周孝斌，李志忠，孫國(guó)棟

(暨南大學(xué)附屬第一醫(yī)院骨二科，廣東 廣州 510632)

·綜述·

雪旺細(xì)胞在脊髓損傷中的研究進(jìn)展

周孝斌，李志忠，孫國(guó)棟

(暨南大學(xué)附屬第一醫(yī)院骨二科，廣東 廣州 510632)

脊髓損傷(SCI)后的再生和修復(fù)仍是目前一大難點(diǎn)，目前研究認(rèn)為其原因可歸結(jié)為：神經(jīng)元內(nèi)在的再生能力不足、髓鞘再生困難、缺乏生長(zhǎng)促進(jìn)因子、在損傷區(qū)缺乏組織橋等，而雪旺細(xì)胞是周?chē)窠?jīng)的膠質(zhì)細(xì)胞，包繞周?chē)窠?jīng)形成髓鞘，可分泌多種神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、細(xì)胞外基質(zhì)、細(xì)胞粘附分子等，近幾十年來(lái)，有關(guān)雪旺細(xì)胞治療脊髓損傷的研究甚多，本文就此做一綜述。

脊髓損傷；雪旺細(xì)胞；進(jìn)展

雪旺細(xì)胞(Schwann cells，SC)是周?chē)窠?jīng)的膠質(zhì)細(xì)胞，對(duì)脊髓損傷修復(fù)有重要意義，是組織工程中重要的種子細(xì)胞，其來(lái)源主要為動(dòng)物周?chē)窠?jīng)，雖然提取與純化方法多種多樣，但目前仍未有理想的分離方法。研究認(rèn)為修復(fù)脊髓損傷的機(jī)制主要是其可分泌多種神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子及產(chǎn)生細(xì)胞外基質(zhì)，能改善損傷部位微環(huán)境，促進(jìn)神經(jīng)再生，但單一的雪旺細(xì)胞修復(fù)脊髓損傷作用仍有限，目前的研究熱點(diǎn)是將其與支架或其他種子細(xì)胞聯(lián)合，以期能取得更好的修復(fù)效果。

1 雪旺細(xì)胞的來(lái)源及培養(yǎng)

1.1 雪旺細(xì)胞的來(lái)源多數(shù)雪旺細(xì)胞起源于神經(jīng)嵴，還有部分細(xì)胞起源于其他部位，如脊髓腹側(cè)根中的SC可能來(lái)源于腹神經(jīng)管[1]，目前實(shí)驗(yàn)研究的雪旺細(xì)胞主要取自動(dòng)物包括人自身，因動(dòng)物在胚胎及新生期來(lái)源的雪旺細(xì)胞其活性和增生能力明顯優(yōu)于成年期動(dòng)物，故多選取胚胎或新生期動(dòng)物[2]。部位多選擇坐骨神經(jīng)、腋神經(jīng)、背根神經(jīng)等。若是選擇成年期動(dòng)物，則可采取將神經(jīng)切斷或結(jié)扎后1～2周，因神經(jīng)切斷后發(fā)生華勒氏變性，其雪旺氏細(xì)胞的含量及釋放的生長(zhǎng)因子明顯高于未切斷的神經(jīng)[3]。

1.2 雪旺細(xì)胞的培養(yǎng)方法目前實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用最多的主要有組織塊培養(yǎng)及酶消化法及二者相結(jié)合[4]，此外還有雙向差速法、差速分離法、層粘連蛋白吸附法、神經(jīng)蛋白1純化法、低濃度酶濃液培養(yǎng)法、抗有絲分裂法、免疫磁珠法等[5]，雖然培養(yǎng)方法各異，但其原則仍是盡可能去除神經(jīng)膜中包含的大量成纖維細(xì)胞，以提高雪旺細(xì)胞的濃度及活性。雖然隨著培養(yǎng)方法的改進(jìn)，雪旺細(xì)胞的純度及數(shù)量較之前方法有了明顯提高，但目前仍沒(méi)有一種理想的快速獲得大量細(xì)胞的分離方法。

2 雪旺細(xì)胞修復(fù)脊髓損傷的作用機(jī)理

2.1 雪旺細(xì)胞分泌多種神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(NTFs)是一類(lèi)能促進(jìn)和維持神經(jīng)細(xì)胞生長(zhǎng)和分化的生物活性因子，雪旺細(xì)胞能分泌多種神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，包括神經(jīng)生長(zhǎng)因子(NGF)、腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(BDNF)、睫狀神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(CNTF)、膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(GDNF)、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)素-3(NT3)、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)素-4/5（NT4/5)及成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(FGF)等[6]，這些神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子在損傷修復(fù)過(guò)程中起重要作用，如NGF主要作用于感覺(jué)和交感神經(jīng)，促進(jìn)感覺(jué)通路軸突的再生及神經(jīng)細(xì)胞的存活，NT3和BDNF分別作用于皮質(zhì)脊髓束和紅核及脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元，GDNF是運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的營(yíng)養(yǎng)因子，具有促進(jìn)皮質(zhì)脊髓束運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元存活和生長(zhǎng)的作用，此外，神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子可增加少突膠質(zhì)細(xì)胞的數(shù)量，使新生的軸突更好的髓鞘化。

