雪旺细胞在脊髓损伤中的研究进展

周孝斌，李志忠，孙国栋

(暨南大学附属第一医院骨二科，广东 广州 510632)

·综述·

雪旺细胞在脊髓损伤中的研究进展

周孝斌，李志忠，孙国栋

(暨南大学附属第一医院骨二科，广东 广州 510632)

脊髓损伤(SCI)后的再生和修复仍是目前一大难点，目前研究认为其原因可归结为：神经元内在的再生能力不足、髓鞘再生困难、缺乏生长促进因子、在损伤区缺乏组织桥等，而雪旺细胞是周围神经的胶质细胞，包绕周围神经形成髓鞘，可分泌多种神经营养因子、细胞外基质、细胞粘附分子等，近几十年来，有关雪旺细胞治疗脊髓损伤的研究甚多，本文就此做一综述。

脊髓损伤；雪旺细胞；进展

雪旺细胞(Schwann cells，SC)是周围神经的胶质细胞，对脊髓损伤修复有重要意义，是组织工程中重要的种子细胞，其来源主要为动物周围神经，虽然提取与纯化方法多种多样，但目前仍未有理想的分离方法。研究认为修复脊髓损伤的机制主要是其可分泌多种神经营养因子及产生细胞外基质，能改善损伤部位微环境，促进神经再生，但单一的雪旺细胞修复脊髓损伤作用仍有限，目前的研究热点是将其与支架或其他种子细胞联合，以期能取得更好的修复效果。

1 雪旺细胞的来源及培养

1.1 雪旺细胞的来源多数雪旺细胞起源于神经嵴，还有部分细胞起源于其他部位，如脊髓腹侧根中的SC可能来源于腹神经管[1]，目前实验研究的雪旺细胞主要取自动物包括人自身，因动物在胚胎及新生期来源的雪旺细胞其活性和增生能力明显优于成年期动物，故多选取胚胎或新生期动物[2]。部位多选择坐骨神经、腋神经、背根神经等。若是选择成年期动物，则可采取将神经切断或结扎后1～2周，因神经切断后发生华勒氏变性，其雪旺氏细胞的含量及释放的生长因子明显高于未切断的神经[3]。

1.2 雪旺细胞的培养方法目前实验中应用最多的主要有组织块培养及酶消化法及二者相结合[4]，此外还有双向差速法、差速分离法、层粘连蛋白吸附法、神经蛋白1纯化法、低浓度酶浓液培养法、抗有丝分裂法、免疫磁珠法等[5]，虽然培养方法各异，但其原则仍是尽可能去除神经膜中包含的大量成纤维细胞，以提高雪旺细胞的浓度及活性。虽然随着培养方法的改进，雪旺细胞的纯度及数量较之前方法有了明显提高，但目前仍没有一种理想的快速获得大量细胞的分离方法。

2 雪旺细胞修复脊髓损伤的作用机理

2.1 雪旺细胞分泌多种神经营养因子神经营养因子(NTFs)是一类能促进和维持神经细胞生长和分化的生物活性因子，雪旺细胞能分泌多种神经营养因子，包括神经生长因子(NGF)、脑源性神经营养因子(BDNF)、睫状神经营养因子(CNTF)、胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)、神经营养素-3(NT3)、神经营养素-4/5（NT4/5)及成纤维细胞生长因子(FGF)等[6]，这些神经营养因子在损伤修复过程中起重要作用，如NGF主要作用于感觉和交感神经，促进感觉通路轴突的再生及神经细胞的存活，NT3和BDNF分别作用于皮质脊髓束和红核及脊髓运动神经元，GDNF是运动神经元的营养因子，具有促进皮质脊髓束运动神经元存活和生长的作用，此外，神经营养因子可增加少突胶质细胞的数量，使新生的轴突更好的髓鞘化。

2.2 雪旺细胞分泌产生细胞外基质及细胞粘附分子脊髓损伤后造成的组织缺损及胶质瘢痕都可以阻碍轴突再生，雪旺细胞可以通过分泌细胞外基质及细胞粘附分子等来改善局部微环境，减少瘢痕形成，促进轴突再生。细胞外基质包括4类：胶原、非胶原性糖蛋白、氨基葡聚糖及蛋白聚糖；非胶原性糖蛋白包括层粘连蛋白、纤粘连蛋白等，由其构成的基底膜是轴突得以生长的支架，在神经再生中起粘连和导向作用，而细胞粘附分子是一种存在于胶质细胞表面的糖蛋白，介导细胞与细胞、细胞与细胞外基质间的粘附作用。有研究[7]认为促进轴突生长的机制在于雪旺细胞分泌的细胞粘附分子与轴突生长锥表面相应分子结合，进而促进雪旺细胞再次分泌层粘连蛋白、纤粘连蛋白等与生长锥表面相应受体结合，从而引起生长锥内结构的改变，致使轴突延长。

