常能彬,余崇林

(瀘州醫(yī)學(xué)院 人體解剖學(xué)教研室,四川瀘州 646000)

腦出血(intracerebral hemorrhage,ICH)是指原發(fā)性非外傷性腦實質(zhì)內(nèi)出血,絕大多數(shù)由高血壓病伴發(fā)的腦小動脈病變在血壓驟升時破裂所致,起病急驟、病情兇險、病死率很高。腦出血后,出血灶中心區(qū)神經(jīng)細胞死亡導(dǎo)致神經(jīng)功能缺損,至今尚缺乏真正有效的治療措施和藥物。目前,有多種措施可用于拯救病灶周圍瀕死的神經(jīng)細胞,細胞移植治療被認為是修復(fù)病死灶,恢復(fù)受損神經(jīng)功能最有潛在應(yīng)用價值的手段之一。

腦出血后神經(jīng)修復(fù)涉及血腫吸收、缺血缺氧的改善、代謝的改善、血管再生、神經(jīng)細胞的再生、纖維聯(lián)系和突觸的重建諸多方面。由于局部缺乏合適的微環(huán)境,腦出血后不能進行有效的神經(jīng)再生,目前較好的治療方法是通過移植替代缺失的神經(jīng)細胞[1],重建受損的神經(jīng)通路,改善局部微環(huán)境來促進神經(jīng)功能的恢復(fù)。近年來,細胞替代治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷成為該領(lǐng)域的研究熱點,是極具前景的治療策略之一。

1 治療腦出血移植細胞來源

1.1 神經(jīng)干細胞移(Neural Stem Cells,NSC)

NSC具有自我更新、增殖能力和多向分化潛能,在特定條件下能分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞和少突膠質(zhì)細胞等。對神經(jīng)干細胞的研究,打破了傳統(tǒng)的神經(jīng)系統(tǒng)不可再生的理論,并獲得了大量有價值的研究成果。Lee HJ等[2]通過注射膠原酶復(fù)制腦出血模型,術(shù)后立體定向移植神經(jīng)干細胞于缺血灶,研究發(fā)現(xiàn),注入的神經(jīng)干細胞遷移至血腫周圍區(qū),在大鼠腦組織中存活、遷移并分化為神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細胞,改善腦出血大鼠的神經(jīng)功能缺損并有效延長神經(jīng)功能恢復(fù)期。神經(jīng)干細胞可以在宿主腦內(nèi)存活、遷徙和分化,移植組大鼠運動功能較對照組明顯改善。神經(jīng)干細胞作為治療腦出血在內(nèi)的人類神經(jīng)系統(tǒng)疾病的移植細胞來源有廣闊的臨床應(yīng)用前景。

1.2 骨髓間充質(zhì)干細胞(Mesenchymal Stem Cell,MSC)

MSC來源于發(fā)育早期的中胚層和外胚層,具有多向分化潛能、自我復(fù)制及很好的遷移性等特點而日益受到關(guān)注。體外培養(yǎng)可分化為神經(jīng)元、膠質(zhì)細胞,移植治療腦出血可促進神經(jīng)再生[3]。Liao等[4]將臍血來源骨髓間質(zhì)干細胞在大鼠腦缺血模型建立24小時后移植到缺血灶,7d后腦缺血大鼠神經(jīng)功能缺失癥狀明顯改善,損傷程度、白細胞浸潤減少,小膠質(zhì)細胞激活,基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPS)在移植3天后細胞治療組較PBS對照組缺血區(qū)周圍明顯降低,認為臍血來源骨髓基質(zhì)干細胞可能通過抑制炎性細胞,促進內(nèi)源性再生。Liu等[5]利用表達肝細胞生長因子的MSC移植治療腦出血大鼠,通過神經(jīng)纖維髓鞘再生和軸突再生促進神經(jīng)功能修復(fù)。Sey fried DM等[6]經(jīng)靜脈將大鼠骨髓基質(zhì)干細胞(BMSCS)注入腦組織,細胞移行到缺血灶區(qū)域促進內(nèi)源性神經(jīng)再生,表達未成熟神經(jīng)元標志的細胞數(shù)量明顯增加。研究顯示,在腦出血大鼠腦內(nèi)MSCs可分化為神經(jīng)元,且能明顯改善運動功能[7]。

1.3 嗅鞘細胞(O lfactory Ensheathing Cells,OECs)

