骨髓间充质干细胞及其在缺血性脑血管病中的研究进展

刘勇

德阳市人民医院 四川德阳 618000

骨髓间充质干细胞及其在缺血性脑血管病中的研究进展

刘勇

德阳市人民医院 四川德阳 618000

骨髓间充质干细胞具有自我更新、多向分化潜能的特点以及在移植过程中取材方便、免疫排斥反应弱等优势，现已成为移植治疗疾病的首选种子细胞之一。缺血性脑血管疾病已成为神经病学研究的热点之一。探索研究骨髓间充质干细胞移植治疗缺血性脑血管病成为新型的治疗手段，本文现对骨髓间充质干细胞生物学特点及其在缺血性脑血管病中的研究进展做一综述。

骨髓间充质干细胞;脑血管病

1、骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cell，BMSCs)的生物学特性骨髓间充质干细胞是常用于组织工程研究的种子细胞，Friedenstein［1］等1968年首先通过体外培养发现在骨髓中能分离出具有多向分化能力的祖细胞。1991年Caplan［2］将骨髓进行分离、体外扩增并把其中具有粘附于培养皿表面，在体外能高度扩增，多向分化的细胞群命名为骨髓间充质干细胞。直到1999年Pittenger在Science杂志上统一将骨髓间充质干细胞(BMSCs)作为正式的命名。目前骨髓间充质干细胞可概括为，来源于间充质，主要存在于全身结缔组织和器官间质中，以骨髓中含量最为丰富，具有自我更新和多向分化能力的非造血细胞来源的细胞亚群，它们可以在体外扩增，在体外诱导后可分化为软骨细胞、脂肪细胞、神经样细胞、支持造血干细胞的基质等［3］。BMSCs体外培养成梭形的纤维样细胞，并贴壁生长，可以传代培养，一般传3至4代时可大部分去除其它杂细胞得到纯化、均一的骨髓间充质干细胞。BMSCs表达多种表面标志物，特异性的表面标志物以作为鉴定BMSCs的依据，但目前并未发现其独特的表面标记物。BMSCs主要的阳性标志物包括，CD29、CD105、CD44、CD90，主要的阴性标志物包括，CD34、CD38、CD45等［4］。通常可选择几种特定的阳性标志物和阴性标志物组合来进行细胞的纯度鉴定。骨髓间充质干细胞作为移植治疗各种疾病的种子细胞之一。具有以下多种优点:取材方便，安全，不涉及伦理道德争议;体外扩增方便，易于纯化，多次传代后均一性好;移植后免疫排斥反应弱，可进行自体、异体移植等。因此，BMSCs成为组织工程最具有前景的种子细胞之一。

2、骨髓间充质干细胞在缺血性脑血管病中的研究动物模型研究中干细胞移植的途径与时机，移植途径可包括静脉、动脉、侧脑室以及立体定向靶点移植等手段，然后可通过荧光示踪的方法观察移植细胞是否到达病灶部位。不同的移植途径有各自的优缺点:经动静脉移植创伤相对较小，可行性较好，但是需要的细胞数量较多，有可能形成栓塞的风险;经侧脑室有利于细胞的迁移到大脑病灶部位，提高疗效，但手术的损伤较大，需要的干细胞量也较多;采用立体定向病变局部移植相对需要的细胞量少，而且移植细胞在局部就可以发挥作用，但创伤相对较大不利于干细胞的存活，且有可能加重脑水肿，技术的要求也较高。脑缺血后干细胞移植治疗时机的选择目前并无定论，干细胞移植治疗的时间从1天至1个月均有报道，大多研究选择在脑缺血一天后进行，也有分别选择在造模后7天和30天进行。在造模后1天和7天进行干细胞移植治疗可明显改善动物损害的神经功能，在30天进行移植治疗未发现能改善动物损害的神经功能，表明脑缺血损伤后进行干细胞移植治疗的时机应该在急性期或是亚急性期进行。有报道称［5］，在脑缺血后30天进行干细胞移植治疗也可改善缺损的神经功能，表明在脑缺血疾病的慢性期进行干细胞移植同样具有治疗效果。有人认为在脑卒中发作3h(治疗时间窗)以内采用抗凝治疗，24～72h内行干细胞移植治疗。移植时间的选择与脑缺血的病情轻重，患者年龄、性别等个体情况有密切关系，何时为最佳时机，还有待进一步研究。

移植的细胞数量以及移植后示踪，在大鼠脑缺血模型中大多数研究选择(2－6)X106个/只进行细胞移植，移植细胞的合适浓度并没有明确的定论，过高可能引起栓塞的风险，过低达不到治疗作用。各种移植途径最为安全有效的细胞浓度还需要进一步研究来明确。对移植干细胞的示踪研究，目前大多采用移植前预先标记培养的干细胞，移植后在特定时间点取组织检测特异性标记鉴定移植来源的干细胞。骨髓间充质干细胞的示踪技术众多，主要有同位素示踪法、抗原标记法、荧光蛋白标记法、荧光染料标记法、核磁共振对比增强剂标记法、Lac－Z基因标记法、Y染色体标记法。每一种方法都有其优缺点，选择的标记方法应具有特异性强、灵敏度高、对细胞或机体影响小、标记和检测方法简单易行、标记时间合适等特点［6］。

