中药诱导骨髓间充质干细胞分化为神经样细胞的研究进展

车冠华 戴支凯

中药诱导骨髓间充质干细胞分化为神经样细胞的研究进展

车冠华 戴支凯

骨髓间充质干细胞是骨髓内的另一种干细胞，具有很强的增殖能力和可塑性，在体外能跨胚层分化，可定向分化为神经样细胞。与胚胎干细胞和神经干细胞相比，具有取材方便，回植后不发生免疫排斥，易被外源基因转染并能高效、稳定表达多种治疗性外源基因等多种优势，将为神经系统疾病的治疗提供崭新的思路，本文对近年来中药诱导骨髓间充质干细胞向神经样细胞分化的研究进展作一综述。

中药；骨髓间充质干细胞；神经样细胞；细胞分化

干细胞是一类具有很强分化潜能和增殖能力的原始细胞，根据来源不同分为造血干细胞、神经干细、间充质干细胞等,其中间充质干细胞的来源广泛,包括：骨髓、脐带动脉血、脂肪组织等。骨髓间充质干细胞从实验初步发现到应用于临床疾病的治疗不过半个世纪，1968年fridenstein等通过全骨髓培养法成功分离出骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs），首次证实了BMSCs在骨髓中的存在；之后的研究表明BMSCs主要参与造血干细胞的构成，为造血干细胞生存和分化提供微环境，然而最新的实验证实这种细胞是由形态、增殖能力及分化潜能各不相同的不同亚型的异型性细胞构成，可分化为各个胚层的细胞，尤其可跨胚层分化为神经样细胞。众所周知，神经系统疾病严重影响人类生存质量，其中老年痴呆、帕金森病等的病因及其发病机制尚不清楚，能否通过诱导BMSCs分化为神经样细胞移植治疗神经系统疾病已引起医学界的广泛关注。本文对BMSCs分化为神经样细胞的研究现状及中药在其中的作用作一综述。

1 BMSCs 移植治疗神经系统疾病

BMSCs的移植治疗主要有颅内注射和经血管输注2种途径。以往研究显示，移植的BMSCs是通过分化为神经样细胞来改善动物的运动功能[1]，但是移植后分化形成的神经样细胞只占很少一部分，同时有关BMSCs分化形成的神经样细胞的功能也存在颇多争议[2-3]。BMSCs治疗神经系统疾病的机制有：（1）分泌营养因子细胞替代可能不是MSCs在体内发挥治疗作用的主要途径，而是通过自身或者刺激周围宿主神经细胞分泌的营养因子修复损伤[4-5]；（2）生成血管MSCs通过Notch信号通路[6-7]分化为内皮细胞或动员内皮祖细胞参与血管生成[8-9]；（3）释放激素增加脑梗死区肾上腺素的表达，引发神经干细胞的定向迁移[10]，进而通过神经干细胞扩增和分化发挥作用[8]；（4）抑制炎性反应MSCs可以通过分泌转化生长因子β1（transforming growth factor-β，TGF-β1）来降低单核细胞趋化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1)的表达及由后者介导的CD 68+炎性细胞的浸润[11]。

2 中药诱导 BMSCs 分化为神经样细胞

关于中药诱导BMSCs分化为神经样细胞的研究，从上个世纪末开始，在国内已逐步展开。

2.1 丹参 丹参具有心肌保护、降血脂、改善循环和改善记忆等的作用，临床用于心脑血管疾病的治疗。丹参水煎液[12]、丹参注射液[13]、香丹注射液[14]（复方丹参液）、丹参酮IIA[15]、丹参素[16]和隐丹参酮[17]等能在体外诱导BMSCs分化为神经元样细胞，该细胞在高钾刺激下发生去极化，具有存活时间长等特点。丹参注射液在10 ml/L浓度时诱导分化作用最显著[18]，丹参酮ⅡA诱导BMSCs分化为神经元样细胞的效率高于丹参素（75.6%＞53.2%）[15-16]。碱性成纤维生长因子 (basic broblast growth factor，bFGF)和丹参注射液单独应用和联合应用时均可诱导BMSCs形成神经元样细胞[18-20]，且联合应用形成的神经元样细胞在体外存活时间比二者单独应用时明显要长[20]。丹参诱导BMSCs分化为神经元样细胞可能与mash-1和ngn-1这2种基因的表达上调[21-22]、抑制锌指蛋白（Zfp 521）的表达有关[23]。

