体外诱导大鼠骨髓间充质干细胞向神经干细胞分化的研究进展

杜佳蕾+张曦元+万娜

【摘要】骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs）是一类多潜能细胞，在适当的条件下，能够通过诱导分化成为神经干细胞，在治疗神经系统方面的疾病具有良好的临床应用前景。本文对BMSCs体外分离培养方法、诱导方法及治疗神经系统疾病的临床应用进行了综述。

【关键词】骨髓间充质干细胞；分离培养；诱导分化；临床应用；神经干细胞

【中图分类号】R617 【文献标识码】A 【文章编号】ISSN.2095-6681.2017.27..02

间充质干细胞（MSCs）具有自我复制能力属于多潜能细胞，主要存在于骨髓、脂肪、脐带、粘膜、肌肉、肺、肝、骨骼、胎盘、胰腺等，它在适宜条件下经过诱导可以向骨、脂肪、软骨等多种组织细胞分化。而BMSCs属于间充质干细胞中的一种，因其自身具有取材对机体的损伤小，容易在体外进行分离、培养和扩增，回植体内后不会发生免疫排斥反应等特点而备受关注。本文将从BMSCs的分离培养、诱导BMSCs向神经干细胞分化的方法以及BMSCs对神经系统疾病治疗这三个方面加以介绍。

1 骨髓间充质干细胞的的分离与培养

将体外培养的BMSCs放置于倒置相差显微镜下观察，可以看到大多数的细胞呈梭形、纺锤形，少数形态表现为多角形，细胞核比较大，相邻的细胞之间有缝隙进行连接。随着对BMSCs研究的不断深入，现在研究建立的用于分离提取BMSCs的方法有很多，比如贴壁细胞分离培养法、密度梯度离心法还有免疫磁珠法、流式细胞仪法等，但是其不同的培养方法所取得的效果不同。

2 诱导骨髓间充质干细胞分化为神经细胞的方法

虽然现在的研究发现BMSCs可以通过诱导向神经干细胞进行分化，但是诱导方法的不同，所导致的诱导分化率也是不一样的。目前在实验研究中用的较多的的诱导分化方法主要有以下三种：一、生长因子诱导法；二、各类中药及其提取物的诱导法；三、共培養诱导法。

2.1 生长因子诱导法

细胞增殖和分化功能会受到各种生长因子的影响。生长因子诱导法主要是利用了各种细胞因子对BMSCs增殖和分化的调控机制。Long等[3]研究发现，表皮生长因子（EGF）、碱性或纤维性细胞生长因子（bFGF）、脑源性神经营养因子（BDNF）等细胞生长因子，这些生长因子可以促进BMSCs向神经细胞分化。

2.2 中药及其取物的诱导法

中药及其提取物可以影响骨髓间充质干细胞的分化、增殖及其移植效果。张景欣等[4]将杜仲（10 mg/mL）加入到含有第四代BMSCs的培养液中，28 d后通过免疫荧光检测发现杜仲可以提高BMSCs增殖和向神经元分化的能力。王冠等[5]研究发现与单纯碱性成纤维生长因子诱导骨髓间充质干细胞相比，碱性成纤维生长因子和黄芪多糖共同诱导组的所表达的神经元特异性烯醇化酶阳性细胞的比例较高（P<0.05），这说明黄芪多糖可以促进BMSCs向神经干细胞分化。鲁巍等研究发现当培养基内川芎嗪药物质量浓度为10 mg/L时，它对成骨细胞的增殖和分化功能的促进作用最为明显。

2.3 细胞共培养诱导法

细胞共培养诱导法是将BMSCs与神经细胞共同培养、让细胞之间能够相互接触，然后利用BMSCs所在的微环境而将其诱导分化。这种方法作用的机制可能是神经细胞与BMSCs共同生长的过程中，神经细胞会分泌一些可以促进BMSCs诱导分化的因子，再加上细胞之间的相互接触，最终诱导BMSCs向神经干细胞分化。Ni等[7]将BMSC与嗅鞘细胞（OEC）共培养，免疫荧光检测及RT-PCR等分析显示，神经细胞免疫反应标记物数量明显增多，这些可以证明BMSCs与嗅鞘细胞（OEC）共同培养可以诱导分化成为神经细胞。

