吳煥童，趙宇，張淑萍，覃筱燕

(中央民族大學(xué)轉(zhuǎn)化神經(jīng)科學(xué)中心，北京 100081)

神經(jīng)退行性疾病是一類復(fù)雜的異質(zhì)性疾病，其病因迄今不明，可能包括遺傳和環(huán)境等多種因素。神經(jīng)退行性疾病主要種類為亨廷頓病(HD)、肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥(ALS)、帕金森病(PD)和阿爾茲海默癥(AD)。目前，臨床上對(duì)神經(jīng)退行性疾病的治療主要通過藥物治療緩解癥狀[1]。盡管目前已有數(shù)十種治療神經(jīng)退行性疾病的可篩選藥物，而且許多動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也能肯定某些新藥的療效，但藥物在臨床實(shí)驗(yàn)中的效果卻不盡人意。干細(xì)胞可以分化為神經(jīng)細(xì)胞和膠質(zhì)細(xì)胞，修復(fù)破損的神經(jīng)組織，提高神經(jīng)組織的功能[2～4]，對(duì)治療神經(jīng)退行性疾病有很大潛力。間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)作為干細(xì)胞中的一員，具有更加優(yōu)越的性能。MSC可以在骨髓、脂肪和臍帶血中分離[5]，在特定的條件下分化成神經(jīng)細(xì)胞和膠質(zhì)細(xì)胞等[6]。MSC相比較于其他的干細(xì)胞作為細(xì)胞治療的載體，沒有免疫排斥反應(yīng)、不良反應(yīng)、社會(huì)倫理的局限和癌變現(xiàn)象，并有很好的旁分泌調(diào)節(jié)作用?，F(xiàn)將MSC在神經(jīng)退行性疾病治療中的應(yīng)用進(jìn)展情況綜述如下。

1　 MSC在HD治療中的應(yīng)用

HD是一種家族遺傳疾病，主要病因是患者第四號(hào)染色體上的Huntington基因發(fā)生變異，產(chǎn)生的變異蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)逐漸聚集成大分子并在腦中積累，影響神經(jīng)細(xì)胞的功能。HD是目前無法治愈的遺傳性疾病，患者最終在認(rèn)知、情緒和運(yùn)動(dòng)等功能逐漸喪失后死亡[7]。目前，治療HD較理想的過程是減少或消除聚集的突變蛋白對(duì)細(xì)胞的影響，同時(shí)替換被影響或已經(jīng)死亡的神經(jīng)元細(xì)胞[8～10]。

Lescaudron等[11]通過實(shí)驗(yàn)將從自身提取的MSC移植到紋狀體受損的HD兔子腦中，發(fā)現(xiàn)移植后動(dòng)物的記憶功能有明顯改善；在這個(gè)過程中，MSC并沒有分化，只是通過分泌營養(yǎng)物質(zhì)起到支持和修復(fù)作用。側(cè)腦室體積減小是HD病癥得到修復(fù)的一個(gè)判定指標(biāo)。文獻(xiàn)[12]報(bào)道，在單邊紋狀體萎縮的HD小鼠模型中植入MSC，發(fā)現(xiàn)紋狀體萎縮明顯減少，并且側(cè)腦室體積也恢復(fù)到相對(duì)正常的水平，接近正常的側(cè)腦室大小。

MSC移植到紋狀體后，能夠修復(fù)HD患者受損的紋狀體神經(jīng)元，并且能夠識(shí)別受損區(qū)域，自主向受損區(qū)域遷移；Delcroix等[13]用鐵納米標(biāo)記MSC細(xì)胞，探究MSC細(xì)胞注射入大腦之后的遷移方向，發(fā)現(xiàn)即使注射部位與損傷部位有很大的距離，進(jìn)入大腦的MSC細(xì)胞還是會(huì)向損傷區(qū)域遷移。文獻(xiàn)[9]報(bào)道，siRNA應(yīng)用于HD動(dòng)物模型中能減少突變蛋白，但其在臨床上應(yīng)用主要面臨的問題是如何把siRNA安全高效的送入患者腦中。研究[14]表明，可以利用MSC作為運(yùn)載體將siRNA帶入大腦中，并且因?yàn)镸SC有識(shí)別受損區(qū)域的特性，所以能夠使siRNA發(fā)揮更好的治療作用。

