骨髓间充质干细胞在脑损伤中的临床应用

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1、骨髓间充质干细胞在脑损伤中的临床应用【摘要】目的骨髓间充质干细胞是存在于骨髓中区别于造血干细胞的一种多潜能干细胞，可作为多种疾病细胞替代治疗和基因治疗的载体。近年研究发现其可在中枢神经系统内存活并能分化为神经样细胞，在体外也可通过定向诱导向神经细胞转化，提示骨髓间充质干细胞有可能取代神经干细胞用于中枢神经系统疾病的细胞治疗和损伤的修复。由于其取材容易，能在体外迅速培养扩增，通过自体移植可避开免疫排斥反应，且能以多种途径包括静脉注射、脑内不同部位进行细胞移植，所以骨髓间充质干细胞在中枢神经系统损伤修复中的临床

2、应用前景广阔。关键词骨髓间充质干细胞中枢神经系统诱导分化细胞移植长期以来中枢神经系统（CentralNervousSystem，CNS）的损伤与再生一直是困扰人类健康的难题，也是科学家们致力于研究的焦点。曾经认为人脑内的神经细胞缺乏再生能力，如果遇到损伤，受损的神经细胞将会永远丧失，由胶质细胞充填。19世纪末至20世纪初，人们逐渐发现低等脊椎动物和两栖类的中枢和外周神经损伤后都能再生，而在哺乳动物中，断定只有外周神经系统（Peripheralnervoussysˉtem，PNS）损伤后可以再生，CNS则没有

3、再生能力。然而随着近十余年对神经干细胞研究的逐步深入，这一传统认识现已被彻底打破。神经干细胞（Nerualstemcells，NSCs）的发现是在研究造血发生和神经发育的基础上开始的，于20世纪90年代初，Reynolds等［1］从成年小鼠脑纹状体分离出能在体外不断分裂增殖、具有多种分化潜能的细胞群，参照造血系统干细胞的性质，正式提出了NSCs的概念，它是一类多能干细胞，能长期自我更新（复制），并具有分化成神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞的多潜能特性。Gage［2］于2000年在《Science》上发表文

4、章指出，神经干细胞通常具有:来源于神经系统能产生神经组织;有自我更新能力;能通过不对称细胞分裂产生除自我子代（仍为干细胞）以外的其他类型的细胞（前体细胞））。通过大量试验研究，目有NSCs的生物学特性可概括为:（1）能产生神经组织或起源于神经系统;（2）有增殖能力;（3）在整个生命过程中能自我维持、自我更新;（4）能通过扩增祖细胞而产生大量的后代;（5）具有向多细胞系分化的能力;（6）损伤或疾病能刺激干细胞分化。以往对于神经系统疾病的移植治疗，主要用胚胎神经干细胞治疗Parkinson病、缺血性疾病等，其不

5、足包括组织来源缺乏、伦理学问题及免疫排斥等多方面问题。为避开胚胎来源NSCs的局限性，近年成人骨髓间质干细胞向神经细胞的分化及在神经修复中的作用，因其独有的优势，已成为NSCs的研究热点。1历史回顾及研究意义130年前，德国病理学家Cohnheim在研究伤口修复时，就提出骨髓中可能存在非造血组织的干细胞。直到20世纪70年代中期，Friedenstein等才首次报道，骨髓标本中小部分贴附细胞在培养过程中能够分化形成类似骨或软骨的集落［3］。后来的研究表明Friedenstein粗糙分离所得到的细胞是多能的，

6、可分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞和成肌细胞。因此，骨髓基质中的这种多能细胞，由于能够分化成为多种中胚层来源的间质细胞，而被称为间充质干细胞（MesenchymalStemCell，MSCs）。1998年Azizi等［4］将人类的骨髓基质细胞植入鼠的纹状体，发现大约20%的植入细胞发生迁移。移植细胞的迁移路径与已知的神经干细胞及星形胶质细胞的迁移路径相同，即从脑室下带沿着白质束迁移到皮层、纹状体、前脑和小脑等部位，未发现炎症和免疫反应，从而证明MSCs可用作自体移植治疗中枢神经系统疾病的细胞和基因治疗的载

7、体。2000年Woodbury等的研究结果显示成年鼠和人的BMSCs能够分化为神经元［5］。人骨髓间充质干细胞（hBMSCs）能够分化为神经元样和神经胶质样细胞，其取材容易，体外可迅速培养、扩增，弥补了神经干细胞的诸多缺点，自体MSCs移植又避免了移植后的免疫排斥反应，因此BMSCs作为神经细胞的另一来源，用于神经系统损伤修复的细胞治疗，具有明显的临床应用价值。2骨髓间充质干细胞的研究方法2.1骨髓间充质干细胞的分离Friedenstein首先通过贴壁培养的方法分离得到MSCs，他们将全骨髓组织用塑料培养皿

8、培养4h后弃末贴壁细胞，贴壁细胞外观呈多样性，经过2～4天的休眠期后迅速增殖，培养数代后形态趋于一致，呈纺锤形。目前多数实验室分离MSCs是基于此方法。新鲜骨髓内，造血干细胞所占比例较大，造血干细胞较难培养扩增，而非造血干细胞则易于分离扩增。原代培养2～3周后，大多数造血干细胞死亡，剩下的即为MSCs。Colter［6］报道，MSCs在原代培养以低密度种植可形成单细胞克隆，并增殖迅速。细胞经过5天迟滞期，5天对数