电针与骨髓间充质干细胞移植在脊髓损伤修复及再生中的作用

陈 祥，余资江

(贵阳医学院基础医学院人体解剖学教研室，贵州贵阳550004)

脊髓损伤(spinal cord injury，SCI)后可引起损伤平面以下感觉运动功能丧失，导致患者日常生活不能自理，给家庭和社会带来极大负担。脊髓损伤后的主要病理变化包括大量的神经细胞死亡，轴突退变，弥漫性脱髓鞘，脊髓空洞及胶质瘢痕形成［1］，胶质瘢痕在脊髓损伤后形成并逐渐加剧，抑制脊髓损伤的修复［2］。这些不可逆的病理过程成为临床治疗脊髓损伤中最棘手的问题。随着干细胞科学的飞速发展，研究发现干细胞移植治疗脊髓损伤具有广阔的应用前景。其中骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs)移植治疗脊髓损伤的研究在脊髓损伤模型制作、移植时间、移植方式、移植浓度、联合移植等多方面取得了显著的成就，临床实验在国内外得到大力开展［3］。同时，电针具有穴位和电刺激的双重功效，临床证实通过电针调节细胞因子、神经营养因子、细胞凋亡基因、Nogo蛋白、钙离子等影响因素，对脊髓损伤所造成的运动和感觉功能恢复有肯定的促进作用，并能够改善脊髓损伤引起的各种并发症。因此本文就电针与骨髓间充质干细胞移植在脊髓损伤修复及再生中的作用作一概述。

1 BMSCs移植在脊髓损伤修复及再生中的作用

骨髓间充质干细胞不仅具有可塑性、可移植性，还具有强大的增殖力和免疫原性弱等特点，在一些外界条件的诱导下BMSCs可分化成不同的组织细胞。BMSCs具有多向分化潜能，能诱导分化为神经细胞，从而促进脊髓损伤的修复及再生。研究表明BMSCs移植到脊髓损伤区内可见神经元特异性蛋白(neuron specific enolase，NSE)，移植的 BMSCs能分化为神经元［4］。大鼠 BMSCs在体外可定向诱导分化为神经元样细胞［5］，并且移植的BMSCs在损伤脊髓内可分化为功能性神经元［6］。Ryu等［7］将不同组织的 MSCs移植到脊髓受伤的犬，发现均能促进脊髓损伤后功能的恢复。

BMSCs可通过抗凋亡的相关机制促进脊髓损伤的修复与再生。BMSCs通过减少星形胶质细胞的增生、缩小空洞、抑制Nogo-A以及神经细胞凋亡等机制来减轻脊髓继发性损伤并促进脊髓神经功能的恢复。Gu等［8］研究表明移植后BMSCs可缩小脊髓损伤面积，并促进轴突再生长，从而促进受损脊髓的修复及再生。研究证实BMSCs具有抗凋亡作用，能减轻脊髓继发性损伤［9］。

BMSCs可分泌多种神经生长因子来促进受损的髓鞘和神经纤维恢复。BMSCs含有儿茶酚胺并可释放特异性神经递质及神经营养因子，如神经生长因子(nerve growth factor，NGF)、脑源性神经生长因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)、胶质细胞生长因子(glial growth factor，GGF)等，神经营养因子和神经递质的释放可促进脊髓损伤的修复［10］。卢丽雅等［11］研究发现神经营养素-3(neurotrophin-3，NT-3)基因修饰的BMSCs移植到全横断脊髓损伤的动物模型能促进脊髓损伤区神经纤维的再生，有利于瘫痪后肢的自主活动功能的恢复。而目前研究最为成熟的就是BDNF基因的修饰作用，因为BDNF可以调节神经元的成熟、增殖和分化，可以诱导BMSCs向神经细胞分化。

2 电针在脊髓损伤修复及再生中的作用

2.1 电针调节细胞因子

白细胞介素-1(interleukin-1，IL-1)在脊髓损伤后的病理损伤过程中参与炎性损伤过程。研究发现电针能使脊髓损伤大鼠脊髓IL-1β表达减少，从而减轻脊髓损伤后炎症反应。且电刺激能抑制IL-1α的表达，有利于减轻炎症反应，减少胶质瘢痕形成［12］。

2.2 电针调节Nogo蛋白和胶质酸性纤维蛋白

Nogo对神经突起的生长具有显著的抑制作用。Nogo-A是脊髓轴突生长最关键的一种抑制分子，研究已证实电针治疗对大鼠脊髓损伤后Nogo-A表达具有明显的抑制作用，可促进受损脊髓神经元功能的恢复。胶质酸性纤维蛋白(glial fibrillary acidic protein，GFAP)是星形胶质细胞的特异性标志蛋白，中枢神经系统损伤后，星形胶质细胞反应性增生，突起和胶质丝过度增加，出现表达上调。研究显示GFAP是SCI后脊髓神经纤维再生的重要阻碍因子，电针治疗对GFAP的表达具有明显的抑制作用。卢帆等［13］证实电刺激干预下，GFAP持续表达被抑制，电刺激促进损伤脊髓神经元再生修复和功能恢复，并抑制星形胶质细胞持续反应性增生，减少胶质瘢痕形成。

