静脉移植骨髓间充质干细胞治疗大鼠脊髓损伤的实验研究

细胞移植已成为目前脊髓损伤（SCI）修复研究的热点之一，本试验观察静脉移植骨髓间充质干细胞对脊髓损伤后功能恢复的影响并探讨其机理。     

神经干细胞移植治疗脊髓损伤的研究进展

脊髓损伤(spinal cord injury,SCI)是一种严重的中枢神经系统创伤性疾病,可导致患者终生残疾,甚至引起死亡。药物、手术等治疗方式无法从根本上改善脊髓损伤患者神经功能。神经干细胞(neural stem cells,NSCs)具有自我更新和多向分化潜能,移植后可通过补充、替代神经元,分泌神经营养因子,改善局部免疫环境等机制促进脊髓功能恢复,为修复脊髓损伤带来了希望。研究者利用转基因的手段将神经营养因子等导入到拟移植的神经干细胞,或通过联合其他类型细胞、支架材料等方法进一步提高移植效率和治疗效果。尽管神经干细胞移植已经取得了很大进展,还有很多问题尚待解决,如移植治疗的具体机制、移植细胞的存活和分化、伦理学争议、免疫排斥和致瘤性等。本文拟对NSCs的生物学特征、移植治疗的机制和不同移植方式进行综述,并对NSCs移植治疗SCI的应用前景与存在问题进行展望。     

人胚神经干细胞移植治疗大鼠脊髓损伤

目的 探讨人胚神经干细胞（hNSC）移植治疗脊髓损伤（SCI）的可行性。方法 分离、培养和鉴定hNSC；用5溴-2脱氧尿苷嘧啶（BrdU）标记hNSC，并将其移植到14只T10半横断的Wistar大鼠损伤脊髓内（另外14只T10半横断损伤的大鼠作为对照组，仅损伤脊髓内注射DMEM／F12培养液），用BrdU的FITC免疫荧光染色检测移植细胞的存活和迁徙，用NF-200、GFAP免疫组织化学鉴定移植细胞的分化，BBB评分评定大鼠功能恢复情况。结果 （1）获得了大量的hNSC；（2）用免疫组织化学可以检测到移植的hNSC能在体内长时间存活（达2个月）并向远处迁徙，并分化为神经元和胶质细胞；（3）检测到实验组大鼠BBB得分明显高于对照组大鼠（P〈0．01），在SCI后第10周时实验组和对照组BBB得分最大差距达到2．1分。结论 hNSC移植能促进SCI大鼠后肢功能恢复，它是SCI移植治疗较有价值的细胞资源。     

神经干细胞和施万细胞共移植治疗大鼠脊髓损伤

目的 观察神经干细胞和和施万细胞共移植治疗脊髓损伤的可行性。方法 体外培养胚胎脊髓源神经干细胞和施万细胞，将两种细胞共同移植到大鼠脊髓损伤部位，免疫组织化学染色鉴定神经干细胞在脊髓内的分化情况并观察记录大鼠行为学功能的恢复程度。结果 神经干细胞体外培养血清诱导分化可见大量具有少突胶质细胞特征的分化细胞，与施万细胞共培养则可促进神经干细胞向神经元方向分化。两种细胞共移植至脊髓损伤部位后，施万细胞可以促进神经干细胞的分化和成熟；共移植可以促进脊髓功能的恢复。结论 神经干细胞在体内和体外都具有多向分化能力，且其分化方向和成熟程度可以被多种环境因子所调控。神经干细胞和施万细胞共移植可以促进脊髓功能恢复。     

