人源神经干细胞移植治疗脑功能损害疾病

脑功能损害性疾病包括神经退行性疾病和外伤性疾病。神经退行性疾病（帕金森病、小脑共济失调、扭转痉挛、亨廷顿病、阿尔茨海默病等）导致不同程度的神经功能障碍，传统治疗效果往往欠佳，不能阻止病情进展。研究发现神经干细胞（neural stem cells，NSCs）移植可弥补传统治疗上的不足，能够从生理结构上修复神经损伤和退行性变，从而减缓病情进展、改善神经功能。随着动物实验和临床试验研究的深入，NSCs移植可能成为此类神经系统疾病的新疗法。下面就NSCs的来源、功能、移植途径及临床应用方面研究做一概述。

1　NSCs的来源、功能及移植途径

1.1　NSCs来源　NSCs是广泛存在于人类中枢神经系统的具有自我更新和分化潜能的细胞群。目前实验研究及初步临床应用的NSCs常见来源如下：①胚胎神经干细胞：来源于囊胚期内细胞群，因具有致瘤性、成活率低，现在已很少应用；②成体神经干细胞：来源于胎脑或成人大脑。胎儿神经组织中NSCs含量高，加之从成人大脑中获取干细胞风险性高，这使得胎脑成为NSCs的主要来源；③间充质神经干细胞：从骨髓、外周血、肌肉组织、脐带血及羊水中均可得到，并可分化为神经元，进而改善神经系统的功能。

1.2　NSCs特性和功能　新近研究表明，NSCs具有独特的生物学特征：①自我复制更新和多向分化潜能：NSCs是具有增殖和分化潜能的原始神经细胞，其分化受内在基因调控，并受所处环境（包括细胞因子、缺血、炎症、损伤等微环境）的影响；②向周围组织迁移：移植后，干细胞能向病灶移动并产生新的神经细胞；③趋化性：NSCs根据所到达位置而分化为特异性的神经组织细胞；④低免疫原性：在移植区，NSCs免疫排斥反应较轻，利于存活。NSCs的上述特性使其成为治疗中枢神经系统疾病较理想的移植材料。已经有研究证实，NSCs移植能使受损害的大脑神经系统功能得到改善。由此推测，NSCs的主要功能如下：①替代作用：NSCs可向病变组织渗透融合，替代损伤细胞，重建神经环路，恢复神经功能；②对受损神经元的营养及保护作用：NSCs分泌神经营养因子可增强神经系统的修复机能，从而改善神经系统功能；③促进内源性NSCs的发生：NSCs移植后，PD模型小鼠的黑质区NSCs数量、新生成的多巴胺神经元均明显增加。

1.3　移植途径　NSCs移植途径主要包括：局部注射移植（立体定向脑内靶区注射、脊髓局部注射移植）、经脑脊液注射移植（腰椎穿刺蛛网膜下腔注射、脑室穿刺注射、枕大池穿刺移植）、经血液循环注射移植（静脉及动脉内注射移植）。立体定向脑内靶区注射是治疗脑功能障碍疾病的重要方式：①定位准确，可将干细胞集中置入缺损的神经功能核团，作用直接，神经功能恢复较快；②手术创伤小，血脑屏障完整性能得到较好的保护，从而减少非特异性排斥反应发生；③手术时间短，患者容易耐受，缩短了移植细胞在体外停留时间，有利于提高细胞存活率；④通常局麻下即可实施手术，术后容易观察治疗反应。

2　NSCs的临床应用

近年来，动物实验和临床初步治疗均证实，NSCs移植可改善神经系统受损的功能。

2.1　NSCs治疗帕金森病（Parkinson disease，PD）　PD是中老年常见的神经系统退行性疾病。疾病过程中，特定部位的神经细胞不断破坏，不能产生足够的神经递质多巴胺，从而导致运动障碍。病理学主要变化是黑质多巴胺神经元变性和消失，临床主要表现为运动功能失调，如静止性震颤、肌强直、运动迟缓及姿势步态异常等。

