1、嗅鞘細(xì)胞移植修復(fù)脊髓損傷的研究進(jìn)展         08-07-01 10:50:00     作者：     編輯：studa20             作者：張志強(qiáng) 黃永輝沈鐵城 脊髓損傷(spine cord injury，SCI)是骨科領(lǐng)域常見的疾病，損傷后果嚴(yán)重，給受害者個(gè)人和社會都帶來了巨大負(fù)擔(dān)。其治療一

2、直是科學(xué)家和臨床醫(yī)生面臨的頗具挑戰(zhàn)性的問題。以往一直認(rèn)為脊髓損傷后，將引起損傷段以下永久性感覺、運(yùn)動和括約肌功能喪失。然而近年來研究發(fā)現(xiàn)，嗅神經(jīng)鞘細(xì)胞(olfactory ensheathing cells，OECs)不僅能促進(jìn)軸突再生，且能引導(dǎo)再生的軸突重新進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，從而與靶器官形成新的功能連接1。因此，OECs被認(rèn)為是細(xì)胞移植修復(fù)SCI中很有希望的種子細(xì)胞之一，并且具有潛在的臨床應(yīng)用價(jià)值。    1  OECs促進(jìn)SCI修復(fù)的功能    OECs是目前唯一一種在成熟階段還有生長能力的特殊類型的膠質(zhì)細(xì)胞，廣泛分布于

3、嗅黏膜、嗅神經(jīng)和嗅球的表面兩層(嗅神經(jīng)纖維層和嗅小球?qū)?。同時(shí)具有中樞神經(jīng)系統(tǒng)中星形膠質(zhì)細(xì)胞與周圍神經(jīng)系統(tǒng)中雪旺氏細(xì)胞的某些特性，但是在發(fā)育、形態(tài)、免疫組織化學(xué)等諸多方面，又與其他類型的膠質(zhì)細(xì)胞存在一些差異。OECs修復(fù)SCI的作用機(jī)制尚未被闡明，可能包括以下幾個(gè)方面：1.1  改變CNS損傷的局部環(huán)境功能    在體外培養(yǎng)和體內(nèi)研究中發(fā)現(xiàn)，它能分泌大量不同種類的神經(jīng)營養(yǎng)因子和支持因子，如BDNF、NGF、NT3、NT4，以及血小板源生長因子、神經(jīng)肽等2，嗅鞘細(xì)胞膜上有與細(xì)胞黏附和軸突生長有關(guān)的分子，如層黏連蛋白、含唾液酸的分子和神經(jīng)細(xì)胞黏附分子，這些特

4、性為神經(jīng)軸突的再生建立了良好的內(nèi)在環(huán)境，有助于損傷軸突的伸長、生長，促進(jìn)軸突到達(dá)靶點(diǎn)，幫助神經(jīng)功能恢復(fù)。比如，受損的上行感覺神經(jīng)元軸突對NGF、BDNF、NT3易感，受損的紅核脊髓和皮質(zhì)脊髓的軸突對BDNF易感，BDNF有促進(jìn)紅核脊髓軸突再生，使皮質(zhì)脊髓軸突存活的能力。NT4可阻止大白鼠紅核脊髓的神經(jīng)元萎縮，并促進(jìn)紅核脊髓再生，GDNF能促進(jìn)藍(lán)斑的去甲腎上腺素使神經(jīng)元存活和軸突再生。1.2  促進(jìn)軸突和髓鞘的再生    Devon等3通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)在神經(jīng)脫髓鞘的情況下，OECs在體外能幫助神經(jīng)軸突髓鞘再生和加速神經(jīng)電生理傳導(dǎo)速度。Franklin等4則首先

5、提出OECs能在體內(nèi)髓鞘再生。OECs不但能使單個(gè)神經(jīng)軸突髓鞘化，也能圍繞一組神經(jīng)軸突形成神經(jīng)束。最大優(yōu)點(diǎn)是利用其能誘導(dǎo)神經(jīng)軸突的再生和中樞神經(jīng)軸突的髓鞘再生雙重作用，促進(jìn)神經(jīng)功能的恢復(fù)5。另外，在培養(yǎng)的OECs中加入鈣離子整合劑BAPTAAM可減少軸突的生長，間接證明了鈣離子介導(dǎo)的細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，對其發(fā)揮作用有重要的影響。1.3  幫助神經(jīng)軸突穿越瘢痕和伸延作用    OECs移植后所創(chuàng)造的微環(huán)境能抑制空洞形成和瘢痕增生，刺激感覺、運(yùn)動軸突長入損傷區(qū)域。溶血磷酸酶(LPA)通過小分子鳥苷酸三磷酸酶(RhoGT Pase）、促細(xì)胞分裂原活化蛋白激酶(M