人胚胎神经干细胞延迟移植对脊髓损伤大鼠运动功能的影响及其机制

目的:初步探讨人胚胎神经干细胞(human fetal neural stem cells,hfNSCs)延迟移植对脊髓损伤大鼠运动功能的影响及其机制。方法:体外分离、培养和鉴定hfNSCs,选取200~250g的Wistar大鼠28只建立T9~T11节段脊髓挫伤模型,损伤后第9天取20只BBB评分为4~5分的大鼠随机分为对照组及移植组(每组10只),同时在T10水平脊髓中线两侧1.5mm处分别给予2μl不含hfNSCs的杜氏磷酸缓冲液(DPBS)及2μl含有105个体外培养第2代hfNSCs的DPBS,细胞移植后第7、14、28、42、56天用BBB评分评价两组后肢运动功能,移植后第28天及第56天用免疫组织化学法检测移植组大鼠损伤脊髓局部神经胶质纤维酸性蛋白(GFAP)、微管相关蛋白2(MAP2)和2′,3′-环腺苷酸-3′-磷酸二酯酶(CNPase)的表达情况,以评价大鼠损伤脊髓局部hfNSCs的存活及分化情况。移植后第56天髓磷脂碱性蛋白(MBP)染色及透射电子显微镜扫描观察移植组与对照组损伤局部髓鞘形成情况。结果:体外培养的hfNSCs表达Nestin,并可分化为星形胶质细胞[(61.2±1.6)%]、神经元[(27.6±3.4)%]及少突胶质细胞[(6.0±5.5)%]。移植前及移植后第7、14天两组BBB评分比较无统计学差异(P>0.05),移植组在移植后第28、42、56天评分(分别为8.30±1.07分,11.30±1.05分,15.10±1.12分)较对照组(分别为7.00±0.98分,8.30±1.02分,9.10±0.96分)明显提高(P<0.05)。在移植后第28天hfNSCs可分化为GFAP阳性的星形胶质细胞、MAP2阳性的神经元和CNPase阳性的少突胶质细胞,在移植后第56天hfNSCs仍在损伤局部存活并可分化为星形胶质细胞和少突胶质细胞,但未见神经元分化;移植后第56天星形胶质细胞的积分光密度(IOD)值(1502.31±131.92)大于移植后第28天(628.98±119.31)(P<0.05),而少突胶质细胞在移植后第28天及第56天的变化无统计学差异。移植后第56天MBP染色证实人源性少突胶质细胞参与损伤区髓鞘的形成,透射电子显微镜扫描结果显示移植组有完整和连续的髓鞘形成,对照组髓鞘呈断裂及畸形表现。结论:hfNSCs延迟移植可促进脊髓损伤大鼠运动功能的恢复,其机制可能与促进损伤局部髓鞘的形成有关。     

脊髓干细胞移植对脊髓损伤后神经功能的影响

目的探讨胚胎脊髓神经干细胞移植对大鼠脊髓损伤后神经功能恢复的意义。方法160只SD大鼠随机分为空白组,假手术组,脊髓损伤组,细胞移植组,分别在细胞移植后1、2、4周应用斜板实验和Tarlov评分对脊髓损伤后功能恢复进行评价,应用nestin标记观察移植后干细胞的存活情况。结果移植后1周、2周、4周,移植组和对照组斜板试验结果分别为(38．30±0．84)°、(18．50±0．76)°；jm(39．40±0．78)°、(19．70±0．66)°；(45．00±0．81)°、(22．30±0．69)°；Tarlov评分分别为3．37±0．45、2．32±0．34；3．45±0．38、2．41±0．43；3．63±0．47、2．45±0．48；有统计学意义(P＜0．01),免疫组织化学观察可见在损伤的脊髓组织中有神经干细胞的存活。结论胚胎脊髓干细胞移植对脊髓损伤后神经功能恢复有促进作用。     

