脊髓损伤后神经修复过程中的细胞微环境北大核心

背景:以往的研究显示单一改变脊髓损伤区域某一基因表达或者某一细胞的状态,对脊髓损伤后功能恢复无显著影响,而大量证据表明调控脊髓损伤后紊乱的细胞微环境是神经功能恢复的关键因素。目的:对脊髓损伤前后细胞微环境的生物学特性,包括多种细胞之间的相互调控以及细胞外组分对损伤神经修复的作用和机制进行综述。方法:由第一作者检索PubMed及Web of Science数据库,英文检索词为“spinal cord injury,glial cell,neuron,immune cell,neural stem cell,extracellular matrix,cytokine,extracellular vesicle,regeneration”。文献检索的时间范围为2000年1月至2021年12月,最终筛选出64篇文献进行分析。结果与结论:①脊髓损伤后,在细胞微环境的细胞组分中,占比最高的胶质细胞间的相互作用,以及与神经元的相互调控作用最为关键。②在脊髓损伤后的细胞外组分中,利用生物相容性良好的水凝胶模仿天然细胞外基质,可有效模拟和重建损伤区域内的细胞微环境,促进轴突伸长。③在脊髓损伤后的细胞外调节因子中,促炎因子如肿瘤坏死因子α和白细胞介素1β等加剧了细胞微环境的炎症反应,应用受体抑制剂或阻断相关通路抑制上述促炎因子的表达是一种有效的治疗方法,同时在脊髓微环境中增加白细胞介素10等抗炎因子的表达,抑制损伤区域炎症发展的研究也陆续出现。④最近被重视起来的细胞外囊泡作为传递信息的载体在细胞微环境中也发挥了重要作用。⑤文章揭示了脊髓损伤后细胞微环境中的包括细胞组分和细胞外组分之间的多组相互调控关系,证实了细胞微环境中各组分之间所发挥的神经修复作用并不是孤立的。     

干细胞移植治疗脊髓损伤的研究进展

1 引言干细胞是具有多向分化潜能的细胞,是一类具有无限或较长期的自我更新能力,并能产生至少一种高度分化子代细胞的细胞。在胚胎与成体组织中均存在着干细胞。这类细胞在细胞周期中周而复始地运行,不断进行分裂以维持自己的数目,同时在一定的条件下它们能退出细胞周期,进行终末分化。它可在适当条件下诱导为神经干细胞,后者可增殖分化为神经元、星形胶质细胞及少突胶质细胞。脊髓损伤后因神经细胞变性坏死, 不能再生,轴突脱髓鞘,胶质疤痕的形成,局部的微环境发生改变等。目前干细胞移植治疗脊髓损伤中主要有以下几种细胞。     

嗅鞘细胞移植治疗脊髓损伤的研究进展

脊髓损伤是一种严重威胁人类健康的疾病，可致损伤平面以下的运动、感觉及植物神经功能障碍，其治疗一直是神经科学领域研究的难点与热点。众多研究表明，脊髓内细胞移植是具有里程碑意义的治疗策略，为严重脊髓损伤的治疗提供了新方法。其中，可用于移植的细胞主要有神经干细胞、雪旺细胞、少突胶质细胞、嗅鞘细胞等。所有这些细胞中嗅鞘细胞（olfactory ensheathing cells，OECs）的治疗效果最佳，它是一种特殊的大型神经胶质细胞，兼具中枢神经系统星形胶质细胞和外周雪旺细胞的双重特性，具有促进轴突再生和髓鞘化的能力，被许多学者认为是最理想的移植细胞，有可能在脊髓损伤的治疗上取得突破。本文就OECs移植治疗脊髓损伤的研究进展作综述如下。     