OECs是功能上介于許旺細胞和少突膠質(zhì)細胞之間的一種特殊膠質(zhì)細胞,具有神經(jīng)營養(yǎng)、抑制膠質(zhì)增生、瘢痕形成、成鞘作用等功能,可為軸突生長提供適宜的微環(huán)境并具有較強的遷移特性,使其成為促進中樞神經(jīng)再生的理想候選細胞之一。嗅鞘細胞位于中樞和周圍神經(jīng)系統(tǒng),有獨特的再生屬性[8],近來被認為是通過細胞誘導(dǎo)修復(fù)神經(jīng)系統(tǒng)疾病,包括脊髓損傷,中風(fēng)等退行性疾病的潛在候選資源[9]。吳衛(wèi)江等[10]用人嗅球來源和嗅粘膜來源嗅鞘細胞移植治療腦出血大鼠,實驗證明無論中樞還是外周來源的嗅鞘細胞均能達到改善受損神經(jīng)功能的作用,移植人嗅鞘細胞可促進腦出血后軸突再生及髓鞘化,神經(jīng)纖維再生,改善大鼠偏癱功能。實驗發(fā)現(xiàn),在嗅鞘細胞移植治療腦出血血腫周邊及血腫灶中,OECs組的髓鞘化數(shù)量遠多于對照組,神經(jīng)纖維數(shù)量也多于對照組,說明OECs有修復(fù)神經(jīng)元軸突髓鞘并促進軸突延長的功能[11]。

1.4 施萬細胞(Schwann Cells,SCs)

SCs為周圍神經(jīng)膠質(zhì)細胞,包繞周圍神經(jīng)軸突而形成髓鞘,可分泌多種神經(jīng)營養(yǎng)因子、細胞外基質(zhì)及細胞黏附因子,在促進中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷修復(fù)中的作用越來越受到人們的重視。Wan H[12]等通過股動脈血提取施旺細胞并用BrdU標記,注射到基底神經(jīng)節(jié),通過免疫組化雙染檢測BrdU/髓鞘堿性蛋白(MBP)和BrdU/生長相關(guān)蛋白-43(GAP-43)的表達和電鏡觀察髓鞘再生,施旺細胞在大鼠腦出血時參與髓鞘再生,促進神經(jīng)功能修復(fù)。

1.5 脂肪間質(zhì)干細胞(Lipoaspirate Mesenchymal Stem Cells,PLA-MSC)

PLA-MSC是從脂肪組織抽吸物中獲得的一種成纖維細胞形態(tài)的細胞群,其自我更新能力與多向分化潛能類似成體干細胞(adultste cells,ASC),最早由ZUK等[13]從抽脂術(shù)中抽取的脂肪組織懸液中分離培養(yǎng)。脂肪源性的間質(zhì)干細胞起源于中胚層,為多能干細胞,在恰當?shù)恼T導(dǎo)條件下能向脂肪細胞、軟骨細胞、成骨細胞、肌肉細胞及上皮細胞等定向分化,可跨胚層分化為神經(jīng)細胞[14]。Fatar M等[15]通過靜脈注射PLA-MSC,在腦出血24小時后,旋轉(zhuǎn)測驗發(fā)現(xiàn)移植組較對照組功能有明顯改變,組織化學(xué)和MRI形態(tài)學(xué)觀察組間損傷區(qū)域無變化,治療組中內(nèi)源性祖細胞雙倍增加,通過移植脂肪間質(zhì)干細胞的整合、分化和對內(nèi)源性祖細胞的激活顯著改善腦出血受損功能恢復(fù)。

2 腦出血治療細胞移植途徑

2.1 立體定位移植

在腦立體定位儀下將移植細胞直接注入腦內(nèi),雖然對腦組織會造成一定的損傷,但一次性注入的細胞量可以很大。在臨床應(yīng)用中,腦出血后在外科手術(shù)清除血腫的同時可結(jié)合患者的影像學(xué)資料確定適合的靶點,如：紋狀體,側(cè)腦室和受損腦組織周圍,將細胞定位植入腦內(nèi)特定部位,從而達到個體化治療的目的。

2.2 經(jīng)靜脈注射

Sey fried DM等[16]靜脈注射移植細胞可顯著改善腦出血大鼠對神經(jīng)功能的修復(fù)。經(jīng)靜脈途徑移植操作簡單、方便,對受體動物的損傷較小,但進入腦內(nèi)的細胞數(shù)量較少。

2.3 經(jīng)頸內(nèi)動脈途徑

頸內(nèi)動脈向除部分顳葉和枕葉之外的大腦前3/4供血,經(jīng)頸內(nèi)動脈注射能減少手術(shù)對顱部造成的損傷。Guzm an R等[17]實驗證明經(jīng)頸內(nèi)動脈注射可明顯改善目的細胞傳送到受損腦部位的效能,Li F等[18]在腦出血損傷后7～14天通過頸內(nèi)動脈注射可更為有效的使神經(jīng)干細胞到達損傷大腦半球。