2.3 电针对脊髓神经营养活性物质的影响

陈虹等［14］探讨电刺激对成年大鼠脊髓损伤后脊髓灰质神经元NGF表达的影响，结果发现脊髓损伤后电刺激诱导损伤区NGF表达，从而创造神经再生的微环境。

2.4 电针对脊髓微循环自由基的影响

脊髓损伤早期治疗的关键是抑制和清除自由基，宋琳等［15］观察电针对脊髓损伤后大鼠氧化应激反应的影响，发现电针能提高急性脊髓损伤模型大鼠SOD、GSH-Px活性及降低MDA含量，从而降低自由基的损害，保护神经细胞，对损伤脊髓的修复有积极的治疗作用。

2.5 电针抑制神经细胞凋亡

细胞凋亡在脊髓继发性损伤中起主导作用，电针在抑制细胞凋亡上具有积极作用。时素华等［16］发现电针可抑制细胞凋亡，减少瘢痕形成，保护神经细胞，对损伤脊髓的修复有积极的治疗作用。近年来研究报道多聚ADP核糖聚合酶-1(PARP-1)参与了脊髓继发性损伤，电针通过抑制PARP-1在大鼠脊髓损伤神经元中表达，抑制神经细胞凋亡而减轻脊髓继发性损伤［17］。

2.6 电针改善神经功能

夹脊电针治疗可以促进脊髓损伤后的神经干细胞增殖，从而发挥神经元及其他功能细胞的修复作用。李兵奎等［18］探讨督脉电针治疗对大鼠脊髓损伤后神经功能恢复的影响，证实督脉电针治疗可有效促进SCI大鼠神经功能恢复。

3 电针与骨髓间充质干细胞的联合应用

电针联合BMSCs移植能减轻脊髓损伤后的炎症反应和神经毒素，抑制二次髓鞘脱失，减少轴突变性和瘢痕形成，促进受损神经元存活和轴突再生，并通过各种可能的机制恢复脊髓功能。电针能促进骨髓间充质干细胞的存活、分化和迁移，联合应用电针与BMSCs移植能更好地促进大鼠受损脊髓的轴突再生和改善其部分活动功能［19］。Yan等［20］在观察电针对大鼠横断脊髓损伤处骨髓间充质干细胞的分化及神经纤维再生的影响，证明电针可以促进BMSCs的分化及在脊髓损伤过程中通过诱导内源性NT-3的表达，促进神经纤维再生，联合应用电针与BMSCs移植能改善部分活动功能。电刺激可以减轻脊髓损伤后的内生性损伤［21］，诱导神经细胞分化及轴突再生并引导轴突向正常的方向生长［22-23］。范东艳等［24］探讨骨髓间充质干细胞移植和直流电刺激对大鼠脊髓损伤的修复作用，发现BMSCs移植联合电刺激能够最大程度地促进SCI修复。电针可在脊髓损伤部位激活细胞的代谢过程，并启动合成和分泌内源性神经营养因子，联合BMSCs移植可以促进脊髓损伤的功能恢复。研究证实电刺激疗法能够显著提高脊髓损伤后移植BMSCs的存活能力及其联合治疗效果［25］。

4 结语

移植培养的BMSCs虽已成功用于修复受损神经，但神经元的低存活率和低分化率有待解决。在BMSCs向神经元定向分化的过程中，通过抑制JAK-STAT3信号通路，可以减少向星形胶质细胞分化的比例，提高神经元分化的比例［26］。此外，尽管一些营养因子，如NT-3和脑源性神经因子已被证实能促进BMSCs生存并诱导分化成神经元，但其在BMSCs内的影响尚不清楚，且神经营养因子不能保持长期效应。脊髓损伤后，来自移植的BMSCs分化后可替代已死亡的神经元和胶质细胞，确切的机制目前尚不清楚。目前大多学者认为电针可以促进移植的BMSCs分化更多的神经元，能激活细胞的代谢过程，并启动和分泌内源性神经因子，进而促进上下行神经纤维再生，移植BMSCs分化的神经元能促进受损脊髓组织轴突再生、突触连接，形成神经网络，连接上下行神经通路，从而恢复受损脊髓的结构和功能。这些都还需要我们不断证实并应用到临床试验。目前单独运用任何一种方法都不可能完全治愈SCI，电针、BMSCs移植在脊髓损伤的修复及再生中均具有显著的疗效，而电针联合BMSCs移植能更好地促进受损脊髓的轴突再生和功能恢复，这也是一种安全有效的新联合疗法。随着对电针和BMSCs的深入研究，电针联合BMSCs移植治疗脊髓损伤将有着广泛的应用前景。

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