神经干细胞移植治疗大鼠脊髓损伤的体内示踪

目的:探讨观察神经干细胞(NSCs)移植到大鼠损伤脊髓(SCI)后迁徙情况的方法.方法:体外培养大鼠NSCs,应用超顺磁性氧化铁(super paramagnetic iron oxide,SPIO)及多聚左旋赖氨酸(PLL)标记NSCs,分别进行普鲁士蓝染色、电子显微镜观察NSCs在体外标记情况.66只SD大鼠随机分为假损伤组(A组)、脊髓损伤对照组(B组)、脊髓损伤后NSCs移植治疗组(C组),分别在细胞移植术后第7d、14d、21d、28d及35d,按照改良Tadov评分法和Rivlin斜板试验观察大鼠神经功能恢复情况,B、C组术后第7、21、35d行MRI检查,扫描序列包括T1WI、T2WI、T2*WI.结果:(1)普鲁士蓝染色证实SPIO和PLL标记NSCs的有效率为100％.(2)细胞移植后7～35d,C组与B组动物运动功能均有不同程度恢复,但B组恢复较慢,14d、21d、28d和35d时C组Tarlov评分和斜板试验角度与B组相比差异有统计学意义(P<0.05).(3)1.5T MRI榆查,C组移植处在T2*WI序列呈低信号改变,第21d低信号向损伤区扩大,第35d损伤区见到低信号改变.B组相同时间点无低信号改变.第35天时与B组相比,C组3个扫描序列中信号强度分别下降32.55％、54.14％、62.27％,T2*WI的信号强度变化最大,T1WI变化最小.结论:磁共振技术可以追踪SPIO及PLL标记的移植在体内的NSCs.     

神经生物膜介导神经干细胞联合雪旺细胞移植治疗脊髓损伤

目的探讨以壳聚糖-胶原偶联生物膜为载体，联合移植雪旺细胞（SCs）与神经干细胞（NSCs）在治疗脊髓损伤中的作用，并评价该方法的疗效。方法大鼠孕鼠体内取出胎鼠分离获得原代NSCs进行体外培养，大鼠乳鼠坐骨神经中分离获得原代SCs进行体外培养，分别传代4代获得大量细胞。40只Wistar大鼠建立大鼠脊髓半横断动物模型并随机分为4组：空白对照组，SCs移植组，NSCs移植组，NSCs联合SCs移植组。将胎鼠NSCs和乳鼠SCs共同种植于胶原-壳聚糖偶联的神经生物膜上，移植入大鼠脊髓半横断模型的脊髓损伤部位，对动物进行BBB脊髓功能评分，BDA神经示踪标记，标记2周后处死动物取出动物脊髓组织进行Cy3荧光素染色，p75免疫荧光染色及脊髓组织苏木素-伊红（HE）染色。结果4组实验动物BBB评分组间比较差异有统计学意义（ANOVA，P〈0．05），p75免疫荧光染色阳性物面积比较各组之间差异有统计学意义（ANOVA，P〈0．05）。结论NSCs和SCs能够在胶原-壳聚糖偶联的神经生物膜上共同生长分化，并且SCs能够诱导NSCs产生轴突定向生长。壳聚糖-胶原生物膜介导的SCs联和NSCs移植治疗脊髓损伤可使神经部分再通。     

神经干细胞移植对大鼠脊髓半切空洞损伤的修复作用

[目的] 观察神经干细胞移植后对大鼠损伤脊髓形态和功能的修复作用。[方法] 30只Wistar大鼠，分为半切洞损伤组、D-Hanks液对照组和神经干细胞移植治疗组。4、8周后取损伤部位脊髓组织进行HE、Nissl、Holmes银染观察神经纤维和神经细胞的再生情况。同时在伤后1、4、8周进行伤侧下肢MEP和SEP检测，了解感觉和运动功能的恢复情况。[结果] （1）治疗组4周后，分化的细胞基本闭合空洞，形成一空腔。8周时，在损伤处可见大量星形胶质细胞，及少数长出突起、存活的神经元，而且移植物与宿主之间在形态上形成纤维联系；（2）术后1周各组运动诱发电位和感觉诱发电位峰潜时明显延长，无显著差异性，手术后4、8周，C组的峰潜时较A、B组明显缩短，有显著的差异性（P〈0．01）。[结论] 神经干细胞移植到损伤脊髓组织后，能够存活、分化并从结构和功能上较好地修复组织缺损区域。     

干细胞移植治疗脊髓损伤的研究进展

创伤引起的脊髓损伤通常导致严重的肢体瘫痪,目前,药物疗法和康复疗法治疗脊髓损伤的效果并不明显.近年来,干细胞移植因其理论上的可行性及实验中可观的效果引起国内外学者广泛关注,用于移植的干细胞包括胚胎干细胞、神经干细胞、间充质干细胞及诱导性多能干细胞等.笔者查阅了国内外相关文献,在本文中将对不同干细胞移植治疗脊髓损伤的现状及前景作一讨论和分析.     

