人脐带间充质干细胞移植治疗血管性痴呆的研究进展

王毅鹏 金醒昉 (昆明医科大学附属延安医院，云南 昆明 650051)

研究显示〔1〕，在65岁以上的脑卒中患者中，约1/3在3个月内发展为血管性痴呆(VD)。VD是导致老年性痴呆的第2位原因，发病仅次于阿尔茨海默病〔2〕。成年哺乳动物的神经元缺乏再生能力，损伤后修复相当困难，因此该病的治疗成为目前临床工作的难点。人脐带间充质干细胞(hUCMSCs)是一种来源广泛、再生能力强、有较强分化潜能、免疫原性低的干细胞，近年来已经进行了很多基础和临床研究，并将人脐带间充质干细胞用于治疗VD，取得了一定的成果。本文就其在VD治疗中的研究近况做一综述。

1 HUCMSCs的来源和优势

1.1HUCMSCs的来源 脐带是连接胎儿与胎盘的条索状组织，其表面有羊膜覆盖呈灰白色，脐带中央有一条脐静脉两条脐动脉。血管周围为含水量丰富来自胚外中胚层的胶样胚胎结缔组织，称为华通胶。脐带中富含造血、间充质、神经及内皮等多种干/祖细胞〔3〕。HUCMSCs有广义和狭义之分，广义的HUCMSCs是指脐带及其附属组织的间充质干细胞，来源有4种:①华通胶〔4，5〕;②脐带血〔6〕;③脐血管周围组织;④脐静脉血管内皮下组织〔7，8〕。狭义的HUCMSCs仅指来源于华通胶的间充质干细胞。本文所提到HUCMSCs如无特别说明，均指广义的HUCMSCs。

1.2HUCMSCs的优势 HUCMSCs在于:①脐带为分娩后的废弃物，取材方便，来源广泛，对新生儿及产妇均无任何痛苦及不良作用，伦理学争议少。②HUCMSCs不表达或低表达组织相容性标记，免疫原性低，异体移植无免疫排斥反应或反应较弱，适宜于不同个体之问的移植。③HUCMSCs含量丰富，原代培养即可获取大量细胞，其分化潜能介于胚胎干细胞和成体干细胞之间，既不会发生自发分化又不会无限增殖而形成畸胎瘤，又易于分化为3个胚层衍生的多种成熟细胞。④与骨髓间充质干细胞相比，不会随着传代次数增加和机体年龄增长导致增殖能力和分化能力降低〔8〕。增殖力强，转染效率高，能稳定表达外源性基因，可作为基因治疗的载体〔9〕。⑤易于分离，纯度高，相对纯净，扩增时培养体系能统一，便于质控。与干细胞输注相关的病毒和病原微生物感染率远低于骨髓移植，易于长期保存。⑥HUCMSCs具有跨胚层向多组织细胞分化的潜能和自我更新的高增殖潜能，有向神经细胞、心肌细胞、成骨细胞等分化的能力使其拥有广泛的临床应用前景，为神经系统疾病、心血管疾病和骨缺损等的治疗带来新的希望〔10，11〕。

2 HUCMSCs培养鉴定

间充质干细胞鉴定的标准是由2005年国际细胞治疗协会规定的〔12〕:①在标准培养条件下黏附于塑料制品生长;②表达CD105，CD73 和 CD90;不表达 CD45，CD34，CD14(或 CD11b)，CD79a(或CD19)，也不表达主要组织相容性抗原HLA-DR;③在体外培养能分化成为骨细胞、软骨细胞和脂肪细胞。

3 治疗VD的实验研究

VD是由脑血管因素导致脑组织损害引起的痴呆综合征，其确切发病机制尚不明确。近年研究提示细胞凋亡可能是VD发生、发展的重要原因之一〔13〕。海马是大脑边缘系统的重要组成部分，其CA1区与人类学习记忆关系密切，具有对缺血的选择易损伤性〔14〕，而持续性脑血流量下降可直接导致神经细胞凋亡。罗永坚等〔15〕研究显示VD模型组大鼠海马CA1区在造模后1 w即出现神经元凋亡，到第2周达高峰，至第3周仍有大量神经元凋亡。张丽香等〔16〕研究结果与上述结果相一致。周毅等〔17〕研究显示VD模型组大鼠造模后2、4、8 w海马区细胞凋亡率显著高于对照组，4 w后大鼠海马细胞凋亡比例有所下降，但仍显著高于对照组。治疗组大鼠静脉输注脐血间充质干细胞后大鼠脑海马凋亡细胞的比例发现有明显降低。治疗组相比于VD模型组大鼠海马细胞核固缩，线粒体肿胀，轴突水肿、变性、脱髓鞘等病理改变亦明显减轻，提示治疗组输注间充质干细胞后大鼠脑海马神经细胞凋亡明显减轻。实验结果亦显示治疗组的大鼠主动回避反应比例显著高于VD模型组，提示治疗组学习记忆能力较模型组有较明显的改善。