来源于大鼠脊髓星形胶质细胞的神经干细胞的增殖分化特性

目的:通过研究碱性成纤维生长因子(bFGF)和表皮生长因子(EGF)在A-NSC培养中的作用来观察其增殖特性;通过添加血小板生长因子PDGF-AA作为诱导因子来研究A-NSC分化的特性。方法:将A-NSC分四组:bFGF+EGF添加组,bFGF添加组,EGF添加组和对照组进行培养,通过形态观察和流式细胞仪检测细胞周期。同时添加PDGF-AA诱导A-NSC分化,以自然分化为对照组,通过免疫荧光染色观察比较其各类细胞分化比例的差异。结果:可观察到A-NSC在bFGF添加组和bFGF+EGF添加组有正常的分裂周期,而EGF添加组和对照组的细胞几乎都停滞在G0/G1期,显示其增殖受到阻滞;诱导实验检测到对照组细胞的分化比例分别为神经元(89.0±4.2)%,星形胶质细胞(4.6±3.2)%,少突胶质细胞(7.6%±2.5%),具有很高的神经元分化比例;诱导组细胞的分化比例分别为神经元(80.6±4.1)%,星形胶质细胞(3.0±1.3)%,少突胶质细胞(20.6±1.8)%,诱导组分化成少突胶质细胞的能力有显著提高(P<0.001)。结论:在A-NSC的生长过程中,bFGF对A-NSC的增殖起重要作用,在本实验条件下A-NSC倾向于向神经元分化,同时PDGF-AA能够显著诱导A-NSC分化成少突胶质细胞。     

小鼠脊髓发育与神经细胞凋亡

目的通过观察小鼠脊髓发育过程中神经元的增殖、分化与凋亡,探讨小鼠脊髓的发育过程及其调控机制。方法取妊娠第18天(E18)至生后第90天(P90)小鼠173只,用5’-溴脱氧尿嘧啶核苷(BrdU)技术标记增殖的神经干细胞,免疫荧光法(DCX,NeuN和Caspase8)标记脊髓中的新生神经元,成熟神经元和凋亡细胞。结果在胚胎与出生早期,BrdU阳性细胞均匀分布于小鼠脊髓各部位。随着小鼠日龄的增加,脊髓神经干细胞可以分化为神经胶质细胞与神经元。其后,位于神经管侧脑室的新生神经元向中间层(未来的灰质)迁移,逐渐分化为成熟神经元。最后,神经元向脊髓中央聚集,灰质呈现典型的"H"型。随着神经元的分化,一些凋亡神经细胞出现在新生神经元与成熟神经元中。荧光双标显示,大部分的凋亡神经细胞都是新生神经元,说明神经元凋亡常常发生在新生神经元中。统计学分析表明,DCX、NeuN、Caspase-8标记的阳性细胞数均随小鼠日龄的增加而减少,说明神经元的分化和凋亡在脊髓的发育过程中逐渐减少。结论在脊髓的发育过程中存在着神经元的增殖、分化与凋亡。三者相互协同,共同调节脊髓的形成与发育。     

脊髓压迫性损伤大鼠海马和脊髓内BDNF的表达变化

目的探讨脑源性神经营养因子(BDNF)在脊髓压迫性损伤后的表达变化及作用。方法用自行设计的方法制作脊髓压迫模型,免疫荧光检测BDNF在星形胶质细胞、神经元和上下行轴突的表达;WB检测BDNF在大鼠海马及脊髓的表达。结果随着时间延长,受损部位的BDNF+-GFAP荧光强度逐渐增强;BDNF+-Tuj1荧光强度逐渐减弱;受损部位相邻上下段的BDNF+-NF200比受损部位的明显增强。海马和脊髓受损中心相邻的上、下段的BDNF蛋白表达在损伤后1d达到峰值,然后逐渐下降(P0.05);而脊髓受损中心的BDNF蛋白表达逐渐下降(P0.05)。结论脊髓损伤后,BDNF的表达下调,随伤后时间呈一定规律变化,是引起受损部位神经元表达下降的原因之一。     

成年大鼠脊髓完全性横断后星形胶质细胞的时空分布及其变化

本研究以成年大鼠脊髓完全性横断模型研究反应性胶质细胞的时空分布和变化。将30只成年Wistar大鼠随机分为5组:正常对照组,T9横断伤1周、2周、4周和8周组,每组6只。利用免疫组织化学方法及图像分析系统对各组动物脊髓内星形胶质细胞的时空分布和变化进行观察和分析。结果显示:脊髓横断组胶质纤维酸性蛋白(GFAP)阳性的星形胶质细胞数目较正常对照组明显增加(P<0.05);距损伤近侧端较距损伤远侧端的GFAP阳性星形胶质细胞数目增加显著(P<0.05);脊髓横断组髓磷脂碱性蛋白(MBP)阳性的少突胶质细胞数目的时间及空间分布与正常对照组相比无统计学差异(P>0.05)。实验结果提示,星形胶质细胞是胶质瘢痕的主要成分,而少突胶质细胞在瘢痕形成过程中并非是反应活跃的成分。     

