干细胞移植治疗脊髓损伤的研究进展

吕谨南，谭 伟，杨磊落，史学形，李 青★

(1.贵州医科大学，贵州 贵阳 550004；2.贵州医科大学附属白云医院，贵州 贵阳 550058；3.贵州医科大学附属医院，贵州 贵阳 550004)

脊髓损伤（spine cord injury，SCI）是一种严重的中枢神经系统损伤。此病患者的主要临床表现为损伤平面以下的运动感觉功能丧失、二便失禁等[1-2]。SCI的继发性病理过程非常复杂，主要包括组织缺血水肿、神经元大量坏死、胶质疤痕形成等表现。以往临床上常采用手术与药物相结合的方式治疗SCI，但效果不够理想[3-4]。有研究指出，用干细胞移植疗法治疗脊髓损伤的效果较好[5]。在本文中，笔者就近年来有关用干细胞移植疗法治疗SCI的研究进展做以下综述。

1 干细胞的种类及其特点

干细胞是具有分化、自我复制能力的一类细胞。此类细胞可在一定条件下分化为不同形态、不同功能的细胞。对SCI患者进行干细胞移植治疗是指将干细胞移植到其脊髓受损的区域，以促进其脊髓损伤的修复[6]。

1.1 神经干细胞（NSCs）

NSCs来源于中枢神经系统中，能够分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞[7]。此类干细胞由Reynolds和Weiss在1992年发现[8]。此类干细胞的发现颠覆了以往神经细胞没有再生能力的观念，对脊髓损伤的治疗具有重大的意义。有研究表明，对脊髓损伤动物模型进行NSCs移植治疗可为其受损的脊髓补充神经元，促进其体内神经传导通路的再生，从而可有效地促进其运动功能的恢复[9]。在2011年，Stem Cells Inc率先将NSCs移植疗法用于人类临床实验[10]。研究结果显示，接受NSCs移植治疗的7例完全性脊髓损伤患者中有4例患者的感觉功能基本恢复，接受NSCs移植治疗的5例不完全性脊髓损伤患者中有2例患者的感觉功能基本恢复。

1.2 胚胎干细胞（ESCs）

ESCs来源于早期胚胎细胞，具有能够分化为几乎所有细胞的潜能。此类干细胞是最早用于治疗SCI的干细胞。Keirstead等[11]研究发现，ESCs可分化为神经细胞及胶质细胞（以少突胶质细胞和星形胶质细胞为主）。Bottai等[12]在临床研究中证实，用ESCs移植疗法治疗SCI可有效地促进患者体内轴突髓鞘的形成，减轻其脊髓受损区域的炎症反应；与采用NSCs移植疗法相比，用ESCs移植疗法治疗重度SCI的效果较好。但有研究表明，进行ESCs移植治疗可导致患者发生肿瘤，且存在免疫排斥的问题[13]。用ESCs移植疗法治疗SCI存在很大的潜力，但具体的临床应用效果有待进一步的研究。

1.3 诱导多能干细胞（iPSCs）

在2006年，Yamanaka等[14]将4个基因通过逆转录病毒转入分化成熟的细胞内，使其恢复了干细胞的能力。临床上将该类细胞称为诱导多能干细胞（iPSCs）。iPSCs在功能上类似ESCs。有研究表明，iPSCs可分化为神经细胞、星形胶质细胞及少突胶质细胞，且与宿主细胞间的连接良好，具有促进轴突形成、血管增生、神经营养因子的表达及抑制脱髓鞘等作用[15]。iPSCs由成体细胞诱导形成，较其他的干细胞容易获得。但用iPSCs移植疗法治疗SCI仍存在一定的安全问题。Hu BY等[15-17]认为，用iPSCs移植疗法治疗SCI可导致患者发生畸胎瘤和免疫排斥反应。但ARAKI等[18-19]的研究结论与上述观点截然相反。可见，用iPSCs移植疗法治疗SCI虽然具有诸多优势，但安全性还有待商榷。

