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Asian Case Reports in Vascular Medicine 亚洲心脑血管病例研究, 2014, 3, 1-3
http://dx.doi.org/10.12677/acrvm.2014.31001 Published Online February 2014 (http://www.hanspub.org/journal/acrvm.html)
OPEN ACCESS
1
Neural Stem Cells and Cerebral Ischemi a I nj ury
Zhaohua Tian1, Boyan Liu2
1Emergen cy Departmen t , The Longgan g District Hospital of Chin ese Medicine of Shenzhen, Shenzhen
2Internal Medicine Lab of Traditional Chinese Medicine, Hunan University of Chinese Medicine, Changsha
Email: tianzhaohua@ si na.com
Received: Jan. 3rd, 2014; r ev ised: Jan. 26th, 2014; accepted: Feb. 6th, 2014
Copyrigh t © 2 014 Zh aohua Tian, Boya n Liu . This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which per-
mits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. In accordance of t h e C r eat i ve C om-
mons Attribution License all Copyrigh ts © 2014 are reserved for Hans and the owner of the intellectual property Zha ohua Tia n, B o yan Liu. All Copy-
right © 2014 are guarded by law and by Hans as a guardian.
Abstract: Objective: To explore the definition, tra nsplantatio n, differentiation, regulator factors and the relation of
neural stem cells (NSCs) and cerebral ischemia injury. Methods: To exp ound the de finition a nd biological characteris-
tics of NS Cs, u nite NSCs transp lantation, micro environment control and to contact NSCs a nd cerebral ischemia injury
mechanism. Results: Neural stem cells may repair cerebral ischemia injury, but overcome the problem of directional
differentiation, inflammation and reject reaction. Concl usion: The transplantation of neural stem cells can be used in
the neural r e storation of the cerebral ischemia injury.
Keywords: Neural Stem Cell s; Cerebral Ischemia Injury
神经干细胞与脑缺血损伤
田兆华 1,刘柏炎 2
1深圳市龙岗区中医院急诊科,深圳
2湖南中医药大学中医内科实验室,长沙
Email: tianzhaohua@ si na.com
收稿日期:2014年1月3日;修回日期:2014年1月26 日;录用日期:2014年2月6日
摘 要:目的:探讨神经干细胞的定义、移植分化及调控因素,以及与脑缺血之间的关系。方法:通过阐述神
经干细胞的定义及生物学特性,结合神经干细胞移植及微环境调控,进一步将神经干细胞与脑缺血损伤修复机
制加以联系。结果:神经干细胞能够修复脑缺血损伤,但要克服定向分化、炎症及排斥反应等问题。结论:神
经干细胞移植可用于脑缺血损伤神经修复。
关键词:神经干细胞;脑缺血损伤
1. 引言
脑缺血后由于缺血、缺氧引起神经元变性、坏死,
而导致神经功能缺损,因此,尽快恢复缺血区的血液
供应对缺血后神经功能的恢复至关重要。神经干细胞
(neural stem cells, NSCs)的发现及脑内移植给脑缺血