星形胶质细胞的神经干细胞特性

胶质细胞是脑内数量最多的细胞,它与神经元之间的相互联系是在发育期就精确建立的。不同神经元的功能已有较深入的研究,与之相比,胶质细胞仍是非常神秘的细胞,特别是星形胶质细胞,除了对神经元提供重要的结构、代谢、营养支持外,它与神经元之间复杂的相互联系仍不清楚。本文将对星形胶质细胞作为神经干细胞／祖细胞这一最新发现作一综述。     

星形胶质细胞来源细胞外囊泡促进大鼠神经干细胞向神经元的分化

背景：神经干细胞具有向神经元分化的潜能,已有报道表示星形胶质细胞与神经元存在密切联系,而有关星形胶质细胞来源细胞外囊泡是否具有促进神经干细胞向神经元高效分化的作用,仍未见相关报道。目的：探索星形胶质细胞来源细胞外囊泡诱导促进神经干细胞向神经元分化的可能性。方法：(1)体外培养大鼠神经干细胞及星形胶质细胞,行细胞形态及免疫荧光鉴定,进一步提取星形胶质细胞来源细胞外囊泡,并通过透射电镜、粒径分析、Western blot等方法进行鉴定;(2)将第3代神经干细胞分2组,分别加入同体积的PBS、星形胶质细胞来源细胞外囊泡(质量浓度为1 mg/mL)干预6 d;(3)通过免疫荧光、qRT-PCR和Western blot检测星形胶质细胞来源细胞外囊泡干预后神经元标志物的表达水平。结果与结论：(1)显微镜下神经干细胞形态为球形,以细胞团状分布,免疫荧光示特征性标志物CD133、Nestin呈高表达水平;(2)显微镜下星形胶质细胞形态为不规则星状,且免疫荧光示特征性标志物胶质纤维酸性蛋白呈高表达水平;(3)星形胶质细胞来源细胞外囊泡形态近似圆形或椭圆形杯状,动态光粒子散射仪显示直径在10-200 n...     

内源性神经干细胞治疗脊髓损伤

背景：脊髓损伤是一种严重的神经系统疾病,使患者的生活质量严重下降。近年来,随着医学的发展,内源性神经干细胞治疗脊髓损伤作为一种治疗策略被广泛关注。 目的：文章对内源性神经干细胞的活化、分化及治疗脊髓损伤的机制做一简要的综述。 方法：应用计算机检索万方数据库和PubMed数据库中2002-01/2011-03关于神经干细胞治疗脊髓损伤的文章,在标题和摘要中以“内源性神经干细胞;脊髓损伤;分化”或“Endogenous neural stem cells;Spinal cord injury; Differentiation”为检索词进行检索。选择文章内容与内源性神经干细胞治疗脊髓损伤相关,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章。初检得到340篇文献,根据纳入标准选择20篇文章进行综述。 结果与结论：内源性神经干细胞作为一种新型的治疗手段,它具有独特的优势,不仅避免了免疫排斥及伦理道德等方面的问题,而且在成年个体中也存在。大部分内源性神经干细胞分化成星形胶质细胞和少突胶质细胞,而不是神经元,但通过对信号传导通路的调控,可以是神经干细胞更多地分化为神经元细胞,从而发挥对脊髓损伤的治疗作用。     

胶质细胞移植治疗脊髓损伤的研究进展

脊髓损伤具有高发生率、高致残率、高生存率、高消耗、青壮年多发等特点。其相关治疗的研究主要是从挽救神经元的迟发型损害和死亡，促进神经元的再生和组织移植替代等方面进行。由于哺乳动物中枢神经系统损伤后期内源性修复能力有限，所以细胞移植可能是更为可行的修复途径。目前细胞移植分为神经干细胞移植、胶质细胞移植、基因修饰的细胞移植等。胶质细胞通过广泛分布的凸起构成神经组织的支架，对神经元胞体和突起有支持作用。出生后保持一定的分裂能力．受到创伤刺激时进行分裂增殖，形成胶质瘢痕。星形胶质细胞一方面位于神经细胞的附近．另一方面附着于毛细血管的终足。参与物质运输和血脑屏障的形成。此外，星形胶质细胞可能在神经元生成、突触网络形成、神经元电活动以及特异性神经系统疾病等过程中发挥着调控作用。基于上述理论．国内外进行了一系列胶质细胞移植修复脊髓损伤的实验研究．现就相关研究进展综述如下。     

