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神經幹細胞治療小兒腦癱的研究進展

發布時間:2017-06-07 10:05:55 分類:行業新聞 來源: 點擊:次

神經幹細胞治療小兒腦癱的研究進展 神經幹細胞治療小兒腦癱的研究進展 神經幹細胞醫治小兒腦癱的研究進展關鍵詞:神經幹細胞neuralstemcell小兒腦癱cerebralpalsy  小兒腦癱,是以慢性、非進行性運動功能障礙為特點的1組症候群,患兒常伴随不同程度的認知障礙。腦癱的産生多與産傷、早産兒缺血缺氧、誕生後感染和中毒等因素有關。随着早産兒存活率的升高,腦癱的病發率也上升至人口總數的0.06%-0.59%。我國此類患兒很多于250萬,且每一年新增患者約20萬左右。目前還沒有找到1種直接針對腦癱患兒腦損傷病理基礎的醫治方法,因此多數醫治效果欠佳。而神經幹細胞醫治具有潛伏的功效,在其它神經系統疾病(如中風等)中的利用已獲得較好的效果,所以人們開始對幹細胞移植醫治腦癱進行了各種實驗研究。從現有的動物實驗數據看,神經幹細胞醫治小兒腦癱是1項很有前景的醫治方法。現将部份研究結果綜述

