張金才，溫樹正，景尚斐，張國榮，韓旭，許鵬程，郭文，韓超前

（1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學，內(nèi)蒙古自治區(qū) 呼和浩特 010059；2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院 手足顯微外科，內(nèi)蒙古自治區(qū) 呼和浩特 010030）

周圍神經(jīng)損傷（peripheral nerve injury,PNI）一直以來是國內(nèi)外專家學者研究的熱點，其修復過程是一個相當復雜的過程，受多種因素影響。近年來，隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展和研究的日臻深入，PNI修復方法越來越豐富多樣，修復手段日益完善，各類方法對于修復神經(jīng)結(jié)構(gòu)上的連續(xù)性較為肯定，但功能的恢復往往并不盡人意，同時也都存在其自身局限性。干細胞移植作為PNI修復的替代療法，為PNI的治療提供一個新的策略。本文圍繞近年來關(guān)于PNI修復的干細胞移植技術(shù)最新進展作一綜述。

周圍神經(jīng)損傷是指原發(fā)或繼發(fā)于周圍神經(jīng)系統(tǒng)的病變，其中以創(chuàng)傷最為常見。創(chuàng)傷常直接導致神經(jīng)的連續(xù)性中斷甚至大段缺損等繼而導致支配區(qū)域產(chǎn)生一系列相應功能障礙表現(xiàn)。PNI的現(xiàn)有治療手段是多種多樣的，如：外科修復，在PNI中神經(jīng)縫合術(shù)適用于無神經(jīng)缺損或兩斷端的缺口相對很小的PNI，盡管顯微外科技術(shù)不斷發(fā)展提高，優(yōu)質(zhì)的、兼容性更好的縫線越來越多，但因神經(jīng)自身結(jié)構(gòu)的復雜性，神經(jīng)端對端的縫合只能是修復其宏觀結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，尚不能取得令人滿意的功能恢復[1]。自體神經(jīng)移植雖然是大段神經(jīng)缺損臨床修復的金標準，但因其來源受限，供區(qū)并發(fā)癥、受區(qū)神經(jīng)瘤等，也無法滿足臨床的需求。同種異體神經(jīng)移植、異種神經(jīng)移植因面臨排異、感染、倫理等問題[2]，同樣很難在臨床中推廣。各種新材料的應用近年來也有了長足的發(fā)展與進步，但作用僅提供支架、細胞外基質(zhì)[3]。中醫(yī)中藥雖有一定效果，但需要更多的循證醫(yī)學證據(jù)。據(jù)此，更多專家學者把研究方向回歸到PNI修復的自身機制上來，探尋一種切實可行又能達到滿意效果的療法。近年來，干細胞技術(shù)用于各種疾病治療的研究不斷深入，在治療PNI方面的研究也有了很多進展，下面就此作一歸納總結(jié)。

1 細胞分類

干細胞是指具有自我更新能力及分化為其他細胞類型能力的細胞，可以通過分化來表現(xiàn)不同的功能特點。干細胞是疾病治療的寶庫，人類在不斷研究利用干細胞治療各種疾病的可行性，眾所周知的造血干細胞（HSCs）是臨床已廣泛應用的干細胞。按發(fā)育階段，干細胞可以分為胚胎、胎組織和成體干細胞三類[4]。胚胎干細胞（ESCs）是早期胚胎發(fā)育過程中，可形成一個生命個體并能傳代的細胞，可以分化形成人體各種不同類型的組織細胞，因此是全能干細胞（TSCs）；胎組織干細胞（ETSCs）是指未脫離母體的胎兒、胎盤、臍帶以及其血液中的多能干細胞（PSCs），包括胎兒干細胞（FDSCs）、羊膜組織干細胞(ATDSCs)、臍帶間充質(zhì)干細胞（UC-MSCs）、華通氏膠間充質(zhì)干細胞（WJMSCs）等；成體干細胞存在于出生后體內(nèi)分化成熟的組織器官之中，是能夠分化形成相應組織的多功能干細胞，通過分化增殖和更新衰老的細胞來構(gòu)筑相應器官，維持正常生理功能[5]。

