陆总医学研究院赵伟：干细胞治疗老年疾病的现状和展望 _保健_健康科普_健康

神经干细胞（Neural Stem Cells, NSCs）是具有增殖、分化并能增殖自身的细胞。长期以来，人们一直认为成体脑内不存在NSCs，成年CNS的神经元是终末分化细胞，不可再生。1992年Reynolds和Weiss［1］首先自成年鼠纹状体中分离出NSCs，从而突破了成年组织不可再生的观点，为CNS功能的重建和再生带来希望。

1 NSCs的分布

干细胞（stem cells）是指有多种分化潜能和自我更新能力的细胞，如造血干细胞、胚胎干细胞、皮肤干细胞和消化干细胞等，成体脑组织中NSCs的存在是1992年Reynold等首先发现的。以后人们通过原始神经组织细胞表达的结构蛋白－Nestin（标志物），标志检测到NSCs在CNS分布广泛，如室管膜下区、海马齿状回颗粒细胞层下层、纹状体、隔、脊髓和大脑皮层等。Magavi等认为，室管膜睫状细胞可能是NSCs的来源。一般认为，成体脑中的NSCs主要分布于室下区和海马两个特定区域，但也有人认为NSCs普遍存在于脑组织中，而不是几个散在的区域。

2 NSCs的生物学特性

NSCs具有两个显著的生物特性：一是具有高度的自我更新能力，能够重复进行有丝分裂，产生大量子代细胞；二是在一定条件下可以分化成神经细胞和神经胶质细胞（包括星形胶质细胞和少质胶质细胞）。有人认为

其增殖方式有两种：A. 对称分裂（symmitic cell division），形成两个相同的子干细胞；B. 非对称分裂（asymmetic cell division），即干细胞分裂后的两个子细胞一个为干细胞，而另一个为祖细胞，祖细胞在外界刺激因子的作用下可以向多个细胞系的终末期分化。

3 NSCs的增殖、分化和迁移

NSCs的增殖、分化受体内、外环境中多种复杂因子的调控和影响。Meltzor和Svendsen等认为，NSCs和神经祖细胞的发育过程中，外源信号（尤其是所接触部位的外源信号）的影响，导致NSCs和祖细胞分化为所移植区域相似的细胞。外源信号的作用分两种：一是选择性控制，即信号只能调节干细胞的存活和增殖，而不影响其它细胞的分化方向；二是指导作用，特异性指导干细胞、祖细胞向特定谱系分化。

实验研究证明，NSCs的增殖、分化和迁移与细胞外基质有非常密切的关系，这些基质包括：各种胶原、可溶性细胞因子、化学介质、蛋白多糖、糖蛋白、肽类、脂肪酸和各种小分子物质等。如有的学者应用胎儿来源的神经细胞进行培养，细胞在碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）的刺激下可分裂和增殖，对单个细胞进行克隆实验，获得了一个克隆细胞系；这个细胞系可以在培养的条件下扩谱，通过免疫化学研究证明此细胞有多种方向的分化潜能。

4 NSCs治疗CNS疾病的研究现状及前景

4.1 NSCs治疗帕金森病的研究

目前，NSCs治疗帕金森氏病（PD）的方案有二：一是细胞移植或细胞替代；二是NSCs作为基因治疗的载体。

Bjorklund等从人胚胎的腹侧中脑内分离出黑质细胞并植入PD患者脑中，结果发现有一半以上的患者症状明显改善，而且效果持续存在。Thor Ostenfeld等发现，移植术后10天，PD患者被移植的神经元仍然存活着，并且持续产生多巴胺。最近有人设想通过诱导PD病变本身的NSCs进行增殖分化，如此实验获得成功，那么PD的治疗将不再是医学难题。然而，诱导NSCs向多巴胺能神经元分化的条件十分复杂，目前尚处于探索阶段。相信人们终将诱导出与内源性DA神经元理化性质完全性同的细胞。

