神经干细胞移植治疗神经退行性疾病的研究进展

龚 亮，陈秀生，彭红波，丁 嵬

(1. 解放军第458医院，广东 广州 510602；2. 南方医科大学何贤纪念医院，广东 广州 511400)



神经干细胞移植治疗神经退行性疾病的研究进展

龚 亮1，陈秀生1，彭红波2，丁 嵬1

(1. 解放军第458医院，广东 广州 510602；2. 南方医科大学何贤纪念医院，广东 广州 511400)

神经干细胞；神经退行性疾病；移植

干细胞是指具有自我更新及多向分化潜能的未分化或低分化细胞，能够不断分裂增殖，并在一定条件下分化成多种功能细胞和组织[1]。传统观点认为，神经细胞不可再生，神经损伤很难恢复。1992年，Reynolds等[2]首次证实了神经干细胞(neural stem cells，NSCs)的存在，提出神经干细胞的概念，此后兴起了“如何以干细胞取代损伤和变性的脑组织”的研究热潮，成为很多无法治愈的神经系统疾病，尤其是神经系统退行性疾病的新希望。现将神经干细胞移植治疗帕金森病、老年性痴呆、肌萎缩性侧索硬化症、亨廷顿氏病四大常见神经退行性疾病的国内外相关研究情况综述如下。

1 神经干细胞移植对帕金森病的治疗研究

帕金森病(Parkinson’s Oisease，PD)是一种缓慢发展的选择性中脑黑质多巴胺能神经元变性缺失和纹状体多巴胺含量减少的神经系统退行性疾病[3],是中老年常见的运动障碍性疾病之一。患者表现为震颤、肌肉强直、运动迟缓与体位平衡障碍等症状，目前尚无行之有效的根治方案，随着我国人口的老龄化，这一类疾病将会越来越多。

传统的帕金森病治疗方法主要有药物治疗和手术治疗。药物治疗包括目前常用的多巴胺替代药——左旋多巴制剂，以及作为辅助药物的多巴胺受体激动剂、铁螯合剂、抗氧化剂等。但目前的药物治疗方法会产生不良反应且仅能部分改善其早期症状，并不能阻碍疾病的进展[4-5]。传统的手术治疗主要代表为脑立体定向毁损术或苍白球毁损术+丘脑Vim核毁损术，但其创伤面积较大，适应证局限且远期效果难保证。另外一种外科治疗方法是结合立体定向技术将电极植入脑内，通过高频电流进行深部脑刺激，其疗效较好且不破坏脑组织，但会出现构语障碍和感觉异常等不良反应，远期效果同样不能确定，并且其高昂的费用亦不被一般患者家庭所接受[6]。而神经干细胞的发现为发展潜在的新疗法埋下希望。

目前应用于帕金森移植治疗研究最鼓舞人心的案例来自于 Kefalopoulou等[7]所报道的2个病例。2例患者接受了人类胚胎腹侧中脑组织的纹状体移植作为帕金森病的恢复性治疗，该组织富含多巴胺能神经母细胞。为评估这些移植物的长期效果，分别在移植后15和18年进行临床评估，采用UPDRS量表评估运动功能以及运动并发症。术后1年运动功能逐步改善，并维持至移植后18年，而这2例患者已经终止了并且保持无任何的多巴胺能药物治疗。上述案例表明多巴胺能细胞移植可为帕金森病患者提供极长期的症状性缓解。美国西北大学另两名学者在2月份杂志中对该文进行了评论，称该病例报道是在现有的领域内细胞移植数据中是“重要但是反常的”[8]，然而该报道也对未来干细胞源性细胞移植有潜在意义。报道证实了丧失功能的多巴胺能细胞可被新的神经元代替，并支配纹状体，释放多巴胺。他们认为，该2例患者在长期的随访中可保持运动功能无恶化或仅有轻微恶化，这可能归功于治疗的延缓疾病进展或神经保护作用。Yoon 等[9]将人脑来源的神经干细胞及人牙乳头来源的干细胞分别移植入PD大鼠黑质，牙乳头来源干细胞组所有大鼠均于2周后死于肿瘤，人脑来源神经干细胞组显示出很好兼容性，部分植入细胞在受损部位定植，分化为多巴胺能神经元，不发生免疫排斥。后续实验显示，在第6周的时候检测到多巴胺的分泌显著性增加[10]。张晓英[11]取12周人胚胎脑组织体外培养扩增，计数5×106～2×107制作成混悬液4～6 mL，通过腰穿、颈动脉注射途径植入30例帕金森病患者体内，1次/周，共3次。发现2周龄胚胎培养的神经干细胞可在体外稳定扩增，并且具有分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞的能力。通过随访发现神经干细胞移植能有效控制帕金森病病理进程、恢复受损脑功能，改善患者的神经功能，无明显并发症。2012年，由我国卫生部教育司组织，中国医药生物技术协会承担的“干细胞临床应用安全性评估”，检索中外数据库2012年10月之前发表的关于干细胞临床研究的中英文文献，以严格标准筛选纳入的74篇(神经干细胞纳入7篇)分析显示：神经干细胞移植多见于神经系统疾病，未发现严重不良反应，无致瘤性报道[12]。