神经干细胞单细胞与神经球治疗大鼠脊髓损伤的对比研究

目的比较神经干细胞(neural stem cells,NSCs)单细胞与神经球移植治疗大鼠脊髓损伤(spinal cordinjury,SCI)的效果,研究两种NSCs移植方法治疗SCI的有效性。方法取成年SD大鼠2只,体外分离脊髓组织并行NSCs培养,取第3代细胞行Hoechst33342、巢蛋白染色及贴壁分化鉴定。另取成年SD大鼠(体重230～250 g)60只,随机分为3组,每组20只,采用改良Allen法制备大鼠脊髓T10损伤模型。各组分别于SCI处缓慢注射5μL生理盐水(A组)、第3代NSCs单细胞(B组)、第3代NSCs神经球(C组)。分别于术前及术后3、7、14、21、28 d采用BBB行为功能评定量表评定各组大鼠后肢功能;术后各时间点取材行HE染色和微管相关蛋白2(microtubule-associated protein 2,MAP-2)免疫组织荧光染色观察。结果经形态学观察及鉴定,所培养的细胞为NSCs。术后3 d各组BBB评分较术前显著下降,术后3、7 d各组间BBB评分比较差异均无统计学意义(P>0.05);随时间延长BBB评分不同程度增加,术后14、21、28 d,B、C组BBB评分优于A组,C组优于B组,比较差异均有统计学意义(P<0.05)。HE染色示C组较A、B组脊髓结构清晰,瘢痕形成少。MAP-2免疫组织荧光染色示,术后3、7 d各组间阳性细胞数比较差异均无统计学意义(P>0.05);术后14、21、28 d,B、C组阳性细胞数显著多于A组,C组多于B组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论采用NSCs神经球移植较单细胞移植更明显促进NSCs向神经元分化,更有利于SCI后下肢功能恢复。     

人胚胎神经干细胞移植治疗大鼠脊髓完全横断损伤

目的：探讨利用人胚胎神经干细胞（hNSC）移植治疗大鼠脊髓完全横断损伤的效果.方法：分离、培养和鉴定hNSC.将培养的hNSC植入脊髓完全横断的Wistar大鼠损伤局部,并设DMEM-F12培养液注射组（对照组）.移植术后第1、2、4、6、8、10周对两组大鼠进行BBB运动功能评分,观察脊髓功能恢复情况;并取损伤处脊髓组织行免疫组织化学染色,了解双苯亚甲胺（Hoechst）标记的移植细胞在体内存活和分化情况.结果：体外细胞培养可获得大量hNSC;细胞移植4周后,实验组的BBB运动功能评分较对照组明显提高（P＜0.01）;第4周、第10周免疫组化结果示移植的hNSC在损伤脊髓内存活、分化形成神经元和神经胶质细胞,并向损伤脊髓头尾两侧迁徙.结论：hNSC移植后仍保持其多向分化能力;hNSC移植可改善脊髓全横断损伤大鼠的运动功能.     