2.2 雪旺細(xì)胞分泌產(chǎn)生細(xì)胞外基質(zhì)及細(xì)胞粘附分子脊髓損傷后造成的組織缺損及膠質(zhì)瘢痕都可以阻礙軸突再生，雪旺細(xì)胞可以通過(guò)分泌細(xì)胞外基質(zhì)及細(xì)胞粘附分子等來(lái)改善局部微環(huán)境，減少瘢痕形成，促進(jìn)軸突再生。細(xì)胞外基質(zhì)包括4類(lèi)：膠原、非膠原性糖蛋白、氨基葡聚糖及蛋白聚糖；非膠原性糖蛋白包括層粘連蛋白、纖粘連蛋白等，由其構(gòu)成的基底膜是軸突得以生長(zhǎng)的支架，在神經(jīng)再生中起粘連和導(dǎo)向作用，而細(xì)胞粘附分子是一種存在于膠質(zhì)細(xì)胞表面的糖蛋白，介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間的粘附作用。有研究[7]認(rèn)為促進(jìn)軸突生長(zhǎng)的機(jī)制在于雪旺細(xì)胞分泌的細(xì)胞粘附分子與軸突生長(zhǎng)錐表面相應(yīng)分子結(jié)合，進(jìn)而促進(jìn)雪旺細(xì)胞再次分泌層粘連蛋白、纖粘連蛋白等與生長(zhǎng)錐表面相應(yīng)受體結(jié)合，從而引起生長(zhǎng)錐內(nèi)結(jié)構(gòu)的改變，致使軸突延長(zhǎng)。

3 雪旺細(xì)胞在脊髓損傷中的實(shí)驗(yàn)研究

脊髓損傷后神經(jīng)不可再生的的原因之一在于損傷處形成的膠質(zhì)瘢痕阻礙了軸突的再生，這種局限性主要是由于CNS的缺乏再生的環(huán)境造成，20世紀(jì)80年代，Richardson等將周?chē)窠?jīng)移植入脊髓中，發(fā)現(xiàn)中樞神經(jīng)軸突可長(zhǎng)入周?chē)窠?jīng)，經(jīng)神經(jīng)示蹤法測(cè)定顯示雪旺細(xì)胞在其中起關(guān)鍵作用[8]。此后，隨著雪旺細(xì)胞提取方法的不斷提高，其在脊髓損傷中的研究更加廣泛，90年代Martin等通過(guò)不同方式將雪旺細(xì)胞移植入大鼠脊髓損傷部位，均能觀察到軸突的再生，但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)雪旺細(xì)胞存活時(shí)間短，長(zhǎng)距離的上行和下行傳導(dǎo)束再生進(jìn)入SCs不明顯，再生軸突較細(xì)，神經(jīng)功能恢復(fù)差等不足，因此僅依靠單純雪旺細(xì)胞修復(fù)脊髓損傷存在不足[9]。目前的研究主要集中于聯(lián)合使用其他細(xì)胞及將其組織工程化等來(lái)滿足修復(fù)脊髓損傷的需要。

3.1 聯(lián)合干細(xì)胞干細(xì)胞是一群具有自我更新、增殖和分化潛能的細(xì)胞類(lèi)型，存在于多種組織中。目前研究中常用的有臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞等。李晉等[10]報(bào)道將神經(jīng)干細(xì)胞與雪旺細(xì)胞共培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，兩種細(xì)胞共移植至脊髓損傷部位后雪旺細(xì)胞可以促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞的分化和成熟及脊髓功能的恢復(fù)。智曉東等[11]將雪旺細(xì)胞與大鼠骨髓干細(xì)胞共培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)其可以分化MSC為神經(jīng)元樣細(xì)胞；而B(niǎo)an等[12]、Xu等[13]用雪旺細(xì)胞與骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植修復(fù)大鼠脊髓損傷，結(jié)果顯示相對(duì)于單純移植干細(xì)胞或雪旺細(xì)胞，聯(lián)合移植組能取得更好的后肢運(yùn)動(dòng)的恢復(fù)，減少膠質(zhì)瘢痕的產(chǎn)生及軸突的再髓鞘化，顯示出比單純移植雪旺細(xì)胞更好的實(shí)驗(yàn)效果。

