干细胞治疗脊髓损伤研究进展
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何 凡 王文军
干细胞(stem cells, SC)是一类具有自我复制能力(self-renewing)的多潜能细胞，在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞，具有再生各种组织器官和人体的潜在功能，医学界称为“万用细胞”。
一、干细胞的种类及其实验室研究
1.胚胎干细胞：作为从囊胚期内细胞团分化而来的亚全能干细胞，胚胎干细胞(ESCs)治疗脊髓损伤中主要通过诱导神经元和胶质细胞再生来替代受损神经细胞，修复脱髓鞘化轴突。另外植入的ESCs还能，改善病灶区微环境，提高神经细胞存活率。在脊髓环境中ESCs能够存活50d以上，并保持持续的多潜能性[1]，这些研究为利用ESCs进行移植治疗提供了有力的证据。现已可分别将人胚胎干细胞(hESCs)诱导为运动神经元和少突胶质细胞，并且在移植入SCI大鼠体内治疗后证实病灶区神经元存活率提高，后肢功能明显恢复[2-3]。
2.神经干细胞：神经干细胞(NSCs)根据产生子细胞种类不同可以分为：神经管上皮细胞、放射状胶质神经元和神经祖细胞(NPCs)。Emgard等[4]将NPCs移植到SCI大鼠体内后发现存活的细胞与宿主神经元连接良好，通过运动学功能评分(BBB)和网格步行与足印分析显示大鼠后肢运动功能有显著恢复。目前，神经干细胞移植已经被应用于多种动物模型。例如在帕金森病动物模型中，干细胞移植到纹状体能够替代退变的多巴胺能神经元，并能促进功能的有限恢复[8]，吴宗辉等[9]将干细胞移植到脊髓全断的大鼠体内，运动功能有明显改善。这提示脊髓损伤后干细胞移植同样有促进功能部分恢复的可能。
3.骨髓间充质干细胞：骨髓间充质干细胞(BMSCs)是存在于骨髓中的单核细胞，存在“免疫豁免”现象，能够实现自体移植，因此在干细胞治疗方面具有特殊的优势。Woodbury等[5]在随后的工作中发现，BMSCs能够在一些化学物质诱导下迅速分化为神经元。为了更好的了解化学物质诱导BMSCs转分化的过程，Zurita等[6]展开了实验研究，在BMSCs刚刚分化具有神经元形态时，立即去掉促神经生长的化学成分，结果显示，在有神经营养因子的培养液中，BMSCs能够大量表达神经性标记物和蛋白；而在移除促神经生长物质的培养液中，BMSCs则迅速的退回到典型的问充质细胞形态，而且表达间充质细胞的表面标记物(CD73，CD105)。除了直接替代损伤的少突胶质细胞和神经细胞之外，骨髓间充质干细胞还通过免疫调节、释放生长因子和细胞因子、促进血管生成、提供适宜的生长基质和控制空洞形成等作用为限制损伤扩大和促进再分化创造了一个良好的环境[7]。
4.脐带间充质干细胞：是来源于发育早期中胚层的具有高度自我更新能力和多向分化潜能的多能干细胞，广泛存在于全身多种组织中，可在体外培养扩增，并能在特定条件控制下分化为神经细胞、成骨细胞、肌肉细胞、脂肪细胞等。Yang等[10]发现, 将人脐带MSCs移植到完全性横贯性脊髓损伤大鼠模型的损伤部位后大鼠的运动功能得到显著改善, 病变周围皮质脊髓束再生轴突和神经微丝的数目显著增加,但脊髓残端的头、尾两侧的小胶质细胞和活化的星形胶质细胞数目明显低于对照组。究其原因可能与移植的人脐带MSCs能在宿主脊髓内产生大量的人中性粒细胞激活蛋白22、神经营养因子23、bFGF、糖皮质激素诱导的肿瘤坏死因子23和血管内皮细胞生长因子受体23从而促进脊髓损伤的修复有关。
二、干细胞治疗的临床现状
对于干细胞治疗脊髓损伤的移植方式，目前国内文献报道大体有3种：局部种植、腰穿途径、经静脉注射途径，但没有明确的研究表明哪种方式更合适目前临床治疗主要使用的是脐带MSCs、NPCs和BMSCs等，目前还不能确定是否能应用于临床试验。同时干细胞在临床上使用还存着风险和尚未解决的技术问题，因此干细胞的临床治疗还需要进一步的深入。这里将当前临床研究进展予以介绍.Sykova[11]等将骨髓干细胞移植入7例急性脊髓损伤和13例慢性脊髓损伤患者体内，随访2年，认为骨髓干细胞是安全、有效的，且移植的最佳时间为伤后3-4周。Moviglia[12]等进行一种多种细胞联合治疗(BEN)，8位志愿者中5例患者出现了躯体运动功能恢复，治疗后可以站立及行走，2例患者出现感觉功能改善。相比较其他干细胞，（1）脐带间充质干细胞有分化为多种神经元和胶质细胞的潜能，并且能分泌大量的神经营养因子，促进损伤脊髓组织的修复及崩解轴突的连续性重建; （2）分裂、增殖能力强；（3）分离成功率高；（4）脐带为分娩时遗弃的组织，无道德伦理的约束。本院于2008年开始把脐带MSCs应用于临床研究和治疗,针对损伤节段的不同和损伤程度以及是否存在椎管狭窄采取的时间及方法是不同的，个别高位截瘫患者的治疗后神经功能取得了长足的进步，其它有许多病理生活治疗的到了明显的改善，小便功能及本体感觉都有不同程度的恢复，其中10例急性脊髓机打伤的患者恢复情况较为突出，目前已治疗患者300余例。
三、治疗前景展望
干细胞做为一种新兴的治疗措施，在实验室及临床都取的了令人兴喜的成果，具有良好的发展前景，但干细胞移植治疗脊髓损伤的研究刚起步，困难和问题仍然很多，主要是: (1)是否能够分化为神经细胞,一些学者对其在体内能横向分化为神经细胞提出了质疑，虽然在体内和体外都证实了能够表达神经细胞标志物，但均未检测到大量的成熟神经细胞，他们认为与中枢神经组织内潜在的神经干细胞或外源性神经干细胞、胚胎干细胞在体内融合，由融合细胞再分化为神经细胞，使人误认为是分化的结果[13-14]; (2)干细胞在中枢神经组织内的迁移、归巢和锚靠停留机理没有得到证实，其引导因子尚未完全清楚;(3)动物实验及临床应用中其有效性尚未得到完全证实，BMSCs移植后神经细胞是否有突触联系，有无合成相关的神经递质，有关神经电生理活动及神经功能损害有无改善等尚未得到具有说服力的证实;(4)增殖分化需要一定的条件控制，如何即使其在适当的时候按一定的途径进行分化增殖，又能避免肿瘤等潜在危险因素的发生;(5)体外培养后细胞会出现衰老，增殖分化能力下降，如果缺乏充足的营养，在移植部位的寿命有限。国内干细胞移植技术善不完全成熟，存在各种风险，干细胞的疗效也缺乏大量的病例进行长期的随访观察，但随着这一研究的不断深入，极有可能在脊髓损伤这一世界性难题中发挥出不可替代的作用，总而言之，干细胞安全有效的应用于临床，达到解除患者痛苦，改善生活质量的目的仍有很长的路要走。
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（作者单位：湖南省衡阳市 南华大学附属第一医院脊柱外科）