静脉移植骨髓间充质干细胞促进脊髓损伤后GDNF基因的表达

[目的]探讨经静脉移植骨髓间充质干细胞(MSCs)对大鼠脊髓损伤(SCI)后胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)表达的影响。[方法]MSCs提取自成年Wistar大鼠的股骨干骨髓,经原代培养、鉴定及5-溴脱氧尿嘧啶核苷(Brdu)核标记。以改良Allen′s打击装置制作大鼠T10节段脊髓损伤(SCl)模型,于伤后立即缝合切口并经尾静脉注射移植MSCs。实验共分为3组MSCs尾静脉移植组(A组)、生理盐水注射组(B组)、正常对照组(C组)。术后不同时间点应用免疫组化法和逆转录聚合酶链反应法(RT-PCR)观察MSCs移植后的存活状态以及不同时间点GDNF基因的表达变化。[结果]免疫组化结果MSCs经尾静脉移植后在损伤脊髓平面可以检测到迁移及存活,标记细胞呈棕黄色的核标记,以损伤区域为多并向周围迁移,移植术后第14d,A组Brdu阳性细胞较多,最远于距离损伤区2.5cm处可检测到。B及C组则均未检测到阳性细胞。RT-PCR结果移植术后第1、3、5d,A组表达量呈逐渐升高趋势,B组呈一过性表达升高,C组无变化。各时间点A组GDNFmRNA的表达量明显高于B组,P<0.05。免疫组化结果移植术后第7、14、28dGDNF的表达量明显高于B组,P<0.05。[结论]骨髓间充质干细胞经尾静脉移植后可迁移至脊髓损伤区域,并上调胶质细胞源性神经营养因子基因的表达,是该移植方式修复大鼠脊髓损伤的机制之一。     

脐带间充质干细胞移植治疗急性脊髓损伤的临床价值

目的:探讨脐带间充质干细胞移植(umbilical cord mesenchymal stem cells,UC-MSC)治疗急性脊髓损伤(acute spinal cord injury,ASCI)的临床价值。方法:选择2017年1月～2018年1月我院收治的50例ASCI患者作为研究组,同时以同期的50例ASCI患者作为对照组。所有患者在受伤后72h内进行减压内固定术,对照组患者给予抗炎、脱水、抗感染及神经营养等常规治疗,研究组患者在对照组的基础上采用腰穿鞘内注射脐带间充质干细胞。比较治疗前及治疗后3、6、12个月两组的功能指标恢复情况,包括ASIA分级与评分、Botsford及脊髓损伤独立量表Ⅲ(spinal cord independence measureⅢ,SCIM-Ⅲ)评分、T细胞亚群(CD3+、CD4+、CD8+、CD4+/CD8+)、免疫球蛋白(Ig G、Ig A、Ig M),观察不良反应(头痛、发热、胃肠功能紊乱、尿路感染等)发生情况。结果:治疗后3、6、12个月,两组的ASIA等级改善率、ASIA运动评分、ASIA感觉评分、Botsford评分及SCIM-Ⅲ评分均呈不断增高趋势(P0.05),CD3+、CD4+、CD4+/CD8+水平呈不断降低趋势(P0.05),CD8+、Ig G、Ig A、Ig M水平均无明显变化(P0.05),研究组的ASIA等级改善率、ASIA运动评分、ASI感觉评分、Botsford评分及SCIM-Ⅲ评分均明显高于对照组(P0.05),两组之间的CD3+、CD4+、CD8+、CD4+/CD8+、Ig G、Ig A、Ig M水平比较差异无统计学意义(P0.05);研究组与对照组的不良反应发生率分别为18.0%、14.0%,两组间比较差异无统计学意义(P0.05)。结论:间充质干细胞能够明显促进ASCI患者的神经功能恢复,不影响体液免疫且不增加不良反应发生率。     

NGF、BDNF基因修饰的BMSCs静脉注射治疗脊髓损伤

[目的]探讨神经生长因子（nerve growth factor，NGF）和脑源性神经生长因子（brain derived nerve growth factor，BDNF）基因修饰的骨髓基质细胞（bone marrow stem cells，BMSCs）静脉移植治疗脊髓损伤。[方法]SD大鼠制备成脊髓损伤动物模型。随机分为损伤对照组（A组）、BMSCs静脉移植组（B组）、NGF、BDNF基因修饰的BMSCs静脉移植组（C组）、正常对照组（D组）。治疗后2、6、10周，每组动物分别进行联合行为评分（GBS）、运动诱发电位（MEP）、感觉诱发电位（SEP）检查、双下肢功能测定（爬坡试验），评价脊髓损伤功能恢复情况。[结果]随时间的延长，C组GBS、MEP、SEP及下肢功能明显改善。与其他组相比较，差异有显著性，P〈0．05。[结论]NGF、BDNF基因修饰的BMSCs静脉移植能部分恢复损伤脊髓的功能。     

