间充质干细胞移植治疗帕金森病的研究进展

王　晶　单立冬　赵红如

间充质干细胞移植治疗帕金森病的研究进展

王晶单立冬赵红如

帕金森病（PD）是一种以静止性震颤、肌强直、运动迟缓为主要症状，常见于中老年的慢性进行性神经系统退行性疾病，多样化的治疗途径，如针对DA和其它神经递质系统的新型药物、神经营养因子、基因疗法及干细胞治疗等［1，2］均有缓解疾病的潜力。由于DA能神经元丢失部位较集中，PD特别适合细胞和基因治疗。研究表明不同来源的干细胞［3，4］、诱导多能干细胞［5］在一定的培养条件下均能向DA能神经元分化。大多数干细胞治疗PD动物模型的实验研究均基于DA能神经元干细胞可以发展为替代病变的神经元［3，6］，但较多研究表明间充质干细胞（MSCs）也能保护和刺激受损DA能神经元细胞［7，8］。本文阐述MSCs的特性及其在PD模型治疗中的作用机制。

1　间充质干细胞的特性

MSCs是一类多能干细胞，源于发育早期的中胚层和外胚层。主要存在于结缔组织和器官间质中，以骨髓组织中含量最为丰富。该细胞具有如下特性：（1）自我更新和多向分化潜能 在一定培养条件下，MSCs除具有分化为中胚层细胞潜能外，还可以突破胚系壁垒，跨系分化为神经元样细胞和星形胶质细胞等。MSCs连续传代培养和冷冻保存后仍具有多向分化潜能及干细胞特性。（2） MSCs组织来源丰富、取材方便、易进行体外扩增、供者来源几乎无限制性，不涉及相关的伦理问题。（3）低免疫原性能够逃避受者免疫系统反应，并能够诱导外周免疫耐受。（4）MSCs能够迁移。在损伤脑研究中发现MSCs能迁移到损伤处［9］。（5）MSCs致瘤率较低。（6）MSCs体外基因转染率高，并能稳定高效表达外源基因等优点。

2　MSCs治疗PD模型的研究

2.1MSCs移植治疗PD 大量PD动物模型实验已经证实MSCs可以保护DA能神经元，重要的是可以促进神经元的再生［8，10］。LiY［11］是第一位证实移植BMSCs至MPTP诱导的PD大鼠模型后行为恢复。而在6-OHDA诱导的DA神经元丢失后，也可以观察到移植的BMSCs生存能力和迁移明显增加。Offen等［12］将BMSCs诱导为能表达DA能神经元标记的细胞，并将其移植至6-OHDA诱导的PD模型中，大多数移植的细胞能在纹状体内存活，表达酪氨酸羟化酶（TH）增加，促进动物行为恢复。Delcroix等［13］用DA诱导的人MSCs亚群结合药物活性微载体移植至PD大鼠内，能够保护和修复黑质纹状体通路并促进行为康复。

2.2MSCs作为载体在治疗PD的潜能 由于神经营养因子不能通过血脑屏障，向脑内移植MSCs能稳定存活并分泌所需神经营养因子的细胞，将使临床应用MSCs治疗PD成为可能。MSCs体外基因转染率高，并能稳定高效表达外源基因等优点，因此是体外基因治疗的一个理想的载体。虽然移植MSCs能明显改善PD动物模型的运动功能障碍，但其功效和生存力有限。近几年基因修饰和转导MSCs治疗PD研究得到广泛关注。大量研究［14］证明通过MSCs传递生长因子的蛋白或基因能有效的保护PD动物的DA能神经元，特别是神经胶质细胞源性神经营养因子和神经秩蛋白。Teresa等［14］研究脑源性神经营养因子转导的MSCs移植至PD的大鼠模型中的作用，经移植后6-OHDA诱导损伤的大鼠移植邻近区TH阳性细胞数明显增加，TH免疫荧光染色发现GDNF转导的BMSCs 在DA变性坏死的纹状体内能诱导显著的营养效应，提示移植细胞可能分泌神经营养因子能使残余的多巴胺能神经末梢芽生。Shi等［15］把TH和GDNF转染的BMSCs分别移植至6-OHDA 损伤的大鼠脑内，均明显减少阿朴吗啡诱导的大鼠旋转行为。与未修饰的BMSCs比较，神经生长因子修饰的BMSCs对PD鼠的行为恢复有更明显效果。

3　MSCs移植治疗PD可能的潜在机制

3.1MSCs旁分泌因子对神经元的保护和修复 MSCs能分泌一系列的生长因子、神经营养因子和细胞因子［16］。将人MSCs分别移植至大鼠脑内，发现移植的MSCs可刺激内源性神经营养因子的表达增加［17］。Shintani等［18］发现MSCs的条件培养基也能明显减少6-OHDA损伤的DA神经元死亡。此外，有研究显示移植入PD模型脑中的MSCs可分化为神经胶质细胞并促进GDNF的分泌，从而减轻6-OHDA的神经毒性［19］。

