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1、胚胎中枢神经组织移胚胎中枢神经组织移 植与脊髓损伤植与脊髓损伤中华神经外科杂志 1998 年第 3 期第 14 卷 综 述作者：李家顺 余科炜 叶晓健单位：200003 上海，第二军医大学长征医院骨科胚胎中枢神经系统(CNS)组织移植的实验研究已经进行了近一百年（1） 。近二十年来，随着电镜和示踪染色等现代实验技术的推广和应用，胚胎 CNS 移植的研究终于取得了一些令人信服的结果。与传统的观点相反，目前认为哺乳动物 CNS 损伤后神经元轴突仍有再生潜力，并能形成新的突触联系（25)。但是，由于 CNS 内部微环境不适合，致使绝大部分轴突的再生努力归于失败，即所谓“夭折性再生(abortive
2、regeneration)”(6，7)。Thonen（8）认为限制轴突再生的因素包括：(1)成年哺乳动物 CNS 神经元再生能力有限；(2)损伤区的细胞成分和细胞外基质不适合，如缺乏 Schwanns 细胞，有胶质疤痕形成等；(3)神经营养因子，诱导因子不足；(4)损伤后产生某种抑制因子（9，10） 。胚胎 CNS 移植是改变微环境中不利因素的一种选择，本文将对近年来胚胎 CNS 移植治疗脊髓损伤(SCI)的研究进展作一综述。一、影响胚胎 CNS 移植物存活的因素胚胎 CNS 移植物的存活是神经元再生的基础。与脑内移植相比，脊髓内移植存活率较低（11） 。影响胚胎 CNS 移植物存活和再生的因
3、素有多种，主要包括：移植的部位和方法，供体的胚龄和组织类型，移植组织的供血条件，脊髓损伤的程度与范围以及是否合用神经营养因子(NTFs)或免疫抑制剂等。因为前几个因素国内已有文献回顾（12） ，故本文着重讨论 NGF 及免疫抑制剂对胚胎 CNS 移植物存活和再生的作用。1.神经营养因子(neurotrophic factors, NTFs)：是一类能对中枢和外周神经发挥营养作用的特殊蛋白质分子，包括神经生长因子(NGF)，脑源性神经营养因子(BDNF)，NT-3 等。NGF通过“旁分泌作用”产生两大类生物效应：(1)维持神经细胞的存活和发育(生存活性)；(2)促进神经细胞的突起向 NGF 浓度
4、高的方向伸长(趋化活性)（1315)。有研究表明，CNS 损伤后，局部 NGF 浓度升高（16） ，NGF 受体 mRNA 表达增加（17） ，说明NGF 参与了 CNS 损伤后的修复过程。Fernandz 等(1993 年)利用一种微泵将不同剂量的 NGF 直接注入成年鼠脊髓损伤部位，发现皮层脊髓束轴突再生的数目明显多于对照组，证实外源性NGF 有助于 CNS 轴突再生。将含 NGF 的硝酸纤维素膜覆于胚胎CNS 移植组织表面，能提高移植组织的存活率，促其分化成熟并与宿主脊髓整合，而且动物有一定程度的功能恢复(1820)。如果将这种膜置于移植组织的宿主脊髓之间，还能诱导 DRG 来源的再生轴
5、突穿过移植体，到达宿主脊髓前角，不含 NGF 的硝酸纤维素膜无此类作用(21） 。近年来，NGF 转基因细胞的应用给 CNS 再生研究带来了新的活力（22，23） 。Tuszynski 等(1994)将 NGF 转基因成纤维细胞移植到未受损伤的成年鼠脊髓T7 段，发现有大量 CGRP 标记的感觉神经纤维长入移植体。可见转基因细胞在未来的神经再生和神经移植研究中有着广泛的用途。2.过去有人认为，脑和脊髓是一个特殊免疫区域，或被称为是“免疫豁免(privileged immunological site)”器官。然而，近十年来的研究结果表明，CNS 作为“免疫豁免”器官并不是绝对的：移植物在经历多