传统的载体细胞分为三大类：即细胞系、元代神经元和原代非神经元。它们作为载体均有自身的缺点，如免疫排斥反应和成瘤的危险性等。NSCs是最理想的载体细胞，较易用经典的途径转入目的基因，植入体内后根据所处的环境分化成相应的细胞，并与宿主形成突触联系。目前，NSCs用于体外传导神经递质合成酶酪氨酸羟化酶的基因用于治疗PD已有报道。另外，已经发现多种神经营养因子对DA能神经元有明显的保护作用，其中EGF（表皮生长因子）和bFGF(碱性成纤维生长因子)对DA能神经元的保护作用相对特异并且显著。如将这些神经营养因子导入NSCs，DA能神经元的状态将改善，DA能神经元病变的发展和衰亡将被阻止，甚至可促使病变DA能神经元的结构和功能恢复。

4.2 NSCs与缺血性脑损伤

无论发育期还是成年CNS都存在NSCs，成年CNS中一定数量的NSCs以休眠、不增殖状态存活于脑内并受CNS调控。当CNS受损或变性时，细胞内环境发生改变，NSCs被激活，从而进行自我修复，但其修复作用是有限的。如何通过人工干预，发挥内源性NSCs的修复作用，一直是人们研究的主题。

Takagi等研究发现，小鼠短暂性脑缺血15分钟后，NSCs增殖即加速，7天时NSCs的数量最多。有学者认为，轻度缺血可促进NSCs增殖，而重度缺血则有可能是NSCs减少。研究表明，成年哺乳动物大脑中NSCs分布广泛。临床上发现脑缺血患者在2个月内已有部分神经功能恢复，这可能是缺血灶周围细胞功能的代偿，也可能是缺血诱发局部NSCs增殖和分化。是什么因素诱发了NSCs增殖和分化呢？目前已知BDNF、EGF、bFGF、NTFs、PTEN、reelin、shh、BMP、促红素、TGF-a、noggin、PDGF－AA和PDGF－BB等均对NSCs有影响。Martens通过微型渗透真空泵向小鼠第四脑室单独或联合注入EGF、FGFz，分别加入或不加入肝素，持续6天时间，在第4、5、6天注入EGF、FGFz、肝素组产生了最大的增殖效应，促进了第四脑室及脊髓中央管周围的BrdU(+)、nestin(+)细胞的增生。有人［14］发现，PTEN可以调控室管膜下区NSCs的功能，特别对缺氧引起的细胞迁移和凋亡作用显著。目前，国内外临床上普遍使用的多肽类药物，如脑多肽、脑活素、神经生长因子、脑蛋白水解物等是否可通过血脑屏障，对NSCs的增殖和迁移有无影响，如何影响NSCs的迁移和增殖，尚不清楚。

4.3 NSCs与脑外伤

急性脑损伤的皮层中，许多造成继发性脑损伤的细胞因子或分子物质有高表达。这些表达有其破坏性，使神经细胞损伤加重，如兴奋性氨基酸、钙离子超载、氧自由基等，但也可能存在有利于NSCs增殖和修复的益处。有人认为，脑损伤可造成中间丝状蛋白nestin和细胞修复蛋白cyclinD1的表达，故受损的神经组织可提供一个类似于胚胎的微环境，适合于NSCs生存。有学者发现人类NSCs在急性脑损伤大鼠的顶叶皮层中可以生存，而且具有分化成神经元和胶质细胞的多型分化潜能。有资料显示，将NSCs移植到受损的脑组织后，可以良好生长、分化并嵌合于宿主的脑组织中，与其他神经元建立通路，从而使受损脑组织达到解剖和功能上的修复。说明NSCs移植对颅脑损伤有一定的治疗作用。

4.4 自体外周血NSCs移植治疗多发性硬化

多发性硬化（MS）是以CNS白质脱髓鞘病变为特点的自身免疫性疾病。由于脱髓鞘病变的部位和程度不同，而出现肢体瘫痪、共济失调、视力障碍、眼球震颤和感觉障碍等症状和体征，病情容易反复发作，进展较快，常导致病人死亡。NSCs的研究为MS的治疗带来了希望。

