神经干细胞在组织工程中的应用

杨洁

（菏泽医学专科学校,山东 菏泽 274611）

周围神经的损伤、再生和功能重建一直是外科领域中的难题之一。多年来临床常规的治疗方法是自体神经移植,但自体神经移植不仅会给供区带来新的创伤，而且常采用的供体-皮神经较细小，不能满足临床需要。并且绝大多数的周围神经是混合神经，它们含有多种纤维成分，所以当神经损伤后导致损伤近端及远端神经的对位关系紊乱，从而影响神经的再生和功能修复。虽然现在的显微外科技术较发达，但是周围神经损伤的治疗一直没有得到很好的解决。

周围神经损伤后，如果再生轴突没有及时到达靶器官，可引起运动终板、感觉器的退变和肌肉萎缩。Card对损伤神经进行端侧吻合，当受损神经近端的再生纤维未到达远端时，正常神经干再生纤维的先期支配有利于防止肌肉萎缩及终板退变［1］。Heath等认为用干细胞或祖细胞作为种子细胞可以改善细胞再生微环境，增加移植组织与周围组织的相容性，且减少免疫反应［2］。国内研究将从人胚胎脑组织获得的神经干细胞经克隆后移植到大鼠的脊髓损伤模型中，可使轴突广泛髓鞘化，再生的神经纤维可延伸至损伤部位的远端。Murakami［3］等用植入明胶的神经干细胞成功修复了15mm坐骨神经缺损，发现神经干细胞可分化为施万细胞样支持细胞，这些细胞可在移植物的导管中形成大量有髓神经纤维，并且再生的神经可形成神经传导通路。神经干细胞移植入周围神经，虽未发现神经元与中枢神经的联系，但发现它可改善神经再生的微环境，促进周围神经再生和功能恢复，并能够进一步分化，发出轴突支配受损神经的靶器官防止靶器官萎缩。提示神经干细胞主要通过改善神经再生的微环境来促进神经再生和功能恢复。Holmes［4］等把神经干细胞种植在有赖氨酸丙氨酸及天冬氨酸形成的16肽的自制生物支架，在一定条件下，让干细胞分化成各种类型的神经细胞，然后将其植入组织内也能达到修复神经的目的。

组织工程学是一门利用组织学与工程学的方法研究生物可替代物的科学。这种生物可替代物包括细胞、器官与组织。组织工程器官包括骨、皮肤、血管及输尿管等。目前人们利用种子细胞在组织工程化人工神经中促进神经再生的作用，拓展了探讨治疗周围神经损伤新的前景。组织工程化人工神经的关键因素是种子细胞的培养与扩增、支架材料的选择以及神经生长的微环境。Fansa等［5］最先将体外培养的施万细胞植入经过去除细胞成分的骨骼肌后，桥接于坐骨神经的损伤处，促进了损伤神经的再生。在病理生理过程中，施万细胞参与周围神经的修复，首先是形成Büngner条带，从而引导轴突延伸。实验证明单纯移植施万细胞虽对神经再生有效。国内很多学者利用施万细胞结合相关生物材料修复周围神经离断损伤取得了满意的实验效果［6］。

神经干细胞（Neural stem cells，NSCs）是一类具有自我更新及多潜能分化倾向的未分化细胞，可以分化为神经元和神经胶质细胞，而且神经干细胞免疫源性弱，可以诱导分化为施万细胞，是神经组织工程的良好种子细胞。研究表明，将神经干细胞移植到脱髓鞘的脊髓部位时，神经干细胞可以向施万细胞分化并髓鞘化，Murakami等人联合神经干细胞和明胶海绵不仅修复了缺损的坐骨神经，而且部分移植细胞表达施万细胞的标志物s-100和P75［7］。另外，神经干细胞可以在体外扩增并长期保存，与神经系统最具同源性，因此应用神经干细胞修复周围神经损伤有广阔的应用前景。

神经干细胞在组织工程中应用广泛，常见的神经干细胞有神经上皮干细胞与神经嵴干细胞。起源于胚胎神经管壁的神经上皮干细胞是最原始的神经干细胞，在体外培养中显示出了旺盛的生命力，还有很强的多向分化能力，更适合修复损伤的神经通路，而且神经上皮干细胞具有低免疫原性，能够减少异

体移植带来的免疫排斥反应。因此神经上皮干细胞作为组织工程的种子细胞具有明显的优越性。神经嵴干细胞具有多潜能性，可增殖并分化为不同类型的成熟组织和细胞。体内实验证实，神经嵴干细胞的衍生物遍及了外、中、内三个胚层，包括周围神经系统和肠神经系统的神经胶质、神经元、大部分的初级感觉神经元；内分泌细胞、心脏流出道和大血管的平滑肌细胞；皮肤和内脏器官的色素细胞，以及头面部的骨、软骨、结缔组织等。神经嵴可分为两部分：颅神经嵴和躯干神经嵴。颅神经嵴干细胞除参与形成头颈部腹侧皮肤的真皮、平滑肌及腺体中结缔组织基质等软组织外，尚可特征性分化为颅面部骨架硬组织。与颅神经嵴干细胞不同，躯干神经嵴干细胞主要分化为周围神经系统的神经元和神经胶质，并参与背根神经节、交感神经节和脊索的形成，在周围神经系统的发育过程中起主要的作用。

研究者们在周围神经组织工程领域做了大量工作！但在临床上长段周围神经缺损的修复仍以自体神经移植为主，寻找丰富的种子细胞来源和经体外培养的种子细胞繁殖及扩增后易趋于老化的问题是目前研究需要克服的主要问题，神经干细胞的研究为组织工程化修复周围神经损伤提供了新的希望。

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