6、种激惹或免疫刺激机制后可被排斥，尤其在 MHC 基因位点差别较大，或者 CNS 损伤后血脑屏障遭受破坏、局部有淋巴细胞浸润时更易发生（24） 。多数作者相信，为了提高神经移植物的长期存活力，有必要使用免疫抑制剂。但是也有相反的观点认为，免疫抑制剂有神经毒副作用，而且增加了发生肾衰或感染等致死性并发症的危险性。一种折衷的办法是，采用自体细胞(如 Shwanns 细胞)代替同种异体或异种的胚胎神经细胞（25） 。还有人试图通过移植经过特殊培养和筛选，具有免疫耐受性的特殊神经元来解决这个问题（26） 。二、胚胎 CNS 移植对宿主脊髓形态和功能的影响大量研究结果表明，在各种急性或慢性 SCI 动物模
7、型中，胚胎 CNS 移植组织不仅能在损伤部位存活、生长、分化成熟，并与宿主脊髓融合恢复其解剖上的连续性（11，27，28） ，而且至少还有下述几个方面的作用：1.抑制脊髓损伤区胶质瘢痕形成，减少或消除已经形成的胶质瘢痕，促进再生轴突穿越胶质“屏障” 。以往的动物实验表明，胚胎 CNS 移植不仅能减轻 SCI 后的胶质细胞反应，抑制胶质瘢痕形成，而且可以在一定程度上减少已经形成的胶质瘢痕。例如，胎鼠脑组织移植体与成年宿主CNS 组织直接对合部位没有胶质瘢痕形成（15） ，甚至在已有胶质瘢痕形成的部位，FSC 移植体仍能与宿主脊髓神经纤维网融合（23） ，其作用机理不明。2.防止宿主神经元突切断后
8、发生逆行性溃变、坏死，促进轴突再生并重新髓鞘化。Bregman 等(1986 年)和 Das 等(1987年)将胎鼠脊髓移植体到新鼠半(全)横断的中胸段脊髓内，结果发现宿主红核神经元大部分保留，并有 5-HT 轴突穿越移植到达下腰段脊髓内，而对照组红核神经元大量溃变消失。Bregman(1988 年)认为这种对损伤神经元的救活作用至少部分依赖其靶组织的特异性。因为除胚胎脊髓组织(FSC)外，胚胎脑组织或其他组织均不能支持红核神经元的长期存活。Blakmore 等(1989 年)将少量溴化乙锭注入成年鼠脊髓白质内使之脱髓鞘化，然后用经过培养的新生鼠大脑皮层胶质细胞(主要含星形胶质细胞和少突胶质细
9、胞)注入脊髓损伤部位，发现这些轴突再次髓鞘化。由此推测，含有大量原始胶质细胞的胚胎 CNS 组织也能为损伤脊髓内脱髓鞘化的轴突提供保护，改善其传导能力。3. 代替某些脊髓上神经元对损伤面以下脊髓内运动神经元的支配，恢复一部分植物神经和反射功能。Privat 等(1989 年)将胎鼠中脑或中缝核 5-HT 能神经元移植到成年鼠横断脊髓的尾侧断端内，发现胚胎神经元发出轴突长入宿主脊髓，并分布到正常的靶区内，与宿主神经元构成突触，局部 5-HT 浓度增高，一些植物神经功能(如勃起和射精)恢复。Nornes 等(1983 年)采用 6-OH DA 损毁成年鼠脊髓的儿茶酚胺能神经元，然后移植胎鼠兰斑去甲
10、肾上腺素能神经元，发现也能长入宿主脊髓的正常靶区内，而且有一些反射功能恢复的报告。上述研究结果表明，胚胎脑内的某些神经元移植后能发出轴突支配宿主脊髓内正常的靶区，释放特殊的神经递质，模拟正常脊髓上神经元对 SPGL的调控，但它们不能完全恢复已被破坏的神经环路的连续性，因此只能部分恢复宿主脊髓的功能。4. 可作为连接损伤脊髓两断端的“桥状结构” ，支持并引导再生轴突穿越损伤区；或作为“中断结构”与再生轴突构成突触联系，传导信息，恢复各类传导束对 SPGL 的支配和调控。Tessler 等(1988 年)和 Houle 等(1989 年)分别研究了损伤急(慢)性期移植 FSC 对后根再生能力的影响