3 雪旺细胞在脊髓损伤中的实验研究

脊髓损伤后神经不可再生的的原因之一在于损伤处形成的胶质瘢痕阻碍了轴突的再生，这种局限性主要是由于CNS的缺乏再生的环境造成，20世纪80年代，Richardson等将周围神经移植入脊髓中，发现中枢神经轴突可长入周围神经，经神经示踪法测定显示雪旺细胞在其中起关键作用[8]。此后，随着雪旺细胞提取方法的不断提高，其在脊髓损伤中的研究更加广泛，90年代Martin等通过不同方式将雪旺细胞移植入大鼠脊髓损伤部位，均能观察到轴突的再生，但同时也发现雪旺细胞存活时间短，长距离的上行和下行传导束再生进入SCs不明显，再生轴突较细，神经功能恢复差等不足，因此仅依靠单纯雪旺细胞修复脊髓损伤存在不足[9]。目前的研究主要集中于联合使用其他细胞及将其组织工程化等来满足修复脊髓损伤的需要。

3.1 联合干细胞干细胞是一群具有自我更新、增殖和分化潜能的细胞类型，存在于多种组织中。目前研究中常用的有脐带间充质干细胞、骨髓间充质干细胞、神经干细胞等。李晋等[10]报道将神经干细胞与雪旺细胞共培养发现，两种细胞共移植至脊髓损伤部位后雪旺细胞可以促进神经干细胞的分化和成熟及脊髓功能的恢复。智晓东等[11]将雪旺细胞与大鼠骨髓干细胞共培养发现其可以分化MSC为神经元样细胞；而Ban等[12]、Xu等[13]用雪旺细胞与骨髓间充质干细胞移植修复大鼠脊髓损伤，结果显示相对于单纯移植干细胞或雪旺细胞，联合移植组能取得更好的后肢运动的恢复，减少胶质瘢痕的产生及轴突的再髓鞘化，显示出比单纯移植雪旺细胞更好的实验效果。

3.2 联合嗅鞘细胞嗅鞘细胞起源于胚胎的神经上皮组织，同时具有星形胶质细胞及雪旺细胞的特性，能直接参与神经轴突髓鞘的形成，可分泌促进神经生长的因子及抑制有害因子生成而改善脊髓损伤局部的抑制性内环境，此外还能促进受损神经元轴突的再生、形成髓鞘并穿越胶质瘢痕区[14]。叶超群等[15]利用嗅鞘细胞和雪旺细胞混合移植干预亚急性脊髓损伤大鼠，发现可减少大鼠损伤脊髓瘢痕形成和损伤范围、促进轴突再生，并使大鼠后肢运动功能在移植后3～6周后出现改善，说明嗅鞘细胞和雪旺细胞移植具有一定程度的促进大鼠脊髓损伤修复作用。

3.3 基因工程技术利用基因工程技术来改造雪旺细胞，增强其活性及分泌能力，Chen等[16]用髓鞘碱性蛋白微基因(pS2VPoMcat)修饰雪旺细胞并移植进脊髓半横断模型中，结果显示基因修饰后的雪旺细胞在促成轴突再生的数目及鞘髓形成的效果上均较单纯SC植入强；Girard等[17]将过度表达BDNF或NT23的带菌体(vector)转染表达雪旺细胞，发现其分泌生长因子的能力明显增强，将其移植到裸鼠脊髓脱髓鞘部位，结果显示转染的雪旺细胞能有效促进功能的恢复，且NT23转导的雪旺细胞能够提供神经保护作用和降低星形胶质细胞的数量。王峰[18]将外源bFGF基因以质粒pcDNA3.1为载体导入大鼠雪旺细胞，用ELISA及RT-PCR方法分别从蛋白质水平及mRNA水平检测bFGF的表达情况，结果显示经外源bFGF基因修饰的大鼠雪旺细胞，bFGF的表达水平极大提高，并且相对持续、稳定。Sahenk等[19]用AdNT-3感染损伤部位的SC，发现其能将NT-3对轴突生长刺激作用和SC内在支持再生的特性结合起来，有明显提高轴突再生的作用，这些都显示出基因工程修饰雪旺细胞具有良好应用前景，但目前仍处于动物实验阶段，离临床应用尚远。