6、AK)和磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)級連通路影響ECs增殖、遷移和骨架蛋白的組裝，對其發(fā)揮特殊的作用有重要意義7。還有作為一種具有中樞神經(jīng)系統(tǒng)星形膠質(zhì)細(xì)胞和外周神經(jīng)系統(tǒng)雪旺氏細(xì)胞特性的獨(dú)特細(xì)胞類型，嗅鞘細(xì)胞在正常情況下也存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)，與中樞神經(jīng)的整合與在其內(nèi)的遷移是自然的，也就使得嗅鞘細(xì)胞所形成的支架橋梁神經(jīng)膠質(zhì)橋，能夠穿越再生軸突無法通過的膠質(zhì)瘢痕，達(dá)到相應(yīng)的靶點(diǎn)，恢復(fù)損傷的神經(jīng)功能8。1.4  在脊髓實(shí)質(zhì)內(nèi)遷移的能力    Verdue等9將預(yù)先標(biāo)記的嗅鞘細(xì)胞注射到T12、L1脊髓處，15 d后在T9、10，L4L6的脊髓處發(fā)現(xiàn)這

7、些預(yù)先標(biāo)記的嗅鞘細(xì)胞。Boruch等10報(bào)道在脊髓背側(cè)半切后，嗅鞘細(xì)胞能在受損的脊髓背側(cè)遷移，但它們并沒進(jìn)入未受損脊髓的腹側(cè)。最后，有試驗(yàn)表明移植到宿主體內(nèi)的嗅鞘細(xì)胞能在宿主內(nèi)最長存活7個(gè)月11。所有這些表明嗅鞘細(xì)胞有能力在受損部位為軸突再生和延伸提供一個(gè)較長時(shí)間的有利微環(huán)境。    2  OECs移植治療SCI的基礎(chǔ)研究狀況    在不同的脊髓損傷動物模型中，被移植到成年鼠脊髓損傷區(qū)的OECs能與宿主的神經(jīng)實(shí)體組織融合為一體，幫助再生神經(jīng)軸突穿越抑制屏障和膠質(zhì)瘢痕組織，并伴隨再生的神經(jīng)軸突伸延到相應(yīng)靶點(diǎn)。 

8、60;  1997年Li Y等12報(bào)道了他們的研究成果，在切斷皮質(zhì)脊髓束后移植OECs，6 d后他們發(fā)現(xiàn)這些被切斷的皮質(zhì)脊髓束纖維沿著軸心向遠(yuǎn)端伸展23 mm，到3周后，伸展的軸突由雪旺細(xì)胞型OECs形成束，星形膠質(zhì)細(xì)胞型OECs形成髓鞘，穿越損傷區(qū)，重新加入尾端的皮質(zhì)脊髓束中重建功能連接，大鼠前肢功能得到明顯恢復(fù)；Ramon等13選擇了脊髓橫斷損傷模型，觀察到OECs能促進(jìn)軸突長距離的再生，再生軸突穿越了膠質(zhì)瘢痕區(qū)，進(jìn)入脊髓遠(yuǎn)斷端后可生長3 cm。截癱的大鼠恢復(fù)了后肢的自主活動，能完全伸展并支撐體重，后肢輕觸覺及本體感覺有恢復(fù)；黃紅云等14制造大鼠的脊髓挫裂損傷模型來模擬臨床上的脊

9、髓挫裂傷，在傷后即刻和2周后植入OECs，采用BBB方法做行為學(xué)觀察3個(gè)月，經(jīng)運(yùn)動皮層注入神經(jīng)示蹤劑后行組織化學(xué)研究，部分大鼠OECs移植后比對照組的神經(jīng)功能恢復(fù)好，組織學(xué)發(fā)現(xiàn)這些神經(jīng)功能恢復(fù)好的大鼠再生神經(jīng)軸突能穿過損傷瘢痕區(qū)到達(dá)運(yùn)動下段。通過上述實(shí)驗(yàn)，嗅鞘細(xì)胞移植表現(xiàn)出具有幫助受損軸突髓鞘化修復(fù)、再生和脊髓功能恢復(fù)的作用。    但最近的幾項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明，嗅鞘細(xì)胞對脊髓損傷并不像想像中的那樣突出。Takami等15報(bào)道在脊髓后柱挫傷的動物模型中，移植嗅鞘細(xì)胞并沒有觀察到有促進(jìn)受損軸突再生和功能恢復(fù)的能力;IHuiee等人16在研究中觀察到，標(biāo)記了的OECs在正常大