2　 MSC在ALS治療中的應(yīng)用

ALS是一種在皮層、腦干和脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元不可逆轉(zhuǎn)破壞的神經(jīng)退行性疾病。整個(gè)神經(jīng)軸的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元被破壞后，最終導(dǎo)致肌肉的整體萎縮。在確診5 a之內(nèi)，絕大多數(shù)ALS患者會(huì)發(fā)生呼吸肌麻痹，最后因呼吸衰竭而死亡。ALS主要的病理特征有神經(jīng)毒性物質(zhì)如谷氨酸等堆積在神經(jīng)細(xì)胞之間造成神經(jīng)細(xì)胞的損傷，自由基使神經(jīng)細(xì)胞受損，神經(jīng)生長因子缺乏使神經(jīng)細(xì)胞無法持續(xù)生長、發(fā)育[15]。但至今為止，ALS準(zhǔn)確的發(fā)病原因尚未清楚，所以沒有特效的治療手段，藥物治療起到緩解癥狀的作用。目前，力如太是美國FDA惟一認(rèn)可針對(duì)ALS的治療藥物，可起到延緩病程作用。MSC治療在臨床上可通過細(xì)胞替代、分泌營養(yǎng)因子和基因修飾等方法對(duì)ALS進(jìn)行治療。而MSC的特點(diǎn)成為了利用干細(xì)胞治療ALS的關(guān)鍵因素。在ALS癥狀發(fā)生前向ALS轉(zhuǎn)基因G93A小鼠靜脈注射MSC，在接納能力較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)小鼠中，注射的MSC已存活超過20周，并且已經(jīng)融入小鼠的大腦和脊髓的軟組織中。相比較未經(jīng)處理的小鼠，注射過MSC的小鼠發(fā)病時(shí)間延遲，并且存活時(shí)間也有所延長[16]。在ALS動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中注射MSC是安全的，并且可遷移到脊髓處，延遲運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的損傷和增加神經(jīng)元的存活時(shí)間[17]。

另外，通過定性檢查各年齡層G93A小鼠的肌肉神經(jīng)接頭和脊髓，F(xiàn)ischer等[18]發(fā)現(xiàn)ALS動(dòng)物神經(jīng)病變開始于肌肉神經(jīng)接頭，運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)出現(xiàn)畸形并且功能異常，大約60%的脊神經(jīng)前根被破壞，導(dǎo)致肌肉神經(jīng)連接受影響。膠質(zhì)細(xì)胞源性的神經(jīng)營養(yǎng)因子(GDNF)與運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元有很高的親和性，能夠延遲運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的死亡。由于GDNF是大分子蛋白，很難通過血腦屏障，因此不能進(jìn)入大腦對(duì)受損的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元進(jìn)行修復(fù)。而MSC可以進(jìn)入大腦并準(zhǔn)確找到受損部位，因此Suzuki等[19]利用MSC使GDNF在G34A小鼠腦中進(jìn)行過表達(dá)，通過分泌營養(yǎng)物質(zhì)增加了肌肉的神經(jīng)接頭數(shù)量，進(jìn)而改善和提高了ALS小鼠的運(yùn)動(dòng)能力。

3　 MSC在PD治療中的應(yīng)用

PD最主要的病理改變是中腦黑質(zhì)多巴胺(DA)能神經(jīng)元的變性死亡，引起紋狀體DA含量顯著性減少而致病。干細(xì)胞治療的目的是利用健康的黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元代替損傷的多巴胺能神經(jīng)元或保護(hù)修復(fù)受損傷的神經(jīng)元。多種類型的干細(xì)胞都能分化成多巴胺能神經(jīng)元。目前，許多干細(xì)胞替代療法都在進(jìn)行動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)和臨床實(shí)驗(yàn)中。MSC也因?yàn)樯窠?jīng)修復(fù)作用以及可以傳輸一些神經(jīng)保護(hù)因子而成為PD治療的重點(diǎn)研究方向[20,21]。