3.2MSCs与宿主细胞的相互作用 除了对宿主DA神经元的作用外，移植的MSCs分泌的营养因子能作用内源性的神经干细胞，胶质细胞和血管，促进神经组织修复和功能康复。体外研究显示MSCs能发出促进神经干细胞和小胶质细胞分化的信号，并能促进宿主自身的神经干细胞的增殖和迁移［20］。Cova等［20］将人MSCs移植至6-OHDA损伤的纹状体，增强脑室下区的神经再生，推测移植的MSCs与内源性神经干细胞的相互作用对于DA神经元的修复至关重要。除此以外，Park等［21］认为MSCs移植至PD模型可促进脑室下区和黑质纹状体的神经再生，增加神经干细胞向DA神经元的分化，由此推测移植的MSCs对内生性神经干细胞很可能通过分泌皮生长因子与其在脑室下区的受体起作用。

3.3旁分泌因子的抗凋亡作用 缺血和受损伤的大脑，在移植BMSCs后细胞凋亡减少和神经元的存活率增加，细胞增殖能力加强。给予蛋白酶体抑制剂MG-13导致DA神经元进行性丢失，而移植人MSCs明显缓解TH阳性细胞的减少和capase-3活性降低［22］。此外，有研究者发现MSCs对6-OHDA的神经保护作用部分是通过SDF-1的抗凋亡作用介导。

3.4MSCs免疫调节及抗炎作用机制 炎症和小胶质细胞增殖是PD发病机制之一，研究表明激活的小胶质细胞出现在PD的早期且与DA的降解有关，且促炎性因子水平升高。而MSCs在免疫系统有双重作用，既可抑制免疫又可激活免疫反应，同种异体MSCs移植至大鼠PD模型引起细胞免疫应答；另一方面，其可对免疫细胞产生广泛的抑制作用。细胞间的相互接触可促使具有不同免疫调节作用的因子释放，包括白介素6、肿瘤坏死因子、前列腺素、肝细胞生长因子、巨噬细胞集落刺激因子、吲哚胺2、3加双氧酶等［23］。通过合成IL-1受体拮抗剂，分泌抗TNF刺激基因/蛋白6，释放PGE2发挥抗炎作用。

3.5转分化与融合机制 大多数MSCs诱导方案利用不同的化学合成物、生长因子及信号分子，通过与小胶质细胞、神经元或神经干细胞、星形胶质细胞共培养，促进MSCs分化为神经元细胞。某些特定基因（如BDNF）过表达也可促进MSCs的转分化。然而关于移植MSCs后转分化为神经元的潜力有待进一步评估。体内研究MSCs分化神经细胞的能力，经过迁移分化，所观察的源自MSCs分化的数量和胶质细胞相当少，不足以修复一个损伤的组织结构［24］。也有研究表明MSCs能与宿主神经细胞发生少见细胞融合的作用［25］。故认为转分化或MSCs与宿主神经元融合可能是诱导功能恢复的次要因素。

4　MSCs临床应用面临的问题与展望

尽管MSCs越来越受到人们重视，但将其广泛用于临床PD患者的治疗仍有许多问题亟待解决。（1）MSCs虽取材方便、来源广、免疫原性弱等方面优于神经干细胞，可自体移植避免免疫排斥反应，但是目前掌握的研究资料不多，尚无充分的证据表明其是更理想的种子细胞。且移植的MSCs存活时间较短，未来的策略旨在通过针对凋亡通路提高体内MSCs存活能力及持续分泌神经营养因子水平。（2）MSCs是细胞靶向治疗PD的最佳载体。MSCs能透过血脑屏障并倾向性迁移至损伤部位，基因修饰治疗仍在研究中，应选择合适的移植方法并保证MSCs良好的迁移能力。（3）选择合适的移植方案以保证临床收益最大，需要考虑的因素包括移植细胞的保存方式、移植数量、靶点选择、免疫抑制剂的应用及其疗效等，这些均有待于进一步研究。

此外，精确的生物安全性和有效性的研究是焦点。在考虑利用基因方法改造的MSCs时存在生物安全问题，携带神经营养因子或其他因子的基因载体随机整合冒有插入整合的风险。然而非病毒载体及目标基因传递的快速发展能解决这个安全问题。另一方面治疗时间窗对于神经退行性病变的患者是非常重要的，在今后研究中需要确定。总之，移植MSCs或经基因修饰的MSCs对PD治疗有较大帮助，但其作用机制仍需更深入研究。

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215000 苏州大学第一附属医院神经内科