2 干細胞移植的應用

2.1 胚胎干細胞移植的應用

胚胎干細胞（ESCs）因其強大的分化潛能備受研究者的青睞，同時其涉及的倫理問題也飽受爭議，因為ESCs在某種意義上來說已經(jīng)具備了發(fā)育成為完整的人的條件，可以將它作為一個獨立的生命個體來看待。雖然其研究僅限于動物實驗階段，但也取得了極大進展。將ESCs分化成為相應的組織細胞，或者前體細胞，是常用的移植治療手段。在小鼠動物實驗中，Ramamurthy等[6]利用微流體裝置，將一群老鼠的ESCs分化成神經(jīng)細胞和雪旺細胞（SCs）。ESCs分化的SCs不僅使軸突髓鞘化，同時可以產(chǎn)生移動抑制因子（MIF），MIF作為定向吸引神經(jīng)的細胞因子，進一步誘發(fā)小鼠胚胎干細胞(mESC)分化出神經(jīng)元及SCs，從而代替丟失或受損的螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元。為了取代神經(jīng)再生所需的必要的Schwann細胞，Ziegler等[7]開發(fā)了一種從人類ESCs中產(chǎn)生Schwann細胞的方法，其效率可達60%。在老鼠的模型中，分化型的Schwann細胞與軸突聯(lián)系在一起。把中性誘導的ESCs在顯微鏡下注射植入受損部位，顯著提高了損傷坐骨神經(jīng)的再生能力。胚胎干細胞移植后，再生的有髓神經(jīng)纖維數(shù)量明顯增加[8]。另一種策略是在神經(jīng)損傷后，將ESCs注入目標肌肉以防止肌肉的損傷，同時還有輕微的加速恢復作用。一項研究表明，神經(jīng)再生過程中，實驗人員采用胚胎脊髓衍生細胞（ESCDCs），能夠有效防止肌肉功能的萎縮，損傷肌皮神經(jīng)后，使用漢密爾頓氏注射器將培養(yǎng)的靶細胞注射到人為離斷的肌皮神經(jīng)遠端。在早期階段，一些肌肉萎縮仍然發(fā)生，但是在后期，移植的細胞停止萎縮，導致肌肉纖維的增大，特別是腰源的ESCs，在12周后，肌肉重量和肌纖維面積都有極大的保留，與對照組相比，肌纖維甚至存在肉眼的可見差異，移植后的胚胎細胞可以分化為神經(jīng)細胞、膠質(zhì)細胞、祖細胞等，多種細胞共同作用，改變微環(huán)境促進神經(jīng)再生[9]。此外，干細胞移植結(jié)合電刺激，可以有效地促進軸突再生、肌肉神經(jīng)功能恢復，同時能增強再生神經(jīng)對相應肌肉的重新支配[10]。

2.2 胎組織干細胞移植的應用

胎組織是MSCs最原始的來源。胎組織干細胞（ETSCs）可以從多種來源獲得，如羊水、羊膜、臍帶和華通氏膠等。由于這些組織通常在出生后就被丟棄，只要在胎兒娩出后妥善保存，不需要侵入性的手術(shù)就可以輕易獲得，提供較為豐富的干細胞來源。ETSCs可以在培養(yǎng)基中增殖，并分化為神經(jīng)表現(xiàn)型。