目前，PD的治疗方法主要有药物治疗和外科治疗。药物治疗的耐药性及各种不良反应影响其临床的长期应用。外科治疗包括苍白球和丘脑毁损、脑深部电刺激，也有一定局限性，如并发症多、适应证少、远期效果不确切且费用昂贵等。无论常规药物治疗还是手术治疗均不能阻止病情进展，只是对症治疗。

从理论而言，NSCs治疗有助于恢复纹状体多巴胺能细胞数量和相应神经介质水平，修复多巴胺的神经环路。同时，部分干细胞可能分化为产生神经营养因子的支持性胶质细胞，阻止神经元退化，恢复大脑的修复机制，可从而抑制病情进展。

动物实验和临床观察结果表明，NSCs移植可以缓解PD症状。Redmond等将人胚胎神经干细胞植入PD患者的一侧纹状体后，这些神经元能够存活，并明显提高了患者脑内的多巴胺水平，患者的临床症状得到了缓解。在国内，田增民等报道了50例接受NSCs移植的PD患者，均采取立体定向技术将胎脑来源的NSCs植入患者纹状体，手术后随访8～30个月，有效率为92％，大部分患者的药物依赖性减小，未见明显的免疫排斥反应。

2.2　NSCs治疗小脑共济失调

小脑共济失调是指肌肉活动的不协调，包括躯干、肢体、构音、眼球等各种活动。小脑共济失调的病因及发病机制尚不完全清楚。临床共济失调症状可能与小脑受损、导致浦肯野细胞精确计时功能损害有关。本病主要病理改变表现为小脑浦肯野细胞减少、颗粒层变薄、齿状核神经元丧失。

小脑共济失调的治疗现以药物治疗为主，辅以高压氧、康复锻炼等方法；多数患者症状不能有效缓解，且病情持续进展。人们曾尝试增加小脑血供和减轻后颅窝张力的手术治疗该病，部分患者临床症状可有一定好转，但手术创伤较大、并发症多、远期疗效不确切。

考虑到本病病理改变以及NSCs的神经修复功能，人们开始试用NSCs治疗该病。陈涛等用超顺磁性氧化铁（SPIO）标记胎鼠NSCs，将其注入小脑萎缩模型大鼠的小脑齿状核；结果表明，MRI可显示SPIO标记的NSCs在脑内的分布和存活情况，移植的NSCs向周围组织迁移，大鼠的共济运动功能得到改善。田增民等对21例小脑萎缩患者进行立体定向NSCs靶区移植，有效率从术后3个月61.9％逐渐上升至术后12～28个月90.4％。一般认为，单纯小脑萎缩疗效较好，伴有脑干萎缩、遗传型病症者疗效差。

2.3　NSCs治疗扭转痉挛（torsion spasm）　扭转痉挛又称变形性肌张力障碍，因激动肌和拮抗肌的同步收缩而导致肢体不自主、持续而重复的姿势和扭转运动。扭转痉挛分为原发性和继发性，前者与基因突变有关，突变基因对发病有着至关重要的作用。本病病理表现为基底节之尾状核及壳核的小神经细胞变性、苍白球退行性变、小脑齿状核细胞消失等。一般认为扭转痉挛的发病和基底节神经通路异常有关。

扭转痉挛治疗常试用抗震颤麻痹药物，但长时间服用后会产生很多不良反应及耐药性，且疗效多不肯定。立体定向神经核团毁损手术可部分减轻肌张力，但是长期疗效不确切，容易复发。脑深部微电极刺激对部分患者效果明显，但是该方法并发症多，费用昂贵，不易于推广。另外这两种治疗均不能抑制病情进展。基于此病病理基础及发病机制，NSCs移植可通过补充正常的神经细胞、抑制或修复进行中的神经系统损伤、替代已死亡或受损的神经细胞、修复异常的神经通路，从而改善患者临床症状。这一想法的实施首先是从PD治疗开始的；对于NSCs治疗扭转痉挛很有借鉴意义。海军总医院对接受NSCs移植治疗的20例扭转痉挛患者进行术后5年随访，75％患者临床症状得到明显缓解。