Jin等[21]發(fā)現(xiàn)，MSC能夠分泌GDNF，如神經(jīng)生長因子(NGF)和腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)，它們能夠上調(diào)小鼠腦中酪氨酸羥化酶的表達(dá)。將中腦細(xì)胞與MSC共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過共培養(yǎng)的神經(jīng)元細(xì)胞酪氨酸羥化酶表達(dá)量較對(duì)照組上調(diào)[21]。Bouchez等[22]將MSC移植入PD模型小鼠腦中，發(fā)現(xiàn)小鼠行為損傷有所緩解，損傷的多巴胺能神經(jīng)元及紋狀體得到部分恢復(fù)。Sadan等[23]在PD模型小鼠腦中移植MSC后，發(fā)現(xiàn)MSC分泌的BDNF對(duì)受損神經(jīng)元改善達(dá)45%，同時(shí)過表達(dá)BDNF的MSC對(duì)于神經(jīng)元細(xì)胞修復(fù)作用比MSC效果要好。

膠質(zhì)細(xì)胞源性GDNF及其相關(guān)的新型神經(jīng)營養(yǎng)因子neurturin(NTN)已被實(shí)驗(yàn)證實(shí)能使受損的多巴胺能神經(jīng)元恢復(fù)功能，而在臨床實(shí)驗(yàn)中將NTN直接注入腦中確沒有療效。用病毒載體將NTN帶入腦中同樣沒有通過二期臨床實(shí)驗(yàn)。研究[24,25]證明，可以用MSC作為載體，將NTN輸送入腦中發(fā)揮有效治療作用。最近一項(xiàng)研究報(bào)告，移植了胎兒中腦多巴胺能神經(jīng)元后，神經(jīng)元細(xì)胞一直在接受者體內(nèi)存活，雖然受試者的癥狀并沒有很明顯的緩解，但卻提供了治療PD的臨床思路，可以利用MSC在其生存微環(huán)境中分泌的一些營養(yǎng)物質(zhì)對(duì)神經(jīng)元進(jìn)行修復(fù)[24]。

4　MSC在AD治療中的應(yīng)用

阿爾茨海默病(AD)是一種起病隱匿的進(jìn)行性發(fā)展的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，是老年癡呆的主要類型。臨床上AD以記憶障礙、失語、失用、失認(rèn)、視空間技能損害、執(zhí)行功能障礙及人格和行為改變等全面性癡呆表現(xiàn)為特征，病因迄今未明。AD的主要病理改變?yōu)椋孩俅竽X皮層和海馬等部位以膽堿能神經(jīng)元為主的神經(jīng)元丟失；②細(xì)胞內(nèi)Tau蛋白的異常磷酸化引起神經(jīng)原纖維纏結(jié)(NFT)；③細(xì)胞外以β-淀粉樣蛋白(Aβ)為主沉積形成老年斑(Sp)；④腦血管淀粉樣病變；其中以神經(jīng)元丟失、NFT和Sp為其特征性改變[26]。

Liang等將MSC分離并培養(yǎng)在含有骨形態(tài)發(fā)生蛋白4和成纖維細(xì)胞生長因子8的培養(yǎng)基中，發(fā)現(xiàn)臍帶MSC(UC-MSC)在體外可經(jīng)誘導(dǎo)分化為膽堿能樣神經(jīng)元，可表達(dá)膽堿能神經(jīng)元標(biāo)志物膽堿乙?；D(zhuǎn)移酶并分泌乙酰膽堿。磷脂酰膽堿特異性磷脂酶C的特異性抑制劑D609誘導(dǎo)UC-MSC分化為神經(jīng)元樣細(xì)胞，并將誘導(dǎo)后的細(xì)胞植入Aβ PPswe/PS1轉(zhuǎn)基因AD小鼠模型中，觀察到移植后的小鼠β-淀粉樣蛋白沉積減少和記憶力增強(qiáng)。Garcia等發(fā)現(xiàn)，利用過表達(dá)內(nèi)皮生長因子(VEGF)的MSC移植入AD模型的小鼠中，發(fā)現(xiàn)血管周圍的Aβ蛋白沉淀量明顯減少，毛細(xì)血管再生，神經(jīng)纏結(jié)情況也有所改善。在體實(shí)驗(yàn)中，移植過表達(dá)VEGF MSC的小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力也有了明顯的改善。

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