羊膜組織干細胞（ATDSCs）是由羊水或羊膜產(chǎn)生的。人類的羊膜具有很多生物特性，包括易獲得性，相對較低的貯存、制備和使用成本，抗粘連、抗菌、低免疫原性、抗炎、抗瘢痕形成等，并通過其生長因子調(diào)節(jié)組織修復，增強愈合過程[11]。它具有間質(zhì)性和NSCs的特點，可以分化為神經(jīng)組織[12]。它們也表現(xiàn)出很強的血管生成潛力，因為它們的植入除了促進外周神經(jīng)再生外還可以增強血灌注[13]。使用ATDSCs和倍他米松修復大鼠坐骨神經(jīng)試驗中，人類的ATDSCs和倍他米松能夠提高動物模型損傷坐骨神經(jīng)再生能力和功能恢復速度[14]。同時，人類ATDSCs還能夠加強實驗動物模型臂叢神經(jīng)機械應力[15]。大鼠坐骨神經(jīng)損傷模型中，雞胚胎組織為期2周、每日一次皮下注入，能夠增加有髓神經(jīng)纖維的數(shù)量，提高其傳導速度[16]。由羊膜管及骨骼肌碎片組成的羊膜肌聯(lián)合移植(AMCG)導管，可修復達5cm的正中神經(jīng)缺損，并恢復良好感覺及運動功能[17]。Gaspar等[18]研究發(fā)現(xiàn)，對8例復發(fā)型肘管綜合征患者進行手術(shù)松解尺神經(jīng)和同種異體羊膜包裹，可以有效防止局部粘連，并且在術(shù)后30個月的隨訪中，發(fā)現(xiàn)肌力及感覺恢復良好。

臍帶間充質(zhì)干細胞（UC-MSCs）及其衍生細胞移植實驗中，發(fā)生腫瘤的情況很少[19]。Wharton’s Jelly間充質(zhì)干細胞（WJMSCs）同樣具有分化為類SCs的能力[20]。分化移植的SCs具有與自體SCs相同的特性，SCs進一步釋放神經(jīng)營養(yǎng)因子，如NGF和BDNF。免疫組化和電子顯微鏡證實了其同樣具有促進軸突再生的作用[21]，并在體外觸發(fā)軸突生長[22]。因此，Wharton’s Jelly和UC-MSCs均可以成為一種理想的干細胞來源。加入WJ-MSCs的神經(jīng)導管，神經(jīng)營養(yǎng)因子和血管生成因子的表達為神經(jīng)再生創(chuàng)造更有利的環(huán)境[23]。從UC-MSCs中釋放出的細胞外小泡可以有效地降低移植所導致的急性抗宿主病[24]。這表明，UC-MSCs和Wharton’s JellyMSCs可用于治療PNI。

2.3 成體干細胞（MSSCs）移植的應用

MSSCs獲得的來源可以從廣泛的非骨髓組織中分離出來。因其良好的分化潛能、低侵入性、來源廣泛而備受關(guān)注。NSCs是能夠分化成神經(jīng)元或膠質(zhì)細胞的干細胞，在大腦和脊髓的適當組織中可以形成神經(jīng)。雖然有研究表明NSCs和SCs聯(lián)合培養(yǎng)會促進NSCs向神經(jīng)元分化、增加神經(jīng)肌肉聯(lián)系、減緩肌肉萎縮、增加神經(jīng)營養(yǎng)因子BDNF和GDNF的分泌[25]。但是，由于NSCs在成人大腦的室下區(qū)海馬體[26]，難于獲取，目前在PNI方面的研究較少。