神经干细胞与脊髓损伤的修复研究现状与展望

神经干细胞在哺乳动物中枢神经许多区域存在,已经从胚胎、胎儿和成人脑组织的不同部位,包 括海马、脑室/室管膜以及从皮质分离出来,能够在体外或体内扩增、分化为神经元和神经胶质。利用神经干 细胞进行细胞替代治疗和基因治疗有很好的临床应用前景,为治疗和修复脊髓损伤带来了希望。移植神经干 细胞或它们的分化产物至宿主脑,继而分化为内生干细胞是很多神经退行性变疾病的潜在治疗方法。     

硫酸软骨素蛋白聚糖与脊髓损伤轴突再生

脊髓损伤后传导束的纤维不能有效再生是脊髓损伤后修复与功能重建的难点之一,其中屏障之一是神经胶质瘢痕,主要由星形胶质细胞和硫酸软骨素蛋白聚糖（chondroitin sulfate proteoglycans,CSPGs）组成,轴突不能穿过神经胶质而再生,屏障导致营养不良,再生受阻。目前有关胶质瘢痕的形成过程与调控、CSPGs参与胶质瘢痕形成的机制、以及如何有效地控制瘢痕的形成从而促进轴突再生,仍存在许多未知领域。     

褪黑素对BDRC诱导脊髓灰质背侧角胶质细胞反应影响的实验证实

目的中枢的胶质细胞牵涉神经元不同性质损伤的病理过程,本文探讨褪黑素(MT)在臂丛背根钳夹(BDRC)诱导脊髓灰质背侧角胶质细胞病理反应中的作用。方法借助神经夹持损伤的方法建立臂丛背根钳夹模型,将18只成年雄性SD大鼠随机分为对照组(包括正常对照组和假手术组)、BDRC组、BDRC+MT组,采用免疫组化、免疫荧光和免疫印迹技术探查颈段脊髓灰质背侧角胶质细胞的形态特征和蛋白表达水平的改变。结果①免疫组化探察显示,GFAP+星形胶质细胞存在并均匀分布于正常脊髓灰质,BDRC明显诱导其细胞数量增加[(15.29±0.37)/0.01 mm~2]及体积变大[(5.72±0.71)μm~3],而MT的使用明显遏制其反应性增生[BDRC+MT组两者分别为(12.05±0.84)/0.01 mm~2、(4.81±0.69)μm~3],差异有统计学意义(P0.05)。正常脊髓灰质表达一定水平的GFAP蛋白,而BDRC明显诱导脊髓灰质背侧角GFAP蛋白的高表达(1.18±0.12),MT的使用明显抑制由BDRC所诱导GFAP蛋白的表达水平(1.05±0.11,P0.05)。②正常脊髓灰质背侧角明显可探查到Iba-1的阳性反应,而且其阳性细胞数量和细胞体积随BDRC诱导而增加及变大[BDRC组分别为(4.51±0.84)/0.01 mm~2、(5.16±1.06)μm~3],MT对其变化显示抑制作用[BDRC+MT组分别为(2.87±0.82)/0.01 mm~2、(4.44±0.86)μm~3](P0.05,P0.05)。脊髓灰质背侧角Iba-1蛋白表达水平随BDRC诱导而呈现高表达(1.20±0.17),MT对高表达的Iba-1蛋白水平显示抑制作用(1.03±0.17,P0.05)。结论臂丛背根钳夹明显诱导脊髓灰质背侧角星形和小胶质细胞的病理反应,而MT对其变化显示强烈的抑制作用。     

大鼠脊髓损伤后星形胶质细胞特异性表达Gc的研究

用免疫组织化学方法观察了脊髓的星形胶质细胞在损伤后出现的抗原性改变并对其改变的意义进行了探讨。实验选用Wistar大鼠 2 0只。实验组 10只 ,对脊髓 T1 0 节段进行完全横断 ;对照组 10只 ,只进行 T1 0 椎板切除术 ,不损伤脊髓。在术后第 1、3、5、7、14 d分别对 2 0只大鼠灌流固定 ,并取出 3 cm长手术段脊髓。用 anti-Galactocerebrosides( anti-Gc)和 anti-glial fibrillaryacidic protein( anti-GFAP)抗体对脊髓进行标记。结果表明 :脊髓损伤后第 7d,增生肥大的星形胶质细胞可以同时被 anti-GF AP和 anti-Gc标记 (荧光双标 )。此抗原表型改变至术后 14 d依然显现。被双标的星形胶质细胞在形态上与成熟的正常胶质细胞基本相同 ,而少突胶质细胞只为 anti-Gc单独标记。对照组脊髓星形胶质细胞和少突胶质细胞只为 anti-GFAP、anti-Gc分别标记。本实验结果提示 :大鼠脊髓受损后 ,星形胶质细胞出现 GFAP和 Gc二种抗原表型。此结果首次表明成熟哺乳动物脊髓损伤后星形胶质细胞也可出现类似少突胶质细胞特异性抗原抗体改变。这可能是星形胶质细胞对脊髓创伤的一种特异性反应。这种变化可为探索脊髓损伤区域微环境的变化对脊髓损伤修复的影响提供新的线索     

