嗅鞘细胞移植修复脊髓损伤的研究进展

　　脊髓损伤(spine cord injury，SCI)是骨科领域常见的疾病，损伤后果严重，给受害者个人和社会都带来了巨大负担。其治疗一直是科学家和临床医生面临的颇具挑战性的问题。以往一直认为脊髓损伤后，将引起损伤段以下永久性感觉、运动和括约肌功能丧失。然而近年来研究发现，嗅神经鞘细胞(olfactory ensheathing cells，OECs)不仅能促进轴突再生，且能引导再生的轴突重新进入中枢神经系统，从而与靶器官形成新的功能连接［1］。因此，OECs被认为是细胞移植修复SCI中很有希望的种子细胞之一，并且具有潜在的临床应用价值。
   
　　1  OECs促进SCI修复的功能
   
　　OECs是目前唯一一种在成熟阶段还有生长能力的特殊类型的胶质细胞，广泛分布于嗅黏膜、嗅神经和嗅球的表面两层(嗅神经纤维层和嗅小球层)。同时具有中枢神经系统中星形胶质细胞与周围神经系统中雪旺氏细胞的某些特性，但是在发育、形态、免疫组织化学等诸多方面，又与其他类型的胶质细胞存在一些差异。OECs修复SCI的作用机制尚未被阐明，可能包括以下几个方面：

　　1.1  改变CNS损伤的局部环境功能
   
　　在体外培养和体内研究中发现，它能分泌大量不同种类的神经营养因子和支持因子，如BDNF、NGF、NT3、NT4，以及血小板源生长因子、神经肽等［2］，嗅鞘细胞膜上有与细胞黏附和轴突生长有关的分子，如层黏连蛋白、含唾液酸的分子和神经细胞黏附分子，这些特性为神经轴突的再生建立了良好的内在环境，有助于损伤轴突的伸长、生长，促进轴突到达靶点，帮助神经功能恢复。比如，受损的上行感觉神经元轴突对NGF、BDNF、NT3易感，受损的红核脊髓和皮质脊髓的轴突对BDNF易感，BDNF有促进红核脊髓轴突再生，使皮质脊髓轴突存活的能力。NT4可阻止大白鼠红核脊髓的神经元萎缩，并促进红核脊髓再生，GDNF能促进蓝斑的去甲肾上腺素使神经元存活和轴突再生。

　　1.2  促进轴突和髓鞘的再生
   
　　Devon等［3］通过实验证实在神经脱髓鞘的情况下，OECs在体外能帮助神经轴突髓鞘再生和加速神经电生理传导速度。Franklin等［4］则首先提出OECs能在体内髓鞘再生。OECs不但能使单个神经轴突髓鞘化，也能围绕一组神经轴突形成神经束。最大优点是利用其能诱导神经轴突的再生和中枢神经轴突的髓鞘再生双重作用，促进神经功能的恢复［5］。另外，在培养的OECs中加入钙离子整合剂BAPTAAM可减少轴突的生长，间接证明了钙离子介导的细胞信号转导途径，对其发挥作用有重要的影响。

　　1.3  帮助神经轴突穿越瘢痕和伸延作用
   
　　OECs移植后所创造的微环境能抑制空洞形成和瘢痕增生，刺激感觉、运动轴突长入损伤区域。溶血磷酸酶(LPA)通过小分子鸟苷酸三磷酸酶(RhoGT Pase）、促细胞分裂原活化蛋白激酶(MAＰK)和磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)的信号转导级连通路影响ＯECs增殖、迁移和骨架蛋白的组装，对其发挥特殊的作用有重要意义［7］。还有作为一种具有中枢神经系统星形胶质细胞和外周神经系统雪旺氏细胞特性的独特细胞类型，嗅鞘细胞在正常情况下也存在于中枢神经系统内，与中枢神经的整合与在其内的迁移是自然的，也就使得嗅鞘细胞所形成的支架桥梁—神经胶质桥，能够穿越再生轴突无法通过的胶质瘢痕，达到相应的靶点，恢复损伤的神经功能［8］。

　　1.4  在脊髓实质内迁移的能力
   
　　Verdue等［9］将预先标记的嗅鞘细胞注射到T12、L1脊髓处，15 d后在T9、10，L4～L6的脊髓处发现这些预先标记的嗅鞘细胞。Boruch等［10］报道在脊髓背侧半切后，嗅鞘细胞能在受损的脊髓背侧迁移，但它们并没进入未受损脊髓的腹侧。最后，有试验表明移植到宿主体内的嗅鞘细胞能在宿主内最长存活7个月［11］。所有这些表明嗅鞘细胞有能力在受损部位为轴突再生和延伸提供一个较长时间的有利微环境。
   
　　2  OECs移植治疗SCI的基础研究状况
   
　　在不同的脊髓损伤动物模型中，被移植到成年鼠脊髓损伤区的OECs能与宿主的神经实体组织融合为一体，帮助再生神经轴突穿越抑制屏障和胶质瘢痕组织，并伴随再生的神经轴突伸延到相应靶点。
   