2.3 骨髓间充质干细胞移植治疗缺血性脑血管病的可能机制神经元功能的改善必定有神经元回路结构的重建作为基础，神经元轴突的再生对于神经功能的恢复十分重要。目前BMSCs移植促进缺损神经元功能恢复的机制并未明确。认为可能的机制主要有两方面:一方面认为干细胞分泌细胞因子促进血管形成，轴突再生，炎症反应调节。在动物脑缺血模型研究中，BMSCs可诱导血管再生，营养脑神经并促进神经轴突的生长。在炎症反应中，L－选择素对中性粒细胞和单核细胞的活化和聚集起主要作用，而E－选择素对白细与血管内皮细胞的黏附起补充作用。刘楠［7］等人研究发现大鼠脑缺血后经侧脑室注射重组人IL－10，IL－10可抑制L－选择素和E－选择素的表达，可以减轻缺血大脑炎性浸润，缩小梗死灶体积，减少神经细胞死亡，后来研究者还发现在大鼠脑缺血模型中通过BMSCs移植治疗后移植细胞可以迁移到缺血灶并在中枢神经系统中存活，并促进缺血脑组织中IL－10和TNF－α的生成，减少神经元的损害。另一方面认为间充质干细胞直接分化为神经元细胞或激活内源性神经干细胞替代缺失的神经元并且与周围细胞建立联系，促进神经功能的恢复。大量的研究证明成年动物体内存在神经干细胞，这一发现预示着成年动物脑损伤后可能具有自我修复的潜能。研究表明［8］在动物脑缺血模型中，利用BMSCs进行移植治疗后可促进神经功能的恢复，同时发现移植的干细胞分布在脑损伤局部并可表达神经元表面标志，神经元特异核蛋白和星形胶质细胞酸性蛋白，因此可推测BMSCs移植后，可在局部脑缺血微环境刺激下，直接分化为神经元细胞或可以激活内源性神经干细胞替代缺失的神经元并且与周围细胞建立联系，促进神经功能的恢复。但是移植的干细胞分化为神经元后是否有功能仍然存在争议。

3、展望BMSCs用于脑缺血后神经功能康复治疗的研究具有十分重大的意义，但是如果要普及用于人体的治疗仍涉及到许多问题要解决。BMSCs移植治疗缺血性脑卒中的移植途径、移植时间以及移植细胞浓度，临床患者的适应症禁忌症(包括年龄、病情严重程度等)等多个方面仍存在着较大争议。虽然目前的动物实验没有发现BMSCs移植导致的严重并发症，但BMSC移植治疗疾病的安全性与毒理性的指标仍需要进行长期试验追踪来明确。BMSCs移植尽管仍存在诸多有待解决的问题，但是我们相信随着研究的深入，BMSCs移植必将成为治疗缺血性脑血管病及各种难治性神经系统疾病的有效手段。

［1］Friedenstein AJ，Petrakova KV，Kurolesova AI，et al.Heterotopic of bonemarrow analysis of precursor cells for osteogenic and hematopoietic tissues［J］.Transplantation，1968，6(2):230－247.

［2］Caplan AI.Mesenchymal stem cells［J］.JOrthop Res，1991，9(5): 641－650.

［3］Pittenger MF，Mackay AM，Beck SC，etal.Multilineage potential of adult human mesenchymal stem cells［J］.Science，1999，284(5411): 143－147.

［4］Wei L，Fraser JL，Lu ZY，et al.Transplantation of hypoxia preconditioned bonemarrow mesenchymal stem cells enhances angiogenesis and neurogenesis after cerebral ischemia in rats［J］.Neurobiol Dis，2012，46(3):635－645.

［5］Shen LH，Li Y，Chen J，etal.Therapeutic benefitofbonemarrow stromal cells administered 1 month after stroke.JCereb Blood Flow Metab 2007，27(1):6－13.

［6］孙江森，李彪，龚跃昆.骨髓间充质干细胞标记及示踪技术的研究与进展［J］.中国组织工程研究，2012，16(6):1107－1110.

［7］杜厚伟，刘楠，吴志华等.白介素10抑制大鼠脑缺血再灌注E、L－选择素表达的研究［J］.中华医学杂志，2009，89(1):59－62.

［8］Li Y，Chopp M，Chen J，etal.Intrastriatal transplantation ofbonemarrow nonhematopoietic cells improves functional recovery after stroke in adultmice.JCereb Blood Flow Metab 2000，20(9):1311－1319.

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1009－6019(2014)10－0320－02