骨髓間充質干細胞治療帕金森病的研究進展

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骨髓間充質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

(南昌大學醫學院,江西南昌330006)

關鍵詞〔〕骨髓間充質干細胞；移植；帕金森病

1江西省人民醫院神經內科2江西省神經病學研究所

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異常為主要表現。病因眾多，發病機制復雜不明。病理上神經元變性以中腦黑質部位的多巴胺(DA)能神經元為主，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治療，但也產生了一系列副作用，嚴重影響患者生活質量。更為重要的是現行的治療不能保護殘存的DA能神經元，不能終止PD的進展。隨著骨髓間充質干細胞(BMSC)應用的興起，學者發現利用BMSC治療PD具有巨大的優勢。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，構成了造血細胞的微環境。最早由Friedenstein分離培養〔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，包括神經細胞〔5〕。誘導BMSC為神經細胞的媒介通常為化學物質、信號分子、生長因子和營養因子。但是在體外誘導BMSC為神經細胞的有效性仍然存在爭議，尤其化學物質存在的細胞毒性，將會影響細胞骨架的穩定和變形能力，其他誘導方式卻可以避免上述弊端，但是Thomas等〔6〕則發現生長因子誘導的結果卻是形態上相似、功能上欠缺的神經樣細胞。BMSC置于不同的環境下或紋狀體提取物中，BMSC可以改變其表型、開始表達神經細胞和膠質細胞的標志物〔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生細胞因子而提高敗血癥動物的存活。同時Schafer等〔9〕則發現BMSC可以抑制膠質細胞的活化，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〕則發現BMSC可在氧化應激和炎癥刺激下釋放膠質源性神經營養因子(GDNF)，具有分泌營養因子的功能。相對其他細胞，BMSC來源穩定、方便取材、易于培養、擴增時間短、低免疫源性、無道德倫理限制，所以更具優勢。

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行為，這可能是DA神經通路得到修復。Jackson等〔12〕向紋狀體移植BMSC發現，在改善動物旋轉行為的同時，TH陽性細胞數明顯增多，并且少量BMSC分化為星形膠質細胞。而Chao等〔13〕移植BMSC入PD大鼠模型中也觀察到了TH陽性細胞數的增多，但是卻未發現BMSC分化為神經細胞或是膠質細胞。在另一項研究中，Cova等〔14〕向室管膜下區移植BMSC后，發現有明顯的神經細胞發生和腦源性神經營養因子(BDNF)的分泌，認為BMSC分泌的營養因子在修復病損區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在體內極為少數分化為神經細胞，分泌營養因子持續時間短暫不穩定，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誘導為神經細胞，移植后BMSC營養效果加強，但是未見BMSC分化為DA能神經元〔15〕，僅僅是在形態和表面標記物上趨于神經元樣變化。同樣有學者將BMSC誘導為營養因子分泌細胞(NTF-SC)，雖然能更好地保護DA能神經元，但是NTF-SC不能穩定地釋放營養因子〔16〕；BMSC雖可向病損區遷徙，但在體內存活時間有限。

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能神經元的最佳途徑；是否需要在移植前誘導BMSC，影響BMSC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可以規避誘導BMSC所出現的問題，直接向病損區域提供目的蛋白。Zou等〔17〕重組TH基因轉染BMSC，移植入側腦室后，發現更為有效地保護中腦DA能神經元。Moloney等〔18〕將BDNF基因轉染BMSC后移植入模型紋狀體內，發現BDNF強烈表達并加強TH的表達。但是，通過基因修飾BMSC來充分表達神經營養因子，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持續表達目的蛋白，但持續時間仍受限于BMSC的有限存活時間。BMSC治療PD的優點：①在動物實驗中都能顯著改善旋轉行為；②移植后未發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在體內存活時間較短，效果有限。

4腦內移植部位的選擇

腦內移植部位主要有以下幾個部位：①紋狀體：紋狀體是病損區，直接將BMSC注入靶點，提高BMSC的利用率。②黑質：黑質發出DA神經到達紋狀體，移植BMSC入黑質，有利于重建神經通路。③側腦室：側腦室富含可以營養支持BMSC的腦脊液，有利于BMSC的存活和減少腦組織的手術創傷。④側腦室的室管膜下區：該區是腦內干細胞、祖細胞最豐富的區域，是神經發生的所在地，BMSC可促進神經發生〔14〕。但是顱內移植操作復雜，風險較高，手術創傷損害腦組織，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：移植入病區的BMSC分化為DA能神經元，或是激活室管膜下層或紋狀體區的內源性神經干細胞，替代丟失的DA能神經細胞。實驗證實BMSC移植后表現出DA能神經元的特性〔21〕，但是也有實驗沒有觀察到移植入病區的BMSC分化為DA能神經元，并且在移植后的第28天BMSC全部消失〔12〕。②神經營養學說：在6-羫基多巴(6-OHDA)誘導的PD動物模型中，移植BMSC入側腦室室管膜下區后，發現受損區域的細胞增生和成神經遷移明顯增強，這可能和BMSC持續分泌的營養因子有關〔14〕。實驗證實BMSC可以釋放神經生長因子(NGF)、NGF-3、BDNF和Neurturin〔13〕，BMSC或許固有神經營養功能。③免疫調節和炎癥抑制學說：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可以抑制小膠質細胞增殖〔24〕。④內源性修復學說：雖然中樞神經系統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，動員內源性干細胞、星形膠質細胞，通過神經發生、神經保護和神經通路重塑，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