3 骨髓间充质干细胞对神经系统疾病的治疗

一直以来，中枢神经系统疾病就是人类所面临的重大疾病之一，在治疗过程中，由于中枢神经具有不可再生性的特点，严重影响了此类疾病的治疗效果和患者预后效果。BMSCs分布于体内多种组织和器官中并具有多向分化的潜能，经诱导可以向神经干细胞分化。Abouelfetouh等在体外将BMSCs与海马组织共同培养，观察到BMSCs有向神经胶质细胞分化的情况，最终通过诱导分化成为了神经细胞。同时，将BMSCs应用于临床治疗神经系统疾病，还避免了研究胚胎干细胞所存在的伦理性问题。由此认为BMSCs向神经干细胞转化在神经系统疾病的治疗方面具有更大的优势，将来可能成为神经组织工程新的种子细胞来源，为临床上治疗神经系统疾病提供了新的研究方向。

3.1 BMSCs对小儿脑性瘫痪的治疗

小儿脑性瘫痪又称脑瘫，是小儿时期中枢神经系统常见的一种疾病，但是具有很高的致残率。患儿除了运动发育比正常的同龄儿迟缓外，还常表现先天性肌迟缓、智力低下、肌肉萎缩等症状。所以寻找一种治疗脑瘫的安全有效方法就显得尤为重要。

王亚莉研究发现采用患儿自体的BMSCs转化为神经干细胞进行移植治疗的脑瘫患儿在细胞移植后的在1个月后其运动能力就有个明显的改善。BMSCs移植与康复锻炼两种方法具有叠加作用，共同使用对治疗小儿脑瘫疗效更好。

3.2 BMSCs对脑卒中的治疗

脑卒中（cerebral stroke）又被称脑血管意外，被认为是世界范围内造成人类死亡的第二大原因，而且治疗后的效果并不理想，很大一部分的患者都会因病致残。近年来，国内外学者提出了通过自体BMSCs移植治疗脑卒中的方法，并在研究中取得了一些成果。

王利平等研究发现BMSCs在体外培养经诱导分化后通过流式细胞仪检测可表达神经干细胞标志，并且通过自体移植BMSCs治疗脑卒中可以明显的改善患者一些神经功能缺失的症状。有临床研究显示，BMSCs动脉内移植方式是一种安全可行的促进卒中患者神经功能恢复的方式，其机制可能是可以使细胞到达距离损伤更近的动脉末端。IshizakaS等研究也发现BMSCs 移植具有修复因缺血而遭受损伤的神经系统再次进行神经之间联接的潜能，通过移植治疗有助于提高患者的运动功能。

3.3 BMSCs对脊髓损伤的治疗

脊髓损伤（spinal cord injury，SCI）是一种神经系统创伤性疾病，受伤原因主要是因为交通事故和高空坠落。目前临床上对脊髓损伤患者脊神经的萎缩与坏死缺乏有效的修复方法。而且其伤残重、治疗难、预后差，是国内外神经科学研究的热点之一。

高平等研究发现证实了采用经过生物诱导后的BMSCs移植治疗大鼠脊髓损伤比化学诱导后的BMSCs移植治疗大鼠脊髓损伤的神经恢复程度要高。赵锡武等也发现通过静脉注射神经干细胞和BMSCs都可以改善脊髓损伤大鼠的运动功能，建议将这两种方法结合起来共同治疗脊髓损伤，可以取得更好的治疗效果。

综上所诉，当前研究BMSCs分离培养方法有很多种，在适当条件下在诱导BMSCs向神经干细胞分化并成功表达出神经元特异性标志物的方法也有很多种，有着广泛的应用前景，并且在治疗神经系统疾病方面的应用上已经取得了良好的治疗效果。虽然BMSCs分化为神经细胞的研究工作目前取得了很多的突破性的进步，但是仍然存在一些没有解决的问题。比如如何调控和提高BMSCs的分化率、干细胞定向分化的诱导因子以及它们作用的机制等等，因此，为了干细胞技术在临床上的更广泛的应用，这些问题都需要我们一一解决。

参考文献

[1] 李晓峰，赵劲民，苏 伟，崔向荣，罗世兴，马爱国.大鼠骨髓间充质干细胞的培养与鉴定[J]. 中国组织工程研究与临床康复，2011，（10）：1721-1725.

[2] 张景欣，王 智，马 明.杜仲对骨髓间充质干细胞增殖和向神经元分化的影响[J].世界中西医结合杂志，2016，05（8）：945-948.

本文编辑：刘帅帅endprint