神經幹細胞醫治小兒腦癱的研究進展
關鍵詞:神經幹細胞neuralstemcell小兒腦癱cerebralpalsy
  小兒腦癱,是以慢性、非進行性運動功能障礙為特點的1組症候群,患兒常伴随不同程度的認知障礙。腦癱的産生多與産傷、早産兒缺血缺氧、誕生後感染和中毒等因素有關。随着早産兒存活率的升高,腦癱的病發清華大學疲勞實驗機率也上升至人口總數的0.06%-0.59%。我國此類患兒很多于250萬,且每一年新增患者約20萬左右。目前還沒有找到1種直接針對腦癱患兒腦損傷病理基礎的醫治方法,因此多數醫治效果欠佳。而神經幹細胞醫治具有潛伏的功效,在其它神經系統疾病(如中風等)中的利用已獲得較好的效果,所以人們開始對幹細胞移植醫治腦癱進行了各種實驗研究。從現有的動物實驗數據看,神經幹細胞醫治小兒腦癱是1項很有前景的醫治方法。現将部份研究結果綜述以下。
1小兒腦癱的病理基礎
 許多腦癱患兒由于灰、白質都缺少,因此需要采取有全腦細胞成份的幹細胞。被移植的細胞要有顯著的可塑性及合适相應部位定向發展的潛能。
  缺血缺氧性損傷是腦癱的特點性侵害,它以廣泛的神經組織缺失為特點。缺血缺氧損傷的早産兒其損傷在大腦白質内,主要表現為腦室旁大腦白質容積減少,稱為腦室旁腦白質軟化症(periventricularleukomalacia,P電池内部短路實驗機VL)。腦室周圍主要的細胞類型是少突膠質前體細胞,它對缺血缺氧損傷最為敏感,在懷孕30⑶6周時最易損傷而緻使PVL。缺血缺氧損傷可耗竭圍産期大鼠腦室下層(subventricularzone,SVZ)的少突膠質前體細胞和神經幹細胞。此種變化在損傷後很快就會發載帶剝離實驗機生,并對少突膠質前體細胞以後的發育産生不良影響。少突膠質細胞散布在神經元胞體附近和神經纖維周圍,其崛起末端擴大成扁平薄膜,包繞神經元的軸突構成髓鞘,它是中樞神經系統的髓鞘構成細胞,其發育障礙直接緻使白質的發育障礙。少突膠質前體細胞在小兒腦癱是重要的,是不是在不替換軸突的情況下,僅僅替換軸突髓鞘的絕緣性就可以改良功能,這1點還需要進1步證實。
2移植的細胞類型
用來移植的細胞類型、來源、發育階段是神經幹細胞移植研究和讨論的主要内容,而用于臨床實驗的理想細胞應具有以下特點:容易取得,不觸及倫理問題,有足夠的增殖潛能,沒有感染、腫瘤轉移的危險,并能改良臨床症狀。如果用自體細胞進行移植,還可免除排擠反應的影響。總的來看,臨床上可供移植的細胞類型有:成人或胚胎的神經幹細胞、永生神經前體細胞(如NT2-N細胞)、原始骨髓組織、骨髓間質細胞、外周血單核細胞、臍帶血細胞、臍帶基質細胞等。
2.1神經幹細胞和永生細胞系神經幹細胞可在腦内特定部位進行增殖、遷移、分化,而不同的培養方式可對移植後細胞的行動産生顯著的差異。胚胎神經幹細胞在剛植入時增殖能力極強,但經過培養後再植入成年小鼠的腦室下層和紋狀體後,增殖和分化能力明顯下降。神經幹細胞在成熟的腦組織中,多散布于腦室旁、室管膜下區或海馬區域,在實驗室中所表現的特性與胚胎神經幹細胞類似。細胞所具有的增殖和分化特性在腦内不同部位是不同的。
  NT2細胞是從畸胎癌患者提取出的神經元祖細胞中得到的,這些神經元祖細胞經過類維生素A1t彈簧疲勞實驗機(retinoicacid)處理後,分化為神經元細胞。Ferrari等證實把未分化的NT2細胞移植到未受傷的小鼠腦内,NT2可遷移1定的距離并分化為神經元和少突膠質細胞,而将NT2細胞植入受傷的有免疫活性的小鼠大腦皮層後,細胞在海馬齒狀回的顆粒下層和側腦室壁的腦室下層增殖分散,并産生具有功能的塑料拉力實驗機錐體神經元。
2.2原始的骨髓組織、骨髓基質細胞和其它血細胞骨髓中的非造血細胞包括能分化構成間葉細胞、神經元和膠質細胞的骨髓基質幹細胞(marrowmesenchymalstemcells,MSCs)。原始的骨髓組織經過培養能産生神經祖細胞。在對接受原始骨改變疲勞壽命實驗機髓組織移植患者的屍檢中,研究人員發現受體腦組織中的1部份神經元就來源于移植的原始的骨髓組織。将MSCs經腦室、腹腔、紋狀體或直接腦局部移植後,同期給予腦源性神經營養因子,在腦内可檢測到骨髓源性的神經元細胞。MSCs在大鼠脫髓鞘的脊髓中可構成髓鞘,在大腦中動脈阻塞的大鼠中可産生内皮細胞和神經元,這表明MSCs是具有多潛能的成體祖細胞,可分化成具有中胚層、内胚層和神經胚層的細胞。
從人的外周血的單核細胞中也可提取出多能幹細胞,它們在1定條件下能分化為神經元細胞。臍帶血和臍帶血基質細胞可作為神經元細胞的來源,可分化成多種神經細胞,包括神經元、少突膠質細胞、星形膠質細胞。給大腦中動脈阻塞的動物模型靜脈注入臍帶血,可見2%的細胞表達了神經元标志物,2周後動物的高壓水壓實驗機行動表現明顯改良。臍帶血基質細胞和臍帶血細胞對小兒腦癱患者而言都有自體同源的優點,很有希望成為今後研究的細胞來源。另外在移植的細胞不能太純,應混有施旺細胞,它可支持神經幹細胞的生長,并有引誘其分化的作用。

對幹細胞的分化、增殖調控機制的了解對幹細胞移植是關鍵的,但人們對其了解得其實不多。FGF2在調理幹細胞分化和嗅球神經構成上有重要作用。Olig1基因的短暫表達可增進神經幹細胞向少突膠質前體細胞的分化。而在神經幹細胞向損傷部位的遷移進程中,間質細胞來源的1alpha/CXC可發揮趨向作用。過度表達的Bcl⑵基因,也可以使患鼠腦皮質處的幹細胞存活增加、分化加強,功能也較非基因修飾的對比組明顯改良。