2 神经干细胞移植对阿尔兹海默症的治疗研究

阿尔兹海默症(Alzheimer’s disease ，AD)，俗称老年性痴呆，表现为记忆缺失，渐进性的认知障碍，以及神经损伤。AD的病因及发病机制尚未阐明，特征性病理改变为β淀粉样蛋白沉积形成的细胞外老年斑和tau蛋白过度磷酸化形成的神经细胞内神经原纤维缠结，以及神经元丢失伴胶质细胞增生等[13-14]，是多发与老年人的毁灭性神经系统疾病，目前尚无有效的治疗方法。

在临床上，常常使用乙酰胆碱酯酶抑制剂来增强胆碱能神经元缺失带来的功能性病变，但是，该治疗方案也只是用于暂时的功能改善，并无法从根本上改变病变的进程[15]。神经干细胞被认为能够替换缺损神经组织，并能诱导内源性神经组织重建[16-17]。Lee等[18]尝试将人来源的神经干细胞移植进AD小鼠模型体内，并于移植后第7周检测到其定植、迁移及分化相关指标，其部分疾病表现，比如空间记忆能力、运动协调能力，相对于对照组得到一定程度的改善，并且减少了β淀粉样蛋白沉积及抑制tau蛋白过度磷酸化，遗憾的是其长期认知能力改善效果并不明显。Ager等[19]的研究却显示不一样的结果。其研究显示移植入的人源性神经干细胞对两种AD小鼠转基因模型的认知障碍及空间记忆能力均有改善作用，但是β淀粉样蛋白沉积及tau蛋白过度磷酸化并未有显著性改善，猜测可能和移植时机有联系。Kim等[20]的研究显示，移植的时机会对治疗效果产生重要影响。他们将神经干细胞分别移植入13周龄及15周龄的AD模型小鼠：Tg2576模型小鼠[21]，并于2个月后分别检测其学习及记忆能力、β淀粉样蛋白沉积、tau蛋白过度磷酸化情况，结果和对照组相比，13周龄模型鼠各项相关指标改善明显，然而15周龄的和对照组相比没有显著性差异。这提示移植时机对治疗效果有影响，越早期移植治疗效果越明显。Blurton-Jones等[22]认为移植的神经干细胞通过分泌神经营养因子，如脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)，改变病变位置微环境，发挥一定治疗作用。

3 神经干细胞移植对萎缩性脊髓侧索硬化症的治疗研究

肌萎缩性脊髓侧索硬化症(Amyotrophic lateral sclerosis，ALS)，也称为卢·格里克症(Lou Gehrig’s disease)、渐冻人症，是一种致命的神经退行性疾病[23]。病变累及脑与脊髓上下行运动神经元，导致肌肉无力、萎缩，言语、吞咽、呼吸功能障碍的迟发性神经变性疾病[24]，这种疾病极少如老年性痴呆般影响患者的高级神经活动，大多数晚期患者思维、记忆、人格和智力与发病前无异。

此病尚无行之有效的治疗方式，目前多采用药物治疗及相应的辅助治疗，但也无力回天，患者生存质量日益下降，大多数在诊断后5年内死亡[25]。因此，临床工作者及患者寄希望于能够利用干细胞治疗开发新的治疗方式。