神经干细胞在治疗实验性脊髓损伤中的应用进展

20世纪90年代初首次体外分离神经干细胞(NSC)获得成功，给脊髓损伤(SCI)的治疗带来了新的希望。在大量应用NSC治疗实验性SCI的研究中，对于NSC的应用主要有三种方法：①单纯的NSC移植；②以NSC为载体的转基因治疗；③NSC联合生物材料的应用。研究取得了可喜的成就，但同时也存在一些尚未解决的问题。试从上述三个方面对应用NSC治疗实验性SCI研充的近期进展及所存存的一些问题加以综述。     

NT-3基因修饰施万细胞促进移植的神经干细胞在损伤脊髓内分化为神经元样细胞

目的探讨神经营养素-3（NT-3）基因修饰施万细胞（SCs）对植入全横断性脊髓损伤处的神经干细胞（NSCs）分化为神经元样细胞的影响。方法将NSCs单独移植或与NT-3基因修饰SCs、LacZ基因修饰SCs和SCs联合移植到全横断性脊髓损伤处,67d后用免疫组织化学方法观测NSCs的分化,并计算其中神经元样细胞的分化率。结果NSCs在损伤脊髓内可分化为神经元样细胞和神经胶质样细胞,与未基因修饰的SCs的作用相比,NT-3基因修饰的SCs能更有效地提高NSCs向神经元样细胞的分化率,而LacZ基因修饰的SCs与未修饰SCs没有明显区别。结论NT-3基因修饰SCs能促进NSCs在损伤脊髓内向神经元样细胞分化。     

神经干细胞的特性及其在修复脊髓损伤中的应用前景

通常认为 ,成年中枢神经系统 (centralnervoussystem ,CNS)损伤后其自身的修复能力是有限的 ,死亡的神经元是不能由CNS自身产生新的神经元或邻近的神经元来替换。然而 ,近年来神经干细胞 (neuralstemcells,NSCs)的研究已改变了这些观点 ,现已发现CNS的一些区域终生存在产生新神经元的能力。此外 ,通过移植神经干细胞来修复损伤的神经系统是有可能的。本文就神经干细胞的特性以及神经营养因子对其分化的影响和神经干细胞在修复脊髓损伤方面的作用作一简述     

施万细胞对植入大鼠脊髓损伤区内的神经干细胞存活和分化的影响

目的 探讨施万细胞对植入损伤脊髓内的神经干细胞的存活及其分化的影响。方法 分离和克隆新生大鼠海马组织的神经干细胞；同时获取坐骨神经和臂丛神经，从中分离和纯化施万细胞。在移植前先用核荧光(Hoechst33342)标记神经干细胞。实验组为神经干细胞和施万细胞联合移植入大鼠脊髓半横断处，对照组为单独神经干细胞移植。应用免疫组织化学和酶组织化学技术，在移植后7d、14d、21d和30d分别观察神经干细胞的存活和分化情况。结果 实验组的神经干细胞比对照组迁移的更远，分化为神经丝蛋白染色阳性神经元样细胞的数量比对照组的多，并且有较长的突起长出。在30d实验组中，移植的神经干细胞有部分呈乙酰胆碱酯酶(AchE)染色阳性。而在对照组中，移植区内仅有少数呈AchE染色弱阳性的神经干细胞。结论 在脊髓损伤处，施万细胞可促进移植的神经干细胞存活、迁移和向神经元样细胞分化；有些神经元样细胞能长出较长的突起，有些呈现乙酰胆碱酯酶活性。     

星形胶质细胞在肌萎缩脊髓侧索硬化症发病中作用的研究进展

<正>肌萎缩脊髓侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)是中枢神经系统(central nervous system,CNS)运动神经元(motor neuron,MN)退化所致的一种慢性神经退行性疾病,其显著特征表现为选择性MN死亡,临床表现为进行性全身肌肉无力、萎缩,最终导致瘫痪甚至死亡[1-4]。目前其病因和发病机制尚不清楚,缺乏有效地治疗方法。研究表明,