3.2 聯(lián)合嗅鞘細(xì)胞嗅鞘細(xì)胞起源于胚胎的神經(jīng)上皮組織，同時(shí)具有星形膠質(zhì)細(xì)胞及雪旺細(xì)胞的特性，能直接參與神經(jīng)軸突髓鞘的形成，可分泌促進(jìn)神經(jīng)生長(zhǎng)的因子及抑制有害因子生成而改善脊髓損傷局部的抑制性內(nèi)環(huán)境，此外還能促進(jìn)受損神經(jīng)元軸突的再生、形成髓鞘并穿越膠質(zhì)瘢痕區(qū)[14]。葉超群等[15]利用嗅鞘細(xì)胞和雪旺細(xì)胞混合移植干預(yù)亞急性脊髓損傷大鼠，發(fā)現(xiàn)可減少大鼠損傷脊髓瘢痕形成和損傷范圍、促進(jìn)軸突再生，并使大鼠后肢運(yùn)動(dòng)功能在移植后3～6周后出現(xiàn)改善，說(shuō)明嗅鞘細(xì)胞和雪旺細(xì)胞移植具有一定程度的促進(jìn)大鼠脊髓損傷修復(fù)作用。

3.3 基因工程技術(shù)利用基因工程技術(shù)來(lái)改造雪旺細(xì)胞，增強(qiáng)其活性及分泌能力，Chen等[16]用髓鞘堿性蛋白微基因(pS2VPoMcat)修飾雪旺細(xì)胞并移植進(jìn)脊髓半橫斷模型中，結(jié)果顯示基因修飾后的雪旺細(xì)胞在促成軸突再生的數(shù)目及鞘髓形成的效果上均較單純SC植入強(qiáng)；Girard等[17]將過(guò)度表達(dá)BDNF或NT23的帶菌體(vector)轉(zhuǎn)染表達(dá)雪旺細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)其分泌生長(zhǎng)因子的能力明顯增強(qiáng)，將其移植到裸鼠脊髓脫髓鞘部位，結(jié)果顯示轉(zhuǎn)染的雪旺細(xì)胞能有效促進(jìn)功能的恢復(fù)，且NT23轉(zhuǎn)導(dǎo)的雪旺細(xì)胞能夠提供神經(jīng)保護(hù)作用和降低星形膠質(zhì)細(xì)胞的數(shù)量。王峰[18]將外源bFGF基因以質(zhì)粒pcDNA3.1為載體導(dǎo)入大鼠雪旺細(xì)胞，用ELISA及RT-PCR方法分別從蛋白質(zhì)水平及mRNA水平檢測(cè)bFGF的表達(dá)情況，結(jié)果顯示經(jīng)外源bFGF基因修飾的大鼠雪旺細(xì)胞，bFGF的表達(dá)水平極大提高，并且相對(duì)持續(xù)、穩(wěn)定。Sahenk等[19]用AdNT-3感染損傷部位的SC，發(fā)現(xiàn)其能將NT-3對(duì)軸突生長(zhǎng)刺激作用和SC內(nèi)在支持再生的特性結(jié)合起來(lái)，有明顯提高軸突再生的作用，這些都顯示出基因工程修飾雪旺細(xì)胞具有良好應(yīng)用前景，但目前仍處于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，離臨床應(yīng)用尚遠(yuǎn)。

3.4 聯(lián)合支架組織工程支架可以模擬細(xì)胞外基質(zhì)的生理狀態(tài)，有利于細(xì)胞的粘附、遷移、擴(kuò)增和分化，支架材料有合成材料或改性的天然材料；天然的生物材料有殼聚糖、膠原、海藻酸鈉等，其優(yōu)點(diǎn)在于生物可降解性、無(wú)毒性、多空隙性，性能同替換組織相似；而人工合成的主要為酯的高聚物，如聚乳酸、聚羥基乙酸/聚乳酸及納米等，優(yōu)點(diǎn)在于材料可以按照要求設(shè)計(jì)其機(jī)械性能和降解速度，有更可靠的原料來(lái)源，在體內(nèi)引起免疫反應(yīng)的能力，將諸多性能結(jié)合于一體[20]。早期Paino等[21]利用膠原設(shè)計(jì)出膠原和雪旺氏細(xì)胞復(fù)合物移植治療成年大鼠SCI，結(jié)果顯示移植物在大鼠體內(nèi)相容性良好,雪旺氏細(xì)胞能夠促進(jìn)軸突長(zhǎng)入移植物內(nèi)并重新形成髓鞘，Novikov等[22]采用雪旺細(xì)胞與β-多聚羥丁酸纖維(PHB)支架復(fù)合物移植治療大鼠SCI，結(jié)果顯示再生的軸突進(jìn)入并完全通過(guò)了移植區(qū)；王等[23]將雪旺細(xì)胞與PLGA體外共同培養(yǎng)后將其共移植于大鼠橫斷性脊髓損傷處，顯示其可促進(jìn)軸突生長(zhǎng)及髓鞘再生；王海寶等[24]將雪旺細(xì)胞-海藻酸鈉凝膠移植于大鼠脊髓全橫斷模型，通過(guò)動(dòng)物行為學(xué)觀察、Bcl2免疫組化等檢測(cè)結(jié)果表明采用的雪旺細(xì)胞-海藻酸鈉凝膠移植可以起到抗凋亡和神經(jīng)元保護(hù)作用。目前的研究更多是傾向采取多種細(xì)胞聯(lián)合再與支架結(jié)合，這其中以PLGA為研究熱點(diǎn)，如Olson[25]、CHEN等[26]、Xia等[27]將雪旺細(xì)胞與神經(jīng)干細(xì)胞復(fù)合再與PLGA支架結(jié)合應(yīng)用于大鼠脊髓損傷模型中，通過(guò)多種檢測(cè)手段，結(jié)果均顯示相對(duì)于單純細(xì)胞及支架移植，復(fù)合移植組中雪旺細(xì)胞能更好促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞的存活及向神經(jīng)元分化并形成髓鞘，恢復(fù)運(yùn)動(dòng)功能。其中支架材料能為軸突再生的定量研究提供一個(gè)良好的平臺(tái)，目前的研究表明細(xì)胞與材料結(jié)合使用能取得更好的修復(fù)效果，將會(huì)是未來(lái)研究的重點(diǎn)。