大量的研究也证实神经干细胞在ALS的治疗上具有潜在的治疗效果。一项针对神经干细胞治疗ALS的Meta分析结果显示，将神经干细胞(人源或鼠源)移植入SOD1(G93A)ALS小鼠模型，疾病进程得到一定的延缓，存活时间较对照组延长。研究者认为这是由于移植的神经干细胞分泌的神经营养因子维持神经功能，并且抑制神经胶质形成及炎症发生[26]。美国的一项正在进行的临床实验分别往12例ALS患者脊柱内注射神经干细胞，临床评估显示在注射后的第6个月到第18个月，疾病恶化明显延缓，安全性也有所保障,后续研究仍在进行[27-30]。2014年，该团队对椎管移植神经干细胞的患者进行跟踪研究报道，利用FISH、IHC及qPCR等对移植细胞存活状态进行检测，结果显示部分移植的细胞分化成神经元，并有部分仍保留其干细胞表型；直至移植后2.5年，仍检测到有移植的细胞存活[26，31]。吉林大学中日联谊医院内分泌科利用神经干细胞移植治疗肌萎缩脊髓侧索硬化症，第一阶段给予静脉输注胚胎神经干细胞30 mL(5 000万U)及胚胎多潜能干细胞30 mL(5 000万U)，每次间隔3 d，15 d为1个疗程；第二阶段给予椎管鞘内注射胚胎神经干细胞1 000万IU、2 000万IU。每次间隔5～7 d，共注射3次。结果患者干细胞移植顺利，吞咽功能和四肢肌力改善[32]。

4 神经干细胞移植对亨廷顿氏病的治疗研究

亨廷顿氏病(Huntington disease，HD)是一种致命性的神经退行性疾病，表现为伴随着脑细胞的损伤，患者运动、认知及行为能力的下降。此病多发于35～45岁的“黄金时期”。现有的治疗手段无法改变疾病的进程，大多数患者最后往往死于严重的脑萎缩导致的死亡[33-34]。新的治疗方法亟待开发。

21世纪初，有研究者将流产胎儿的脑细胞移植给HD患者，跟踪研究显示，移植的外源细胞在患者脑损伤区域存活并检测到分化[35]，患者的运动能力及认知能力也得到提升[36]。Rossignol等[37]将人流产胎儿端脑分离的神经干细胞移植如HD大鼠模型，结果显示，相较于空白对照组，实验组的运动能力得到提升，细胞损伤情况有所好转。免疫组化的结果也提示，细胞定植并分化为星形胶质细胞和氨基丁酸(GABA)能神经元。作者认为该结果得益于移植细胞分泌的脑源性神经营养因子(BDNF)发挥的神经保护作用。神经干细胞移植治疗另外一份联合运用神经干细胞和骨髓间充质干细胞的研究显示，联合运用神经干细胞和骨髓间充质干细胞的HD大鼠，症状的改善比单纯应用更显著，并且持续的时间更长，并认为这是因为骨髓间充质干细胞的存在塑造了一个适合神经干细胞定植的微环境，更适宜神经干细胞存活并发挥作用[38]。这为后面的研究提供一个不一样的思路。

5 展 望

再生医学是当今国际的研究热点，被定义为运用某些材料，比如干细胞或生物制剂，从根本上修复受损组织或系统，恢复其完整功能[39]，这为很多以前认为难治或不可治的疾病带来希望。

神经退行性疾病是由于神经元或其髓鞘的缺失，随着时间推移而恶化，以导致功能障碍。大脑和脊髓的细胞一般是不会再生的，过度的损害是毁灭性的，不可逆转的。因此，移植外源性功能细胞被认为是一种可行的策略。而相对于神经系统疾病，神经干细胞自然而然成为此中焦点。

人神经干细胞/神经祖细胞主要有3个来源：①流产或夭折的婴儿脑组织[40]；②部分疾病外科手术切除的特定区域[41]；③健康人死后的脑组织[42]。神经干细胞的运用绕不开伦理的坎，但是随着社会及科技的进步，这个问题有望得到较好解决，或许未来iPS来源的神经干细胞能够做到各项指标和神经干细胞没任何区别，又或者未来脑组织能够像器官捐献那样得到法律认可，这都不得而知。随着前赴后继的科研工作者们的努力，在神经干细胞的运用安全性及有效性上拿出更具说服力的证据，相信就离临床运用就不远了。

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陈秀生，E-mail： 13631341977@163.com

10.3969/j.issn.1008-8849.2016.35.040

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A

1008-8849(2016)35-3987-04

2016-06-20