自体外周血干细胞移植是近年来发展较快的一项治疗技术，实验证明自体外周血干细胞移植是治疗MS的一种有效并且前景广阔的方法。此技术首先是用细胞刺激因子（G－CSF）动员骨髓内干细胞向外周血中迁移，然后抽取静脉血采集，净化（用免疫磁珠法等选择CD34+标志物标志的造血干细胞），给患者化疗药物或进行放射，此步骤叫预处理，预处理后的患者接近“免疫缺失”状态，最后将外周血干细胞颈静脉输给MS患者体内。Karussis等用环磷酰胺（CY）和放照的方法对MS动物模型小鼠进行免疫抑制，然后分别进行不同时期的同基因的骨髓移植；结果发现，对于尚未出现症状的MS小鼠，移植后不出现任何症状，已经出现症状的MS小鼠，移植后症状明显减轻并且不再发展。

由于外周血造血干细胞移植需要通过放射或化疗将病人首先处于“免疫缺失”状态，故有一定的危险性，所以此方法仅适用于难以控制病情进展的或反复发作的MS病人。截至2001年欧洲骨髓移植协会收录的85例MS患者，用G－CSF（集落细胞刺激因子）或G－SCF联合CY（环磷酰胺）进行动员，用BEAM方案（卡氮芥、鬼臼乙叉甙、阿糖胞苷、左旋苯丙氨酸氮芥联合化疗方案）进行预处理，然后进行外周血造血干细胞移植，结果78例耐受移植，7例发生相关因素死亡，死亡原因主要是感染并发症；移植后20例无效，20例病情稳定下来，39例病情明显好转；72%的患者存活时间在3年以上，并且病情也稳定，优于传统B－干扰素疗法（3年生存率60%）。

4.5 NSCs与脑肿瘤基因治疗

脑肿瘤的基因治疗效果取决于目的基因和载体系统。人们发现，NSCs具有分化潜能、迁移能力强和免疫原性地下等优点，是一种应用前景广阔的基因载体。

其过程大致为：首先培养出足够量的NSCs，然后对NSCs进行基因修饰，是用传染性较高的病毒载体将目的基因（如胞嘧啶脱氨酶基因）导入NSCs，最后颈携带目的基因的NSCs载体注入肿瘤体内。目的基因稳定表达，携带目的基因的NSCs“包围”和“追踪”肿瘤组织和细胞，投入与目的基因有关的药物后，药物和目的基因特异性结合，肿瘤细胞被杀死。已经发现能和载体结合的目的基因很多，如肿瘤信号传导因子、促凋亡基因、细胞周期调节因子、免疫增强剂、血管生成抑制因子和肿瘤坏死因子等。

Aboody等应用NSCs作为载体进行脑胶质瘤的基因治疗，他们将胞嘧啶脱氨酶（cytosine deaminase, CD）基因导入NSCs，再将携带CD基因的NSCs注入胶质瘤动物模型的瘤体内，结果发现NSCs迅速扩散到整个瘤床，部分NSCs“包围”肿瘤组织，并能够“追踪”向正常组织侵润的肿瘤细胞。

人们发现，NSCs载体的定向和远距离迁移的能力是其他载体无法比拟的。当NSCs从远离肿瘤部位注入时，它可以穿过正常的脑组织（包括血脑屏障），直接向肿瘤组织迁移。Chen等在脑缺血－再灌注损伤后的Wistar大鼠尾静脉注射骨髓基质细胞，证明了移植细胞透过血脑屏障后主要分布于缺血损伤区，明显减轻了神经功能的缺陷。Lu等经颈内动脉注射骨髓间充质干细胞，发现骨髓间充质干细胞不仅通过血脑屏障分布于脑损伤区、胼胝体、大脑皮质等部位，而且培养骨髓间充质干细胞时加入神经生长因子（NGF）和脑源性神经营养因子（BDNF）可促进骨髓间充质干细胞定向迁移进入大脑。

5 NSCs治疗CNS疾病的展望

NSCs存在于CNS已经得到证实。当CNS发生病变时，在机体自动调控下，内源性NSCs可能参与病变组织的修复。外源性NSCs是否自动迁移到病变组织参与修复，目前尚不能肯定。在无人为干预的情况下，无论是内源性或者外源性NSCs参与的修复作用都是微弱的。如何最大限度地发挥NSCs在CNS疾病中的治疗作用，是人们研究的重要课题。相信，通过人们的不懈努力，一定能在不久的将来NSCs治疗老年人CNS疾病方面的有所突破。但也应该看到，NSCs的研究刚刚起步，人们对它的认识还很少，问题和难点很多，工作任重而道远。

（来源：医药卫生网）