Khaki L.Notch pathway inhibition depletes stem-like cells and blocks engraftment in embryonal brain tumors[J].Cancer Res，2006，66(15):7445-7452.

[20]Tamaki S，Eckert K，He D，et al.Engraftment of sorted/expanded human central nervous system stem cells from fetal brain[J].J Neurosci Res，2002，69(6):976-986.

[21]Van der Meulen AA，Biber K，Lukovac S，et al.The role of CXC chemokine ligand(CXCL)12-CXC chemokine receptor(CXCR)4 signalling in the migration of neural stem cells towards a brain tumour[J].Neuropathol Appl Neurobiol，2009，35(6):579-591.