胆碱能神经系统是构成学习记忆的主要通路，海马乙酰胆碱(Ach)含量的持续降低，可能也是VD发生、发展的重要原因之一。Garofalo等〔18〕研究表明，在VD的发病过程中脑组织神经递质明显减少，尤其是大脑皮层的Ach及单胺类递质与VD的智力下降密切相关。杨炯炯等〔19〕研究发现痴呆患者的认知功能受损程度和乙酰胆碱酯酶(AchE)的活性相对增高及Ach合成减少呈正相关。Meck等〔20〕研究发现VD大鼠造模后海马组织Ach的释放量较对照明显下降，并且降低程度与其记忆功能的降低程度呈正相关。Tayebati等〔21〕研究发现通过抑制海马区Ach的分解增加海马组织Ach的含量，结果VD模型大鼠海马组织神经递质的传递功能得到加强，VD模型大鼠学习能力较对照组有明显改善。向静等〔22〕研究表明:VD大鼠模型组AchE活性及Ach含量较对照组明显降低，治疗组进行脐血干细胞移植后，不仅胆碱能系统功能有明显改售，而且主动回避反应比例亦有明显提高，提示脐血干细胞移植可抑制慢性前脑缺血对行为认知功能的损害，显著提高大鼠的学习记忆能力。

HUCMSCs的以下功能也可能是治疗VD的机制之一:①向神经细胞及血管内皮细胞的分化作用。李莹等〔23〕研究还发现采用BrdU标记的人脐带血干细胞定向移植入VD大鼠模型脑组织可以存活。注射周围区域的大鼠脑内生长相关蛋白阳性细胞显著增加，证实人脐血干细胞可以在大鼠脑内生长、发育和再生，并有可能刺激移植周围区域内源性神经干细胞分化或突触再生。②促血管新生的作用。Liao等〔24〕发现移植脐带间充质细胞到大鼠脑梗死模型中具有通过血管新生来促进大鼠神经功能恢复的功能。③神经营养因子的分泌。HUCMSCs能表达神经营养因子VEGF、GDNF、BDNF等，可以为受损神经再生提供营养因子〔24，25〕，而VEGF和GDNF等可直接对神经元发挥神经营养或神经保护作用。④抗炎作用。还有研究发现HUCMSCs移植入脑出血大鼠模型脑组织内可抑制炎症反应、促进血管再生，从而促进神经功能的恢复〔26〕。

4 存在的问题及展望

利用脐带间充质干细胞移植治疗血管性痴呆还需解决很多关键问题，主要包括:①需将脐带间充质干细胞的取材、分离、培养和鉴定方法等标准化，研发新的试剂、鉴定表型标志和建立统一的原始细胞质控标准，从而加速间充质干细胞的研究。②目前的方法分离到的HUCMSCs并不是单一的细胞成分，没有特异性表型，是一群具有不同特征的混合细胞，需进一步研究如何从混合细胞群中纯化。③HUCMSCs移植治疗VD的动物模型能否获得长期的功能恢复。④静脉输注的HUCMSCs具体是如何透过血脑屏障的机制并不清楚，移植后的间充质干细胞迁移机制需要进一步明确。⑤HUCMSCs移植入体内受哪些因素调控及具体的调控机制。⑥移植后的间充质干细胞增殖、分化、迁移和重塑的离子通路、信号传导问题。⑦移植间充质干细胞的存活与周围神经细胞是否有突触联系，能否合成相关的神经递质。⑧目前用于治疗VD的脐带组织来源的间充质干细胞的主要来源为脐血干细胞，且全部为动物实验，未见有脐带间华通胶充质干细胞用于治疗VD的动物实验或者临床研究报道。

随着脐带间充质干细胞的培养和提取技术的不断进步，脐带间充质干细胞的应用和发展将会为VD等神经系统疾病的治疗开辟新的天地。

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