骨髓间充质干细胞治疗脊髓损伤的研究进展

骨髓间充质干细胞以其良好的增殖和多向分化能力,取材方便,易于分离培养和自体移植无免疫源性等特征而成为细胞移植治疗脊髓损伤研究的重点之一。目前已证实蛛网膜下腔注射是最理想的骨髓间充质干细胞治疗途径。早期临床应用骨髓间充质干细胞移植是安全的,对脊髓损伤的修复作用是肯定的,其作用机制可能与骨髓间充质干细胞的替代作用、神经营养作用、抑制免疫反应及促进轴突再生等有关。     

神经干细胞移植对大鼠损伤脊髓轴浆运输功能的修复作用

目的:观察神经干细胞移植后对脊髓损伤大鼠轴浆运输功能的作用。方法:30只Wistar大鼠,分为半切洞损伤组、D-Hanks液对照组和神经干细胞移植治疗组。于伤后2、4、8周行损伤上段脊髓HRP逆行示踪并记数及伤侧腓肠肌胆碱酯酶染色。结果:移植组在4、8周时HRP阳性神经元的个数较损伤明显增多。运动终板的形态基本正常。而两损伤组则严重退变,甚至消失。结论:神经干细胞移植到损伤脊髓组织后能较好地恢复其轴浆运输功能并对下肢运动终板有一定的保护作用。     

神经干细胞移植对脊髓损伤后PLP基因表达的影响

目的：研究神经干细胞(NSCs)移植对大鼠脊髓损伤(SCI)后髓鞘蛋白前脂蛋白(PLP)基因表达的影响，探讨神经干细胞移植促进大鼠SCI后髓鞘再生的机制。方法：NSCs由5-溴-2脱氧尿嘧啶核苷标记法(Brdu)标记。实验分为3组：NSCs移植组(A组)、DMEM填充组(B组)、正常对照组(C组)。大鼠SCI后第7d移植NSCs，应用免疫组化和RT—PCR法观察NSCs移植后是否存活，以及大鼠脊髓损伤区PLP基因表达的动态变化。结果：NSCs移植后在受体脊髓内存活，NSCs移植组较单纯损伤组明显促进了PLP基因在分子和蛋白水平的表达。结论：NSCs移植后可存活并促进PLP基因的表达，是促进脊髓损伤后髓鞘再生的机制之一。     

Functional assessment of the acute local and distal transplantation of human neural stem cells after spinal cord injury

Background context

Spinal cord injury can lead to severe functional impairments secondary to axonal damage, neuronal loss, and demyelination. The injured spinal cord has limited regrowth of damaged axons. Treatment remains controversial, given inconsistent functional improvement. Previous studies demonstrated functional recovery of rats with spinal cord contusion after transplantation of rat fetal neural stem cells.

Purpose

We hypothesized that acute transplantation of human fetal neural stem cells (hNSCs) both locally at the injury site as well as distally via intrathecal injection would lead to improved functional recovery compared with controls.

Study design/setting

Twenty-four adult female Long-Evans hooded rats were randomized into four groups with six animals in each group: two experimental and two control. Functional assessment was measured after injury and then weekly for 6 weeks using the Basso, Beattie, and Bresnahan Locomotor Rating Score. Data were analyzed using two-sample t test and linear mixed-effects model analysis.

Methods

Posterior exposure and laminectomy at T10 level was used. Moderate spinal cord contusion was induced by the Multicenter Animal Spinal Cord Injury Study Impactor with 10-g weight dropped from a height of 25 mm. Experimental subjects received either a subdural injection of hNSCs locally at the injury site or intrathecal injection of hNSCs through a separate distal laminotomy. Controls received control media injection either locally or distally.

Results

Statistically significant functional improvement was observed in local or distal hNSCs subjects versus controls (p=.034 and 0.016, respectively). No significant difference was seen between local or distal hNSC subjects (p=.66).

Conclusions

Acute local and distal transplantation of hNSCs into the contused spinal cord led to significant functional recovery in the rat model. No statistical difference was found between the two techniques.