3 輔助細胞移植治療

Seyfried DM等[16]為增強M SC輸送到腦出血損傷大腦,靜脈注射甘露醇1.5 g/kg,經(jīng)頸內(nèi)動脈輸注的MSC隨著靜脈輸注甘露醇出現(xiàn)增幅,預(yù)先服用甘露醇的MSC輸送效率于腦出血區(qū)域明顯增加。Zhong PC等[19]將瀉火補腎湯中藥合劑經(jīng)口喂養(yǎng)用5-脫氧尿苷酸(5-BrdU)標記的神經(jīng)干細胞移植治療的腦出血大鼠,發(fā)現(xiàn)瀉火補腎湯通過誘導(dǎo)IL-4 mRNA的表達和抑制IFN-gammamRNA可促進移植神經(jīng)干細胞的分化存活而改善受損神經(jīng)功能。劉安民等[20]研究轉(zhuǎn)人肝細胞生長因子(hHGF)人臍帶間質(zhì)干細胞(hUCM SCs)移植對腦出血后脫髓鞘再生和神經(jīng)功能恢復(fù)的影響,肝細胞生長因子(hepatocyte grow th factor,HGF)可使梗死灶的面積減少、凋亡細胞減少、血管生成增加。近來研究發(fā)現(xiàn),HGF對神經(jīng)元的發(fā)育、存活和軸突生長與導(dǎo)向、軸突側(cè)促生長及神經(jīng)纖維的修復(fù)等均起重要作用,轉(zhuǎn)hHGF人臍帶間質(zhì)干細胞移植較單純細胞移植能明顯提高神經(jīng)纖維髓鞘再生能力,促進腦出血后神經(jīng)功能缺失的修復(fù)。

4 細胞移植治療腦出血的機制

4.1 移植細胞在一定條件下可以進行增殖、遷徙和分化,這些新生成的原位神經(jīng)元可代替丟失的神經(jīng)細胞[21],同時促進內(nèi)源性再生[4]而發(fā)揮一定的功能。

4.2 移植細胞本身及其分化后分泌的多種神經(jīng)營養(yǎng)因子,可激活內(nèi)源性祖細胞再生。Lee H J等[2]報道,腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)、膠質(zhì)細胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(GDNF)可改善腦出血結(jié)構(gòu)性和功能性的修復(fù),用過度表達F3.BDNF因子、F3.GDNF[22]因子、Akt1的神經(jīng)干細胞治療腦缺血動物,可促進移植神經(jīng)干細胞的分化、存活,宿主大腦內(nèi)源性神經(jīng)元再生的激活、血管再生和完成受損神經(jīng)元功能的修復(fù);過度表達VEGF的神經(jīng)干細胞在鼠腦中風(fēng)模型中能提供神經(jīng)保護,促進內(nèi)源性神經(jīng)元再生和功能的修復(fù)[23]。4.3 移植細胞對抗腦出血引起的炎癥反應(yīng)。出血繼發(fā)腦水腫,腦細胞凋亡釋放炎癥介質(zhì)(如TNF-α,IL-6,NF-κappaB)等引起病理生理改變和臨床癥狀。Kim JM等[24]在腦出血24后經(jīng)靜脈注射從人新鮮脂肪分離的脂肪間質(zhì)干細胞,結(jié)果提示移植的脂肪間質(zhì)干細胞可降低腦缺血動物腦部急性炎癥反應(yīng),抑制腦萎縮與神經(jīng)膠質(zhì)增生,促進長遠的功能性恢復(fù)并減少激活巨噬細胞分泌促炎細胞因子TNF,介導(dǎo)免疫調(diào)節(jié)修復(fù)出血大腦。

5 存在的問題和展望

細胞移植治療腦出血已獲得大量有價值的研究成果,但仍存在著諸多問題,期待更深入的研究進展。①對于特定的個體情況,選用何種細胞移植治療是最恰當?shù)?能否建立標準量表以客觀評估選擇用移植細胞來源。②移植細胞后,控制定向誘導(dǎo)分化的理論認識尚不成熟,還需對細胞在體內(nèi)的分化誘導(dǎo)作更多的研究。③當前的研究證實移植細胞能促進機體內(nèi)源性神經(jīng)元增生,但其具體作用機制還了解不多,加強對腦內(nèi)微環(huán)境、細胞因子及細胞信號傳導(dǎo)通路方向的研究能否在這方面有所突破。④臨床問題,如治療病種的篩選、移植時間窗的確定、移植量、最佳移植途徑選擇、療效及神經(jīng)功能的評定標準、經(jīng)濟問題等。⑤聯(lián)合細胞移植治療已經(jīng)在動物實驗開展,并取得一定效果,但不同來源移植細胞對腦出血治療的協(xié)同效應(yīng)和作用機制還有待進一步深入研究。⑥中醫(yī)活血化淤和電針刺激等輔助治療對腦組織血供,血管神經(jīng)物質(zhì)調(diào)節(jié),舒縮功能紊亂的改善能否促進腦出血的治療,通過何種作用機制保護損傷腦組織恢復(fù)神經(jīng)功能缺損。⑦在進行細胞移植前后損傷部位的影像學(xué)檢查如3TMRI對治療期間的跟蹤隨訪,防止并發(fā)癥的發(fā)生促進細胞移植對腦出血的治療。

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