2.4　NSCs治疗亨廷顿病（Huntington disease，HD）　HD是一种常染色体显性遗传的神经退行性疾病，为Huntington基因突变所致。突变编码的亨廷顿蛋白在大脑中聚集，干扰神经细胞的转录功能，导致脑源性神经营养因子减少、细胞凋亡加快。主要病理改变是以皮层和新纹状体发生特征性细胞死亡，即纹状体细胞丢失及星形细胞增多，严重时可累及苍白球、皮质、海马、丘脑及小脑等区域。临床表现为慢性进行性不自主的肢体舞蹈样运动，伴精神障碍及智能减退。

确诊病例可用药物进行对症治疗，但不能缓解疾病的进展。基于HD发病机制及病理表现，NSCs可作为基因载体或者直接替代受损的脑细胞，分泌神经营养因子，激活体内休眠期NSCs，从而减缓疾病进展，可能会改变该病预后。近来有研究者将NSCs植入HD模型大鼠脑内，结果显示受损的运动习性重新恢复，表明植入的细胞在体内形成了功能性连接。在临床治疗上，尚未见到相关NSCs移植的病例报道。

2.5　N S C s治疗阿尔茨海默病（A l z h e i m e r ′ sdisease，AD）　AD又名老年性痴呆，是以进行性认知功能障碍和记忆损害为特征的原发性中枢神经系统退行性疾病。少数病例为家族性，相关基因包括染色体显性基因、ApoE基因的ε4等。另外，铝或硅等神经毒素在脑内的蓄积、免疫系统衰竭、病毒感染、血压异常、脑外伤等均能影响发病。AD的病理改变以大脑普遍萎缩、神经元和神经突触丢失、神经斑块（老年斑）沉积和含有tau蛋白的神经纤维缠结（NFTs）为特征。

目前，AD以药物治疗为主，均为临时缓解症状。中医药通过辨证论治对缓解患者症状具有一定作用。西药治疗以乙酰胆碱酯酶（AchE）抑制剂为主，辅以抗精神病药物。由于AD病因较复杂，未来的治疗应向多水平方向（包括基因、蛋白、细胞、器官、整个有机体、环境等）发展会更有意义。已经有动物实验证明NSCs移植治疗AD的可行性，在老年性痴呆模型大鼠体内植入扩增的NSCs，4周后动物认知功能明显改善；这可能与NSCs通过自我更新和增殖、分泌神经营养因子进行修复AD的神经系统损害有关。AD发病的一个重要原因是神经元丢失，从这个角度看，NSCs移植不失为一种治疗AD有希望的方法。

此外，其他一些神经退行性疾病，如进行性肌萎缩症、多发性硬化等，普通药物治疗难以奏效，而NSCs移植治疗后，部分患者临床症状得到不同程度的改善。

3　前景和挑战

随着基础和临床研究的深入，NSCs移植为常规用药和传统手术治疗疗效不佳的神经系统退行性疾病带来了新的希望。除上述神经退行性疾病外，诸如多发性硬化、肝豆状核变性等病症也可望列入NSCs移植治疗的探索领域。

当然，NSCs应用于临床治疗还有许多问题亟待解决。首先，NSCs治疗的安全性（主要是致瘤性），很多研究从不同角度分析了干细胞移植发生肿瘤的可能性，证实其安全性还需要更长时间的观察。其次，影响NSCs移植效果的许多因素还需逐一确定，如NSCs的定向分化、NSCs与宿主的整合程度、在体内的存活时间、移植时机及移植细胞量等。相信不远的将来，这些研究取得突破性进展后，NSCs移植治疗将会有十分广阔的前景。