11、。先在成年鼠脊髓的 L45 处横断，然后植入孕 1415 天胎鼠脊髓组织，再将邻近的后根切断并对接在移植组织上，术后 29 个月，HRP 示踪染色显示切断的后根轴突能再生并延伸到移植组织中，甚至分布到脊髓灰质的正常靶区，其中部分是 CGRP 标记的 DRG 感觉神经元的一级传入纤维，而对照组后根再生轴突不能穿越后根-脊髓交界处。FSC 移植后各类长传导束的恢复程度在新生鼠和成年鼠之间存在着明显不同：(1)在新生鼠脊髓内，FSC 作为“桥状结构”允许脊髓上神经元的再生轴突通过并长入损伤平面以下的脊髓内。Bregman 等(1987 年)发现新生鼠脑干中缝核 5-HT 能神经元轴突和皮层脊髓束轴突
12、能穿越胸段脊髓横断损伤-FSC 移植区，并分布到下腰段的正常靶区内。一系列的运动试验也证实，新生鼠脊髓过半切并移植 FSC 后，其运动功能的恢复较对照组更好（29） 。不仅如此，Iwashite 等(1994 年)甚至报告脊髓下胸段完全横断的新生鼠，同位移植 FSC 以后，恢复了正常的行走、跑动和爬高运动功能，电生理研究记录到来自腰膨大的体感诱发电位和来自脑内神经元的动作电位；(2)在成年鼠脊髓内，FSC 可能作为“中断结构”介导神经冲动的传递，一定程度上恢复了神经网络的完整性。有研究表明，成年鼠脑干中缝核 5-HT 轴突、皮层脊髓束轴突和 DRG 来源的一级传入轴突均能长入FSC 移植体，但
13、不能到达宿主脊髓的另一端。与此同时，邻近移植体的脊髓固有神经元轴突也能长入移植体内 35mm，而移植体神经元纤维投射至损伤区两端宿主脊髓内 57mm。这些结果，加上移植体内有突触形成且能发出轴突长入与其对接的外周神经的证据（30） ，强烈暗示移植体作为“中断结构” ，恢复脊髓感觉、运动和反射功能。但是，迄今为止还没有成年动物脊髓横断后，损伤区以下随意运动功能(主要受皮层脊髓束的支配)恢复的报道。5. 代替损伤节段缺失的运动神经元，发出轴突经过外周神经支配效应肌肉。Sieradzan 等（29）将新生鼠左侧坐骨神经夹伤，致使其脊髓腰膨大内同侧运动神经元大量(70%)缺失。2 月后将孕 12天胎鼠
14、脊髓前 14(含大量运动神经元)移植到该鼠脊髓腰段左后侧，另取宿主右侧伸拇长肌置于脊柱旁，并将其支配神经切断后与移植体对接。术后 23 月，通过免疫组化染色和 HRP 示踪技术发现，供体运动神经元存活、正常发育、并移行到宿主脊髓组织内，还能发现轴突穿越外周神经长入靶肌肉，电刺激该神经可引起靶肌肉的收缩。进一步研究发现靶肌肉内含有 3种不同类型的肌纤维，说明胚胎运动神经元已经分化成熟。综上所述，近年来关于胚胎 CNS 移植的基础理论研究和大量动物实验已经证实，胚胎 CNS 移植至成年(幼年)动物受损脊髓内不仅可以存活和分化成熟，而且可以保护宿主残存神经元和轴突，替代宿主神经元的功能或者与宿主脊髓
15、之间建立新的神经纤维联系，从而保存或恢复宿主脊髓的部分感觉、运动和反射功能。上述事实增加了治愈人类 SCI 的希望。参 考 文 献1 Bjoralund A. Neural transplantation-an experimental tool with clinical possibilities. Trends Neurolsci, 1991, 14:319.2 Richardson PM, Issa VM, Aguayo AJ. Regeneration of spinal axons in the rat. J Neurocytol, 1984, 13:165-182.3 Fried
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