最新：神经干细胞治疗新生儿缺氧缺血性脑损伤基础研究及临床应用进展.docx

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1、最新：神经干细胞治疗新生儿缺氧缺血性脑损伤基础研究及临床应用进展摘要缺氧缺血性脑损伤严重危害新生儿生命健康，目前仍缺乏有效治疗手段。神经干细胞能够修复神经系统损伤，本文对神经干细胞的生物学特性、新生儿缺氧缺血性脑病的病理生理过程、神经干细胞治疗缺氧缺血性脑损伤的机制、移植方式、疗效及临床应用展开综述，为神经干细胞治疗新生儿缺氧缺血性脑病提供借鉴。新生儿缺氧缺血性脑损伤(hypoxic-ischemicbraindamage,HIBD)是由围产期窒息引起的新生儿脑病，发病率为1/100021OOO【1】。脑损伤修复与再生是一个复杂的过程，神经元是高度分化的终末期细胞，再生能力低，且神经营养因子分

2、泌不足，不能维持局部环境稳态，导致损伤神经系统修复失败。随着损伤程度的加深，炎症相关的胶质细胞活化及Y-干扰素等炎症因子释放，进而加重脑缺氧缺血损伤【2】。细胞治疗可应用神经源性或非神经源性细胞代替、修复或改善受损神经系统功能。近年来,神经干细胞(neuralstemcell,NSCs)在神经修复和组织损伤中的再生被广泛用于神经系统疾病的治疗，包括缺血性脑卒中、颅脑损伤等【3,4】，具有明显疗效。外源性NSCS可促进神经元再生、减轻炎症反应，为新生儿HIBD的治疗带来了希望。本文主要对NSCS的生物学特性、新生儿HIBD的病理生理过程、NSCs治疗HIBD的机制、移植方式、疗效及临床应用进行综

3、述。一.NSCS的生物学特性NSCS主要来源于神经组织、永生化细胞系、胚胎干细胞、诱导的多能干细胞、血液系统的骨髓间质干细胞及人类鼻腔黏膜固有层细胞，具有分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞的潜能。NSCS受神经生长因子、神经功能活动、应激反应等因素的调节，具有向大脑损伤部位迁移的特性，可用于神经再生及损伤修复。二、新生儿HlBD的病理生理过程新生儿HIBD的病理生理过程主要分为3个阶段【1】。第一阶段为缺氧缺血后06h,脑组织缺氧缺血引起酸中毒，神经细胞糖酵解增强，离子泵功能紊乱，线粒体功能紊乱，导致神经细胞水肿、凋亡。第二阶段为缺氧缺血后672h,随着兴奋性神经递质和活性氧自由基的释放

4、，线粒体功能紊乱加重，神经细胞开始凋亡，脑损伤进一步加重，该阶段与癫痫的发生有关5。第三阶段为缺氧缺血72h以后，受损脑组织进入内源性修复过程，存活的NSCS开始分化、增殖、再生；由于内源性NSCs修复能力受限，小胶质细胞和星形胶质细胞释放有害细胞因子，损伤神经元和轴突。外源性NSCs的移植主要在第二阶段以后，能够有效弥补内源性NSCS修复能力不足16。三、NSCS治疗HlBD的机制.移植方式及疗效(一)NSCs移植治疗新生儿HIBD的可能机制研究表明外源性NSCS通过细胞替代效应、旁分泌效应及免疫调节等机制修复HIBD受损脑组织，恢复大脑稳态。1.细胞替代效应：缺氧缺血发生后，受损部位内源性

5、NSCS修复能力不足，受损部位分泌的趋炎因子与NSCS表面趋化因子受体4发生相互作用，诱导NSCS向脑受损部位迁移17,可分化为成熟的神经元，明显减小缺氧缺血引起的脑损伤面积，改善感觉运动功能【8】。移植后1周，植入的NSCS到达大脑损伤区域，皮层区的外源性NSCS分化为皮层锥体神经元，海马区的分化为海马颗粒细胞，移行区的大部分分化为星形胶质细胞，移植后2周损伤区可见更多移植的NSCs,移植后4周与移植后1周相比NSCs数量明显减少，3个月后消失【9,1。表皮生长因子可诱导NSCs向星形胶质细胞分化，低浓度的成纤维细胞生长因子2可增加NSCs向神经元分化的趋势111】，然而植入的NSCs由于受