4 雪旺細(xì)胞在臨床上的應(yīng)用

Saberi等[28]選取4名22～43歲胸椎中段陳舊性脊髓損傷患者，利用激活的自身腓腸神經(jīng)來(lái)提取純化雪旺細(xì)胞，注入損傷節(jié)段，采用ASIA標(biāo)準(zhǔn)、括約肌功能、性功能、MRI等來(lái)評(píng)估療效變化。經(jīng)過(guò)1年的追蹤隨訪后發(fā)現(xiàn)，所有的患者都沒(méi)有出現(xiàn)注射后的不良反應(yīng)、神經(jīng)功能惡化等相關(guān)臨床問(wèn)題。1例不完全性損傷的患者運(yùn)動(dòng)及感覺(jué)功能表現(xiàn)出持續(xù)的改善，所有患者在注射后均有短暫的感覺(jué)異常及肌肉痙攣，而MR及病理檢查沒(méi)有明顯的變化，顯示出移植自身雪旺細(xì)胞對(duì)于所選擇的的患者總體上來(lái)說(shuō)是安全的，且對(duì)不完全行脊髓損傷顯示出一定的療效，但對(duì)完全損傷患者的療效并不佳，顯示出單純的移植雪旺細(xì)胞治療脊髓損傷的效果有明顯的局限性，進(jìn)一步的研究仍需做大樣本的對(duì)照研究，且遠(yuǎn)期的安全性仍需做進(jìn)一步的隨訪研究。

因此，雪旺氏細(xì)胞在脊髓損傷的修復(fù)過(guò)程中起著重要作用，但仍存在不足，今后的研究重點(diǎn)應(yīng)該在于尋找一種快速有效的提取和純化到雪旺細(xì)胞的方法，并更深入的研究闡明雪旺細(xì)胞修復(fù)脊髓損傷及促進(jìn)神經(jīng)再生機(jī)制，關(guān)注其與支架材料、其他種子細(xì)胞、基因技術(shù)等多種方法的綜合應(yīng)用，以期能取得修復(fù)脊髓損傷的最佳方案及療效。

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Research progress of Schwann cells in spinal cord injury.

ZHOU Xiao-bin,LI Zhi-zhong,SUN Guo-dong.The Second Department of Orthopaedics,the First Affiliated Hospital of Jinan University,Guangzhou 510632,Guangdong, CHINA

The regeneration and repair after spinal cord injury(SCI)remains a difficulty at present.It is believed that the reasons can be attributed to:the shortcomings in the intrinsic regeneration ability of neurons,difficulty in myelin regeneration,lack of growth promoting factors,lack of organization and bridge in the damage zone. Schwann cells are glial cells of peripheral nerve,which wrap peripheral nerve myelination,secrete various neurotrophic factors,extracellular matrix,and cell adhesion molecules.In recent decades,a plethora of studies have focused on Schwann cell therapy for spinal cord injury.This review makes a summary on the research progress of Schwann cells.

Spinal cord injury;Schwann cells;Progress

R681.5+4

A

1003—6350（2014）07—1004—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2014.07.0388

2013-09-28)

廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào)：12C32071662)；廣東省中醫(yī)藥局項(xiàng)目(編號(hào)：2013113)；暨南大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院科研培育專(zhuān)項(xiàng)基金(編號(hào)：2012103，2013028)

李志忠。E-mail：lizhizhong1@medmail.com.cn