3.4 联合支架组织工程支架可以模拟细胞外基质的生理状态，有利于细胞的粘附、迁移、扩增和分化，支架材料有合成材料或改性的天然材料；天然的生物材料有壳聚糖、胶原、海藻酸钠等，其优点在于生物可降解性、无毒性、多空隙性，性能同替换组织相似；而人工合成的主要为酯的高聚物，如聚乳酸、聚羟基乙酸/聚乳酸及纳米等，优点在于材料可以按照要求设计其机械性能和降解速度，有更可靠的原料来源，在体内引起免疫反应的能力，将诸多性能结合于一体[20]。早期Paino等[21]利用胶原设计出胶原和雪旺氏细胞复合物移植治疗成年大鼠SCI，结果显示移植物在大鼠体内相容性良好,雪旺氏细胞能够促进轴突长入移植物内并重新形成髓鞘，Novikov等[22]采用雪旺细胞与β-多聚羟丁酸纤维(PHB)支架复合物移植治疗大鼠SCI，结果显示再生的轴突进入并完全通过了移植区；王等[23]将雪旺细胞与PLGA体外共同培养后将其共移植于大鼠横断性脊髓损伤处，显示其可促进轴突生长及髓鞘再生；王海宝等[24]将雪旺细胞-海藻酸钠凝胶移植于大鼠脊髓全横断模型，通过动物行为学观察、Bcl2免疫组化等检测结果表明采用的雪旺细胞-海藻酸钠凝胶移植可以起到抗凋亡和神经元保护作用。目前的研究更多是倾向采取多种细胞联合再与支架结合，这其中以PLGA为研究热点，如Olson[25]、CHEN等[26]、Xia等[27]将雪旺细胞与神经干细胞复合再与PLGA支架结合应用于大鼠脊髓损伤模型中，通过多种检测手段，结果均显示相对于单纯细胞及支架移植，复合移植组中雪旺细胞能更好促进神经干细胞的存活及向神经元分化并形成髓鞘，恢复运动功能。其中支架材料能为轴突再生的定量研究提供一个良好的平台，目前的研究表明细胞与材料结合使用能取得更好的修复效果，将会是未来研究的重点。

4 雪旺细胞在临床上的应用

Saberi等[28]选取4名22～43岁胸椎中段陈旧性脊髓损伤患者，利用激活的自身腓肠神经来提取纯化雪旺细胞，注入损伤节段，采用ASIA标准、括约肌功能、性功能、MRI等来评估疗效变化。经过1年的追踪随访后发现，所有的患者都没有出现注射后的不良反应、神经功能恶化等相关临床问题。1例不完全性损伤的患者运动及感觉功能表现出持续的改善，所有患者在注射后均有短暂的感觉异常及肌肉痉挛，而MR及病理检查没有明显的变化，显示出移植自身雪旺细胞对于所选择的的患者总体上来说是安全的，且对不完全行脊髓损伤显示出一定的疗效，但对完全损伤患者的疗效并不佳，显示出单纯的移植雪旺细胞治疗脊髓损伤的效果有明显的局限性，进一步的研究仍需做大样本的对照研究，且远期的安全性仍需做进一步的随访研究。

因此，雪旺氏细胞在脊髓损伤的修复过程中起着重要作用，但仍存在不足，今后的研究重点应该在于寻找一种快速有效的提取和纯化到雪旺细胞的方法，并更深入的研究阐明雪旺细胞修复脊髓损伤及促进神经再生机制，关注其与支架材料、其他种子细胞、基因技术等多种方法的综合应用，以期能取得修复脊髓损伤的最佳方案及疗效。

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Research progress of Schwann cells in spinal cord injury.

ZHOU Xiao-bin,LI Zhi-zhong,SUN Guo-dong.The Second Department of Orthopaedics,the First Affiliated Hospital of Jinan University,Guangzhou 510632,Guangdong, CHINA

The regeneration and repair after spinal cord injury(SCI)remains a difficulty at present.It is believed that the reasons can be attributed to:the shortcomings in the intrinsic regeneration ability of neurons,difficulty in myelin regeneration,lack of growth promoting factors,lack of organization and bridge in the damage zone. Schwann cells are glial cells of peripheral nerve,which wrap peripheral nerve myelination,secrete various neurotrophic factors,extracellular matrix,and cell adhesion molecules.In recent decades,a plethora of studies have focused on Schwann cell therapy for spinal cord injury.This review makes a summary on the research progress of Schwann cells.

Spinal cord injury;Schwann cells;Progress

R681.5+4

A

1003—6350（2014）07—1004—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2014.07.0388

2013-09-28)

广州市科技计划项目(编号：12C32071662)；广东省中医药局项目(编号：2013113)；暨南大学第一临床医学院科研培育专项基金(编号：2012103，2013028)

李志忠。E-mail：lizhizhong1@medmail.com.cn