6、宿主免疫排斥、炎症反应及氧化应激的影响，使植入的NSCS存活数量减少，这也表明细胞替代效应仅是NSCS移植治疗机制的一部分。2.旁分泌效应：NSCS分泌的脑源性神经营养因子可促进神经保护，改善缺氧缺血后的神经系统预后12。神经营养因子可协助维持神经细胞增殖，保护神经组织免受进一步损伤13。血管内皮生长因子能够调节血管内皮细胞的有丝分裂和存活，促进血管生成，参与神经组织修复【I。3.免疫调节：缺氧缺血激活了星形胶质细胞和小胶质细胞，导致损伤部位炎性细胞浸润，植入的NSCS可降低肿瘤坏死因子a、白细胞介素白细胞介素6、单核细胞趋化蛋白1及离子钙结合衔接分子1等炎性因子，从而改善脑损伤I”1。缺血性

7、小鼠模型的研究发现，植入的NSCS与离子钙结合衔接分子1阳性细胞的显著降低有关，且有效降低了星形胶质细胞的数量和小胶质细胞的活化，植入NSCS的小鼠体内CD45+及Iba-I+MHC11免疫细胞数量更低16,说明NSCS具有免疫调节作用，能够下调促炎因子和免疫细胞的活性。（二）NSCs动物移植方式HIBD动物模型研究均选择出生后7d的幼鼠，目前大多数研究人员在RiCe模型17的基础上建立HIBD动物模型，NSCs移植治疗HIBD的移植时间窗、移植部位及剂量见表LNSCS移植治疗HIBD的时间窗多在造模后3d,移植数量级为105级，动物实验主要通过鼻腔、月并脏体、海马、侧脑室、腹腔、尾静脉等部位

8、移植。表1新生缺融缺血脑损防耀型NsCS主要移的式作IrR及裹年引实归动相aeyJtWR8MLu92022,1PNo7SOXMR27d1122dGSF*M50三三2012H用IhewwvxmMTJN50*2000口的eHF*MSCsl*20!511*三5DXBIraS7d“卜NSGeaoo叫ISWNSOMEKW*2O14网三C570&HIMSldMSOSU篷：NSCIg力内囱RH!NPC6Z.EBMO亦BGB力ICa。!*听mt3力Z子JBCfrgmZ誉鼻听MI力Ae1.EPCs协同NPCS移植：将EPCS和NPCS通过侧脑室联合移植到HIBD新生大鼠体内，可明显减轻脑损伤和细胞凋亡，改善新生

9、大鼠认知和运动功能。其可在体外低氧微环境下发挥协同效应促进干细胞的迁移，主要是因为EPCS表面神经纤毛蛋白1信号和NPCS表面趋化因子受体4及成纤维细胞生长因子受体1信号的参与，在血管和神经的生成过程中发挥潜在的协同作用23。2.细胞因子协同NSCS移植：用肿瘤坏死因子预处理NSCs,可显著增加细胞凋亡抑制蛋白2的表达,保护NSCS免受缺氧缺血引起的细胞毒性影响，使侧脑室移植后NSCS的存活率明显提高。通过促进趋化因子配体1及神经营养因子的表达改变胶质细胞的极性，起到神经保护作用26。移植NSCS前给HIBD新生大鼠皮下注射粒细胞集落刺激因子，建模后2d进行NSCs移植，植入的NSCs凋亡明显

10、减少，且很少分化成少突胶质细胞【27。3.神经营养因子联合NSCS移植：将含有神经营养因子3的NSCs移植到HIBD新生大鼠侧脑室，脑室周围组织结构明显恢复，促进了运动功能的恢复【28】。将含有脑源性神经营养因子的NSCS通过侧脑室移植，可显著提高新生大鼠学习和记忆能力，明显改善大鼠肌力和随意运动能力，促进NSCS分化29。此外，人参皂苗等中药药材提取物具有促进海马神经发生、提高神经可塑性等作用，联合NSCs移植也能提高植入NSCS的存活率，改善神经行为功能【3。】。4.物理治疗联合NSCs移植：将NSCs移植到HIBD新生大鼠侧脑室，移植后1d给予高压氧通气，发现植入的NSCs分化成神经元，其形态与宿主内源性细胞相似，海马及皮质区组织细胞水肿明显减轻，海马、齿状回区域神经元排列更整齐，组织结构更完整【31。在亚低温联合NSCs移植实验中，抗炎核因子和凋亡因子caspase-3表达降低，缺血灶体积明显减小，大脑皮层及海马植入的NSCS明显增多，分化成神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞，行为功能恢复明显132】。此外，还有通过基因改造NSCS33、制备可生物吸附NSCS的弹性体支架等方式【34,提高NSCS的神经组织修复能力。四、NSCS治疗HIBD的临床应用动物实验已证实外源性NSCs移植是治疗HIBD的理想方法，目