损伤的治疗带来了新的光明,也是近年来中风研究的
热点之一,现综述如下。
2. 神经干细胞
神经干细胞是指具有分化为神经元、星形胶质细
胞和少突胶质细胞的能力,能自我更新并能提供大量
脑组织细胞的细胞群[1]。特异性表达为巢蛋白(nesti n)
神经干细胞与脑缺血损伤
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阳性,成年和胚胎哺乳动物脑中均有分布,最初于
1992 年Reynolds 从成长小鼠纹状体分离出来[2]。Ga ge
将神经干细胞的特性概括为:1) 可生成神经组织;2)
具有自我更新能力;3) 可通过不对称细胞分裂产生新
的细胞。
神经干细胞的来源主要有两方面,一是从胚胎期
神经系统的多个部位中分离[3],目前已先后从皮层、
海马、纹状体,侧脑室等部位中分离获得,另一来源
是从成长哺乳动物中枢神经系统获得,现已证实侧脑
室室旁下区和海马齿状回是 NSCs 的聚集区[4]。其在
生理情况下以静止,不增殖状态存在,并受邻居细胞、
生长因子,激素等微环境调控[5]。许多研究表明中枢
神经系统缺血时,增殖并移行缺血周围区的 NSCs 表
现为成熟神经元表型(即内源性神经再生),一些新生
神经元与周围神经元形成胞体树突连接,但大量以细
胞凋亡的方式死去,只有少数新生神经元在缺血后存
活6周[6]。可见机体自身的神经再生能力是十分有限
的,不足以对抗损伤。神经干细胞的发现为脑损伤和
神经退行性疾病的治疗提供了新的希望。
3. 神经干细胞移植与调控
不同研究采用不同移植方法,大概有如下几种:
1) 脑实质移植,可通过单个位点或多个位点直接将细
胞移入病灶内或其周围以修复损伤组织,或将细胞注
射病灶对侧半球,通过细胞移行来修复[7];2) 脑室移
植,将细胞注入同侧或异侧侧脑室[8];3) 血管系统,
通过尾静脉注射或经颈动脉注射[9],经血流达到大脑
损伤部位,避免了侵袭性立体定向手术造成的损伤。
以上各方法效果均较理想。
神经干细胞同时受微环境的影响与调控,它不仅
为其提供营养支持,并最终引导神经干细胞整合至损
伤组织,还影响它们定位和存活。就成体 NSC 而言,
微环境包括细胞间相互作用、体细胞信号、血管系统、
细胞外基质和基底板[10]。Bernal 等证实内皮细胞能释
放促进胚胎和成体神经干细胞自我更新、抑制其分化
和促进神经元产生的因子,为内源性脑细胞原位再生
提供了条件[11]。Hamerlik 等也证实抑制血管内皮生长
因子受体 R2能抑制血管生成和神经再生,认为血管信
号网络影响神经前体细胞的移行和命运[12]。另一方面,
神经干细胞的存活有赖于血流的供应,有效的血运建
立是新生细胞成活的关键。
4. 神经干细胞与脑缺血损伤
4.1. 脑内成体神经干细胞自身修复
神经干细胞在不同时间数目不一,胚胎早期神经
板出现,神经干细胞占优势,随着时间的进行,其比
率迅速下降,如胚胎第 8天大鼠脊髓神经管中神经干
细胞超过 50%,第 12 天下降至 10%,出生时降至 1%[13]。
由成年脑内神经干细胞引发的神经再生是大脑的生
理现象,每天齿状回约产生 9000 个新生神经元,这
些新生神经元可与周围细胞整合形成通路并存在,在
啮齿类动物至少成活 8个月,人类存活二年,但其自
我修复能力十分有限[14]。研究表明,脑缺血时,NSCs
自身可以增殖、移行至损伤部位并分化进行修复[15]。
4.2. 移植排斥反应与炎症
中枢神经系统由于存在血脑屏障以及缺乏抗原
递呈细胞,长期以来被认为是“免疫豁免区”[16]。脑
缺血时,血脑屏障通透性增加,一些免疫活性细胞进
入大脑传递信息,如小胶质细胞和星形胶质细胞活化,
可表达主要组织相容性复合体。神经干细胞具有一定
的免疫原性,可能引起免疫反应和移植排斥反应。
另外,进行细胞移植时,手术操作损伤血脑屏障,
会产生大量的炎症细胞因子,加之缺血引起的炎症级
联反应,会促使组织相容性抗原复合体表达。其中
TNF-α起了重要作用。中枢神经系统TNF-α主要由活
化的小胶质细胞和淋巴细胞产生,并选择性活化小胶
质细胞,刺激星形胶质细胞增生。研究发现脑缺血后
随时间延长 TNF-α,ICAM-1 逐渐下降,移植神经干
细胞后 TNF-α,ICAM-1 基因转录明显提高,蛋白合
成增多,说明同种异体神经干细胞移植存在急性排斥
反应[17]。
5. 展望
作为机体损伤修复的重要方面,近年来有关神经
干细胞移植治疗脑缺血损伤的研究取得了很大的进
展,但主要集中在实验研究方面,且存在一定局限,
如排斥反应的存在、微环境对神经干细胞的影响、定
向分化及细胞示踪技术需进一步改进等。药物治疗通
过影响细胞微环境而调节神经干细胞分化,进而减轻
脑缺血损伤,具有创伤小、经济有效、依从性好等优
点,显示了较好的前景,但尚缺乏严格的大样本临床
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实验。因此,均距临床应用还有一段距离。随着神经
干细胞移植、分化机制的进一步阐明,神经干细胞移
植将对缺血性脑血管病的治疗具有巨大的应用价值
和广阔的前景。
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