但哪種細胞更适合移植醫治小兒腦癱呢?哪1分化階段的細胞最适于移植呢?分化初期的細胞比分化相對成熟的細胞更有優勢嗎?經過培營養化成具有1定定向能力後再行移植會更好嗎?目前這些均不清楚,如果要在臨床利用中獲得最好的效果,那末這些問題都需進1步的研究,并得到明确的回答。
3移植的方法與時機
如果采取直接移植到腦内,那末應在接近損傷部位選擇穿刺點。在1個大腦中動脈阻塞的腦缺血模型中移植MHP36細胞(來自轉基因小鼠的上皮細胞)後,發現不同移植位置有不同的效果。腦實質内注射可減少兩側不對稱性,但對空間學習能力無明顯提高,相對應的是經腦室内移植的動物其空間學習能力明顯提高,而兩側不對稱性無改良。而移植入紋狀體的細胞可超出中線,進入對側一樣的部位,并分化成與對應位置1緻的細胞亞型。在中風後,病變側半球可吸引移植的幹細胞,這提示修複利用了局竈性的修複機制,另外一方面是将對側的神經通路的功能強化擴大。腦室内與腦實質内移植的不同效果提示2者有不同的機制,需要進1步研究。
  近來有人将神經幹細胞種植在1種多線材突拉實驗機聚體骨架上,再将其直接移植入缺血缺氧性損傷鼠的腦梗塞區。此法可增進宿主與NSCs的相互作用,利于神經生長的精細進行,結果顯示實質損失顯著地減少,包括宿主與供者來源的神經元構成的多樹狀的複雜神經網絡出現,同時也構成了1些解剖聯系,但移植後的行動功能的改良狀态沒有報導。這些生物橋通過增進1系列相應的NSCs與宿主間的相互作用來增進功能的重塑,包括增進神經元的分化、強化神經處理的細節、增進皮質組織的再構成、增進胞間通訊、減少炎症與瘢痕構成、增進神經組織的修複。
  另外移植方法是将細胞懸液注入脈管系統或是直接注入椎管蛛網膜下腔。Jeong等在顱内出血的大鼠模型中,經靜脈移植幹細胞後檢測其分化的細胞中10%為神經元75%為星形膠質細胞。2周後經轉杆實驗測試,幹細胞移植組功能改良明顯。作者認為經靜脈移植後的神經幹細胞可以進入顱内出血的大鼠腦内,并在腦内存活、遷移、分化從而增進其功能恢複。另外一項實驗對大蒸汽老化實驗機腦塑料蠕變實驗機中動脈阻塞大鼠傷後1、7、14天分别經靜脈移植入MSCs,結果表明1天後MSCs就在腦内生成神經元和星形膠質細胞和神經元,在1、7天時接受移植動物的軀體感覺包裝加持力實驗機恢複明顯,神經系統的評分升高,而在大腦内僅出現少許的MSC來源的神經元,這說明接受移植後所表現出的改良不但與移植入的細胞本身有關,而且可能與神經營養因子有關,這說明經靜脈途徑移植一樣有效。
  傷後移植時間的問題較少遭到關注,由于大多數動物實驗都是在傷後電子拉壓力實驗機即刻進行的,本問題就不存在或不重要。但在臨床上對病人的處理,在時間上則有1定的滞後性的。那末具體是在傷後多久行移植手術成心義或處于最好的手術時機呢?1般而言,移植的時間固然應是在傷後越短的時間内進行效果越佳,在傷後1定間期内進行移植是有效的,有文獻報道電池包外部火燒實驗機移植間期長短與移植成功的細胞數目呈反比,但具體時機還沒有精确數據。