　　1997年Li Y等［12］报道了他们的研究成果，在切断皮质脊髓束后移植OECs，6 d后他们发现这些被切断的皮质脊髓束纤维沿着轴心向远端伸展2～3 mm，到3周后，伸展的轴突由雪旺细胞型OECs形成束，星形胶质细胞型OECs形成髓鞘，穿越损伤区，重新加入尾端的皮质脊髓束中重建功能连接，大鼠前肢功能得到明显恢复；Ramon等［13］选择了脊髓横断损伤模型，观察到OECs能促进轴突长距离的再生，再生轴突穿越了胶质瘢痕区，进入脊髓远断端后可生长3 cm。截瘫的大鼠恢复了后肢的自主活动，能完全伸展并支撑体重，后肢轻触觉及本体感觉有恢复；黄红云等［14］制造大鼠的脊髓挫裂损伤模型来模拟临床上的脊髓挫裂伤，在伤后即刻和2周后植入OECs，采用BBB方法做行为学观察3个月，经运动皮层注入神经示踪剂后行组织化学研究，部分大鼠OECs移植后比对照组的神经功能恢复好，组织学发现这些神经功能恢复好的大鼠再生神经轴突能穿过损伤瘢痕区到达运动下段。通过上述实验，嗅鞘细胞移植表现出具有帮助受损轴突髓鞘化修复、再生和脊髓功能恢复的作用。
   
　　但最近的几项实验表明，嗅鞘细胞对脊髓损伤并不像想像中的那样突出。Takami等［15］报道在脊髓后柱挫伤的动物模型中，移植嗅鞘细胞并没有观察到有促进受损轴突再生和功能恢复的能力;IHui　Ｌee等人［16］在研究中观察到，标记了的OECs在正常大鼠脊髓内进行广泛地迁移，而在损伤的脊髓内迁移的范围却十分有限，并且没有细胞能跨越横断损伤的脊髓部位。这表明，在脊髓损伤胶质瘢痕形成后，移植的OECs迁移能力和修复损伤能力都十分有限。
   
　　OECs的来源问题：到目前为止用于修复SCI所用的OECs绝大多数都来源于嗅球。而对于OECs的取材、分离和纯化过程，在许多文献中都有详细描述，虽然用的方法不同但都取得了成功。但直接从嗅球获取足够数量的OECs对脊髓损伤进行有效的修复是困难的，且外科手术摘除嗅球不易被接受。可喜的是，近年来研究者在OECs研究中取得了一些新的成果。研究发现从鼻腔嗅黏膜的固有层获得的OECs更富有生机和活力［17］，且经外鼻孔作简单的活检就可以取得嗅黏膜固有层的方法是很有效的，其明显的优势就是鼻腔中的嗅黏膜容易获得。更进一步，自体鼻嗅黏膜下OECs的培养成功［18］使鼻嗅黏膜OECs临床自体移植成为可能。但若想获得成功，还需要大量纯化的细胞。为了达到这一目的，有人研究观察了不同营养因子对鼻腔嗅鞘细胞增殖的作用［19］。结果发现NT3能促进胶质细胞的纯化和增殖，人类鼻腔嗅鞘细胞很容易获得并在含NT3的无血清培养基中大量增殖。还有人利用非同源细胞解决OECs来源问题，并进行了尝试。体内外的观察发现，非同源性OECs能产生生长促进蛋白，并能促进脊髓损伤的恢复［20］。有人利用猪的OECs移植到非洲绿猿的SCI部位进行首次异种OECs移植治疗灵长类动物SCI获得成功［21］。
   
　　3  OECs移植治疗SCI的临床研究状况
   
　　国外在临床方面研究较少，俄罗斯Samuil等［22］联合应用人胚胎脑组织、造血肝组织混合细胞及OECs移植治疗11例SCI患者取得了明显的临床效果。澳大利亚MackaySim［23］将来自鼻腔嗅黏膜的OECs，经体外纯化培养后移植到脊髓受损部位，目前暂缺后续报道。中国是目前世界范围内唯一可以大范围进行OECs移植手术的国家。国内黄红云等首先做了报道，在将嗅鞘细胞移植应用于临床治疗脊髓损伤患者，取得了满意的临床效果［24］。由于他在手术中采用的OECs来源于流产胎儿胚胎，存在着一些不足，如：对流产胎儿的伦理问题、异体细胞移植面临的免疫排斥问题及无法在临床上大规模开展这项治疗等问题。
   
　　而Bruce H等人［25］引观察了7位在中国接受了手术的患者，并进行了术前、术后的比较，认为OECs移植治疗SCI的手术还不健全，且患者在术后功能上的恢复没有进步，还存在一系列的并发症。整个手术不能达到国际上安全、有效的标准，故暂时不主张患者进行这种手术。因此目前对于临床上OECs移植治疗SCI，还存在一定的争议。
   
　　4  问题与展望
   
　　近年来在脊髓再生方面的研究使人们看到了脊髓再生的曙光，但脊髓再生与修复是一个非常复杂的过程，还有许多问题有待解决，如OECs细胞移植的时机的选择、OECs纯度对移植效果的影响、OECs植入的方法(与生物材料复合桥接、利用基因工程技术，将神经营养因子的基因转导到OECs后移植或与其他细胞的混合移植)以及OECs培养的含血清培养基对受体的影响及临床评价标准等，这些问题都有待并值得进一步研究。

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作者单位：江苏大学附属医院骨二科，江苏 镇江 212001