相比而言，研究骨髓基質(zhì)干細胞（BMSCs）者更多，BMSCs的分化傾向可能由移植后的生理微環(huán)境決定，在合適的條件下，骨髓基質(zhì)干細胞（BMSCs）可以分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞和雪旺樣細胞的表現(xiàn)型[27]。而對PNI的研究中，眾多專家學者更傾向于將其分化為SCs，聯(lián)合PROG、葡萄糖和胰島素治療誘導的MSCs，使其分化成類似于成熟SCs的顯型細胞。與原來的BMSCs相比，顯著增加了原有SCs的增殖，并改善了軸突的再生和髓鞘化[28]。在老鼠的坐骨神經(jīng)損傷模型中Frattini等[29]將BMSCs植入聚已酸內(nèi)酯（PLC）導管中，與單獨使用PLC導管相比，BMSCs組能使背根神經(jīng)節(jié)中神經(jīng)元、髓鞘纖維的數(shù)目顯著增加，對再生神經(jīng)的定量分析顯示神經(jīng)生長因子、s-100蛋白陽性的SCs數(shù)量、腓腸肌的重量和肌磷酸激酶水平都有所增加，坐骨神經(jīng)功能指數(shù)（SFI）顯示了BMSCs治療組的顯著改善。在另一項將BMSCs植入PLC導管內(nèi)促進正中神經(jīng)再生的研究中，也得到了類似的結(jié)果[30]。雖然BMSCs比NSCs更容易獲得，但BMSCs增殖和分化的能力不如后者。此外，BMSCs獲取過程具有侵襲性、疼痛性、需要麻醉，增加了創(chuàng)傷及其他并發(fā)癥的風險，而獲得的干細胞分數(shù)明顯低于胚胎來源，其臨床應用受到限制[31]。

因此，來源廣泛、侵入性低的MSSCs，成為近來研究的熱點。ADSCs可以從脂肪組織中以低侵入性獲得，如抽脂。這些細胞具有特別的優(yōu)勢，在培養(yǎng)基中僅培養(yǎng)4～6 d，每毫升液體脂肪就可以獲得(0.25～0.375)106個細胞[32]。Sowa等[33]研究證實，ADSCs的移植促進了軸突的再生、髓磷脂的形成，并恢復了萎縮的神經(jīng)細胞，達到了與Schwann細胞移植相同的水平。在移植4周后，ADSCs并沒有分化成Schwann細胞，但促進了受傷部位的周圍神經(jīng)再生。這種現(xiàn)象可能是由于ADSCs通過提高神經(jīng)營養(yǎng)因子的表達和抑制神經(jīng)細胞的凋亡來促進神經(jīng)修復[34]，而不是單純的分化為SCs。ADSCs的神經(jīng)營養(yǎng)潛力受到了獲得部位、脂肪層和供體年齡的影響[35]。同時ADSCs也保留有分化為脂肪細胞傾向，這對神經(jīng)再生不利[36]。在對其他MSSCs的研究得到與ADSCs類似的結(jié)果。

誘導多能干細胞（iPSCs）作為編程重組而得到的特殊MSSCs，具有同ESCs一樣強大的分化潛能，同時可以避免倫理問題和免疫抑制，具有低侵入性、來源廣泛的特點，2014年iPSCs首次應用于疾病治療。但在隨后對iPSCs的研究中，發(fā)現(xiàn)iPSCs也存在原始體細胞表觀遺傳記憶，也可能使染色體畸變、致瘤等[37]。這些問題有待進一步的解決，屆時iPSCs可以替代ESCs成為治療疾病的細胞庫。

3 結(jié)語

綜上所述，干細胞分化為SCs治療PNI，是一種可行的替代治療手段。眾所周知，神經(jīng)損傷初期，SCs和巨噬細胞協(xié)同構(gòu)成“清道夫”，清除Waller變性反應中崩解壞死軸突[38]；SCs還形成Bungner氏帶為神經(jīng)再生提供細胞生長的管腔[39]，同時也可以分泌各種神經(jīng)營養(yǎng)因子、細胞外基質(zhì)，為神經(jīng)再生提供了良好的微環(huán)境[25]。對第一次使用自體SCs來補充坐骨神經(jīng)修復的2例臨床病例的長期隨訪，結(jié)果證實自體SCs移植對PNI治療的初步安全性和有效性[40]。雖然各類干細胞移植可以明顯改善PNI的預后，同樣也存在很多限制，如ESCs面臨的倫理問題、ETSCs需要有效的細胞貯存庫、MSSCs遺留的表觀遺傳記憶等。周圍神經(jīng)再生是一個動態(tài)的過程，干細胞移植仍處于臨床前階段，其具體的作用機制有待進一步闡述，突破干細胞臨床應用的壁壘，其才可能為廣大患者謀福利。

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