10、鼠脊髓內(nèi)進(jìn)行廣泛地遷移，而在損傷的脊髓內(nèi)遷移的范圍卻十分有限，并且沒有細(xì)胞能跨越橫斷損傷的脊髓部位。這表明，在脊髓損傷膠質(zhì)瘢痕形成后，移植的OECs遷移能力和修復(fù)損傷能力都十分有限。    OECs的來源問題：到目前為止用于修復(fù)SCI所用的OECs絕大多數(shù)都來源于嗅球。而對于OECs的取材、分離和純化過程，在許多文獻(xiàn)中都有詳細(xì)描述，雖然用的方法不同但都取得了成功。但直接從嗅球獲取足夠數(shù)量的OECs對脊髓損傷進(jìn)行有效的修復(fù)是困難的，且外科手術(shù)摘除嗅球不易被接受。可喜的是，近年來研究者在OECs研究中取得了一些新的成果。研究發(fā)現(xiàn)從鼻腔嗅黏膜的固有層獲得的OECs更富有

11、生機(jī)和活力17，且經(jīng)外鼻孔作簡單的活檢就可以取得嗅黏膜固有層的方法是很有效的，其明顯的優(yōu)勢就是鼻腔中的嗅黏膜容易獲得。更進(jìn)一步，自體鼻嗅黏膜下OECs的培養(yǎng)成功18使鼻嗅黏膜OECs臨床自體移植成為可能。但若想獲得成功，還需要大量純化的細(xì)胞。為了達(dá)到這一目的，有人研究觀察了不同營養(yǎng)因子對鼻腔嗅鞘細(xì)胞增殖的作用19。結(jié)果發(fā)現(xiàn)NT3能促進(jìn)膠質(zhì)細(xì)胞的純化和增殖，人類鼻腔嗅鞘細(xì)胞很容易獲得并在含NT3的無血清培養(yǎng)基中大量增殖。還有人利用非同源細(xì)胞解決OECs來源問題，并進(jìn)行了嘗試。體內(nèi)外的觀察發(fā)現(xiàn)，非同源性O(shè)ECs能產(chǎn)生生長促進(jìn)蛋白，并能促進(jìn)脊髓損傷的恢復(fù)20。有人利用豬的OECs移植到非洲綠猿的SC

12、I部位進(jìn)行首次異種OECs移植治療靈長類動物SCI獲得成功21。    3  OECs移植治療SCI的臨床研究狀況    國外在臨床方面研究較少，俄羅斯Samuil等22聯(lián)合應(yīng)用人胚胎腦組織、造血肝組織混合細(xì)胞及OECs移植治療11例SCI患者取得了明顯的臨床效果。澳大利亞MackaySim23將來自鼻腔嗅黏膜的OECs，經(jīng)體外純化培養(yǎng)后移植到脊髓受損部位，目前暫缺后續(xù)報(bào)道。中國是目前世界范圍內(nèi)唯一可以大范圍進(jìn)行OECs移植手術(shù)的國家。國內(nèi)黃紅云等首先做了報(bào)道，在將嗅鞘細(xì)胞移植應(yīng)用于臨床治療脊髓損傷患者，取得了滿意的臨床效果

13、24。由于他在手術(shù)中采用的OECs來源于流產(chǎn)胎兒胚胎，存在著一些不足，如：對流產(chǎn)胎兒的倫理問題、異體細(xì)胞移植面臨的免疫排斥問題及無法在臨床上大規(guī)模開展這項(xiàng)治療等問題。    而Bruce H等人25引觀察了7位在中國接受了手術(shù)的患者，并進(jìn)行了術(shù)前、術(shù)后的比較，認(rèn)為OECs移植治療SCI的手術(shù)還不健全，且患者在術(shù)后功能上的恢復(fù)沒有進(jìn)步，還存在一系列的并發(fā)癥。整個(gè)手術(shù)不能達(dá)到國際上安全、有效的標(biāo)準(zhǔn)，故暫時(shí)不主張患者進(jìn)行這種手術(shù)。因此目前對于臨床上OECs移植治療SCI，還存在一定的爭議。    4  問題與展望