4移植後的功能重建神經幹細胞醫治小兒腦癱的研究進展
目前有大量實驗表明植入細胞可以成活,并分化成特定的神經細胞,但這些植入的細胞是不是與原存的細胞整合,并為實現1定的功能而構成有機的聯系呢?通過顯微鏡和免疫組織化學的方法對移植後的标本進行視察,形态學上的證據是植入的細胞和腦組織可融為1體。植入的NSCs可整合入宿主的神經環路,并發育為有功能的錐體細胞,其可産生潛伏活力、能接收鄰近細胞興奮或是抑制信息的細胞。
  Toda等在成熟大鼠海馬辨别化來源的神經幹細胞中加入FGF後幹細胞可較早地産生神經元和神經膠質細胞。利用免疫數顯沖擊實驗機熒光技術視察到某些大鼠海馬辨别化來源的神經幹細胞對微管相幹蛋白2ab、神經絲200和突觸小泡蛋白具有免疫反應性。這些細胞已具有了功能神經元的1些特性,比如:動作電位、突觸後的微電流等。作者認為,成熟幹細胞分化來源的神經元能表達非NMDA谷氨酸受體和GABA受體,并可構成功能性的突觸,實驗結果證實神經元已整合入神經環路。
  更多的結果在于直接視察到功能的改良。不管選擇何種方法,不論是細胞的直接作用還是經體液因子的輔助作用,功能是不是得到改良是評價其好壞的主要标準。來源于小鼠的多能祖細胞系的NSCs可在損傷的腦組織中存活,分化為神經系統的成份,改進運動功能障礙的症狀。在實驗中對單側腦皮質損傷的C57BL/6小鼠3天後通過立體定向方法将NSCs移植至腦皮質損傷區,在13周後在鄰近損傷的海馬與皮層區域可檢測到移植神經幹細胞的存活,它們可表達神經元标志NeuN或膠質細胞标志物GFAP,通過轉杆jb300b擺錘式沖擊實驗機實驗檢測,結果表明移植後小鼠的運動功能較未移植小鼠明顯改良。
  在1個大鼠短暫全腦缺血模型中,大鼠大腦海馬C砂輪回轉實驗機A1區域的錐體神經元細胞數量減少約90⑼5%,直接在此處定向移植入海馬來源的NSCs後,14天後在損傷部位隻有1%⑶%的植入細胞成活,其中3%⑼%表達神經系統的标志物NeuN。通過 水迷宮 實驗證實多于120個神經元标志物陽性細胞的大鼠在 空間學習 能力方面有改良。大腦中動脈阻塞1個月的動物在大腦内移植NT2細胞,同時利用環孢菌素,其功能有明顯改良。對CA1區缺血性損傷的大鼠,向其受傷側的大腦半球植入海馬幹細胞系MHP36細胞後,通過尼氏染色表明移植物在CA1區可構成錐體樣細胞并長入側腦室,MHP36細胞可表現出神經元與膠質細胞的形态,在CA1區均有散布,同時其感覺、運動功能得到恢複,但其 空間學習記憶 力沒能恢複。這表明靜态吊重實驗機神經幹細胞能适應移植的部位并分化成成熟的神經元與膠質細胞,在以後的研究中,作者認為移植于損傷的對側也能産生作用,這表明移植具有遠距離效應,細胞能遷移到對側受損區域。
  Zhao等報道利用自體幹細胞移植醫治開放性顱腦損傷的臨床1、2期病人,用超順磁性微粒體作NSCs标記物,結果顯示幹細胞在腦内有較好的生長活性,并能明顯改良病人的預後。
5移植的安全性
安全性問題包括:移植細胞造成感染、注入細胞所引發的炎症和排擠反應的危險等。如利用于臨床,這些問題都需要進1步澄清。Farci等對進行造血幹細胞移植醫治的患紙皮耐破度實驗機者進行随訪分析,發現部份病人出現神經系統的并發症,272例因不同的疾病而接受移植的患兒有2例出現免疫性疾病。最嚴重的風險出現在同種異體移植上,而行同種自體移植時出現神經系統并發症的幾率就大大下降。大量報導認為此種方法是安全可行的。細胞移植利用于臨床需要具有以下的條件:固定的場所和團隊、術前仔細檢查病人并針對不同的病人制定特定的醫治方案、選擇恰當的細胞類型和恰當的移植時機、方法,從而保證移植的安全和醫治的質量。神經幹細胞醫治小兒腦癱的研究進展
6小結
通過動物實驗證實,用幹細胞醫治腦癱和腦損傷可明顯改良功能。幹細胞利用于臨床将影響到醫學的每一個領域,并對腦癱等許多疾病的醫治帶來希望。但是此項技術利用于兒童之前,還有大量工作要做,比如在移植細胞的功能整合中細胞因子、生長因子、信号蛋白的作用,還有病人的個體化醫治,在最後的階段利用靈長類動物模型進行實驗也是必須的。總之,動物實驗的數據強有力地證實将幹細胞醫治利用于腦癱臨床是大有裨益的,我們相信在不遠的将來利用幹細胞醫治腦癱就将成為現實。
 


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