1.4 间充质干细胞（MSCs）

MSCs几乎存在于所有的人体组织中，由FRIEDENSTEIN等[20]发现，此类干细胞具有来源丰富、分离简单的特点。有动物实验表明，对脊髓损伤动物模型进行MSCs移植治疗可促进其体内神经营养因子的分泌和血管的增生，抑制其免疫反应、胶质瘢痕的形成，减少其脊髓神经细胞的凋亡[21]。相关的人类临床实验证实，用MSCs移植疗法治疗SCI的效果显著[22-23]。但上述研究的样本量较少，故用MSCs移植疗法治疗SCI的有效性有待进一步的证实。MSCs具有易获得、低免疫原性及可自体移植等多种优点，用MSCs移植疗法治疗SCI的潜力巨大。

1.5 其他干细胞

除上述干细胞外，目前临床上已发现的其他可用于治疗SCI的干细胞还包括少突胶质前体细胞（OPCs）、Schwann 细胞（SC）、神经前体细胞（NPCs）、嗅鞘细胞（OECs）及皮肤、脂肪组织来源的干细胞等。将这些干细胞应用于治疗SCI的动物实验均可取得较好的效果。但这些干细胞也都存在分化能力不足、分离困难、易引发免疫排斥等问题。

2 干细胞的预处理

2.1 移植前的体外诱导分化

有动物实验表明，干细胞在移植后分化为神经细胞的几率较小。其中，iPSCs和ESCs都存在致瘤的风险。在进行移植前，对干细胞进行体外诱导分化可降低其致瘤的风险[24]。Alexanian等[25]的研究表明，与直接进行干细胞移植治疗相比，对干细胞进行体外诱导分化后在用其对SCI患者进行治疗的效果较好（移植后干细胞的存活率较高），能够有效地改善患者的运动功能。

2.2 干细胞联合细胞因子移植

临床研究表明，用神经营养因子治疗SCI能够降低患者脊髓神经细胞的凋亡率，促进其运动功能的恢复。Wang LJ等[26]研究指出，与单用干细胞移植疗法相比，联用神经营养因子和干细胞移植疗法治疗SCI的效果较好。目前临床上常用的治疗SCI的神经营养因子包括NT-3、bFGF、BDNF、CNTF等。

2.3 干细胞的基因修饰

Kumagai等[27-28]在临床研究中对MSCs进行基因修饰，使其表达MNTS1及MNTS1/p75-，并用其对SCI患者进行移植治疗。研究结果证实，与未修饰组患者相比，修饰组患者神经功能恢复的效果更好。

2.4 干细胞共移植

Luo等[29]在临床研究中采用NSCs与嗅鞘细胞共移植疗法治疗SCI。研究结果显示，嗅鞘细胞可促进NSCs分化为神经细胞及胶质细胞，NSCs可抑制嗅鞘细胞导致的痛觉过敏；但接受NSCs与嗅鞘细胞共移植治疗的患者在治疗后其神经生长因子的分泌量明显减少。有学者在临床研究中采用Schawann细胞与嗅鞘细胞共移植疗法治疗SCI。研究结果显示，与单用Schawann细胞抑制疗法相比，采用Schawann细胞与嗅鞘细胞共移植疗法治疗SCI可有效地减少患者星形胶质细胞增生的发生率[30]。

3 小结

脊髓损伤的治疗一直是临床上的研究热点。干细胞移植疗法在诸多动物试验及人类临床试验中取得了较好的效果，具有巨大的潜力和优势，但也存在许多问题（包括缺乏可靠的来源及有致瘤风险等）。脊髓损伤复杂的病理过程决定了采用单一治疗手段对此病患者进行治疗难以取得显著的效果。干细胞移植疗法的独特优势使其有可能成为今后治疗脊髓损伤的主导治疗方案。笔者认为，随着干细胞分离、分化诱导及移植技术的不断发展与完善，干细胞移植疗法在治疗脊髓损伤方面的应用前景将越来越广阔。

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