2.2 黄芪类 黄芪具有扩张血管，、抗自由基损伤等药理作用，临床应用广泛。黄芪能促进其诱导分化的神经样细胞的成熟[24]，黄芪先诱导BMSCs形成神经干细胞再分化为神经样细胞[25]。然而，黄芩苷诱导后GFAP却为阴性[26]，推测其与刺五加注射液类似[27-29]可能与抑制NF-κB(核因子κB)的活化有关[27-28]，后者以0.3～0.4 mg/mL时诱导效果最佳[30]；黄芪注射液总体表现为浓度和时间双重依耐性，且GFAP阳性表达[31]，提示黄芪与黄芪注射液的差别，可能是由于药物的浓度及作用时间的差异引起[24]黄芪诱导3 h后的大部分BMSCs先后转变为相互间形成网络结构的神经样细胞，神经前体细胞的中间丝蛋白（Nestin）和神经元烯醇化酶（NSE）、胶原纤维酸性蛋白（GFAP）[25],量PCR法在基因水平上进一步验证了NSE基因的转录[32]。

2.3 多糖类 地黄多糖和枸杞多糖抗氧化作用强，能促进血管内皮细胞增殖，对骨髓有保护作用。有意思的现象是地黄多糖诱导形成的nestin和NSE的阳性率均高于阳性对照组（57%＞28%；72%＞29%），但是GFAP的阳性率却低于对照组（20%＜40%），说明其主要向神经元样细胞分化[33]；枸杞多糖[36]和地黄多糖作用类似，与骨形态发生蛋白4（Bone morphogenetic protein4，BMP4）的上调表达[34]和Notch通路的抑制相关[35]。

2.4 苷类 红景天苷与维甲酸均能诱导BMSCs向神经元样细胞分化[37-38]，且红景天苷的诱导作用优于维甲酸；实时PCR检测发现红景天苷能促进Wnt/β-catenin信号通路中关键信号分子Wnt 3a、Ax-in 2、Lrp 6和Gsk-3 βmRNA的表达，Westernblot结果表明,诱导过程中β-catenin蛋白的表达明显上调，推测诱导分化与Wnt/β-catenin信号通路[39]有关；IP3介导的钙离子通道在整个诱导分化中也发挥重要作用[40]，邬等[41]证实经人参皂苷Rg诱导后分化为神经元样细胞的第三代大鼠BMSCs表达高水平的NGF，解决了NGF不能通过血脑屏障的缺点；人参皂苷[42]和三七总皂苷[43-44]通过激活胞内SOD或各自本身就有SOD样作用诱导BMSCs的神经样分化。

2.5 银杏内酯 苏等证实了银杏内酯（GB）可诱导BMSCs向神经样细胞分化[45]，且诱导后形成的神经样细胞具有基本的电生理功能[46-47]。

2.6 鹿茸多肽 鹿茸多肽在诱导BMSCs神经样分化作用[48]的同时，还可减轻炎症反应，促进运动功能的恢复[49]，通过抑制caspase-3的表达减少凋亡，发挥保护作用[50]。

2.7 川芎嗪 可通过血脑屏障,有改善脑部微循环作用，主要诱导BMSCs分化为神经元样细胞，而不是神经胶质样细胞[51]，与麝香类似，诱导作用均为双向性[52-54]，即早期有促进作用，晚期为抑制作用。

2.8 白藜芦醇 白藜芦醇对老年痴呆症有很好的预防作用，可在体外诱导BMSCs分化为神经元样细胞[55]，与shh信号通路[56]和Nrf 2的活化有关[55]。

3 结语

伴随着对BMSCs的深入认识，给人类在治疗神经系统疾病方面提供了一种新的思路。不难发现多种中药虽然已被证实有诱导BMSCs分化为神经样细胞的作用，但大都处于形态学的初级研究，更深层次的诱导机制和诱导后突触的形成，递质释放通道，动作电位的形成以及相应的离子基础（Na+/K+/Ca2+等）很少有人涉及，这也是最关键环节的缺失，不利于中药更高层次的推广。因此，研究的侧重点必须改变。西方多采用的化学诱导剂的毒性大、不适用体内用药，而传统中药则有着其无可比拟的优势，来源丰富、物美价廉、性质多温和，更有丰富的中医理论作为其实验研究的指导，体内用药已有数千年历史，有较高的基础研究和临床应用价值，必定会更好的辅助BMSCs在神经系统疾病中的应用。

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The bone marrow mesenchymal stem cells （BMSCs）is another kind of stem cells in the bone marrow which has a strong ability of proliferation and modification,multi-differentiation including neuron-like cell in vitro and also has a richful preponderance compared with embryonic stem cells and neural stem cells,such as we can obtain it easily in an artificial mechanical way from Rats which also presents immunological rejection scarcely when have a self-transplantation experiment and an advantage of stable expression efficiently when being transfected by exogenous gene toillessly.No doubt,it will bring us a spick-and-span way in therapeution of nervous system injuried diseases.The article shows us a research progress of induced differentiation of BMSCs to neural cell with Chinese traditional medicine in recent years.

Chinese traditional medicine;Bone marrow mesenchymal stem cells（BMSCs）;Neural cells;Cell differentiation

10.3969/j.issn.1009-4393.2015.8.007

广西 541004 桂林医学院2012级研究生 （车冠华） 桂林医学院药理教研室（戴支凯）

戴支凯 E-mail:dzhk 110@163.com