小兒腦性癱瘓(cerebral palsy)是因腦功能障礙引起的以運(yùn)動障礙及姿勢異常為主體的一組癥候群。英國矯形外科醫(yī)生Willian John Little(1810—1894)最早將Cerebral palsy確定為一種疾病納入醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。我國的小兒腦性癱瘓定義為：以妊娠到新生兒之間的各種原因所致的腦的非進(jìn)行性病變?yōu)榛A(chǔ)，形成永存的、但可以變化的運(yùn)動和姿勢異常，其癥狀在2歲之前出現(xiàn)。小兒腦癱包括：缺血缺氧性腦癱、產(chǎn)傷造成的腦癱、外傷性腦癱、醫(yī)源性腦癱以及一些不明原因的腦癱。腦性癱瘓是目前小兒時期最主要的運(yùn)動功能傷殘疾病，而且多數(shù)伴發(fā)有智力低下及語言功能障礙。與腦癱高度相關(guān)的危險因素有宮內(nèi)發(fā)育遲緩、新生兒窒息、新生兒顱內(nèi)出血、新生兒產(chǎn)傷及高膽紅素血癥、高熱驚厥、癲癇發(fā)作、墜落傷、車禍傷等。如何有效地防治該類型疾病?人們采用了各種辦法和手段：高壓氧、神經(jīng)營養(yǎng)藥物、細(xì)胞因子、中藥、針灸治療及手術(shù)治療。這些治療手段對于損傷程度相對較輕的神經(jīng)細(xì)胞有一定的效果，但對于已經(jīng)完全損傷的神經(jīng)細(xì)胞，治療效果有限。采用神經(jīng)組織移植治療此類疾病，實(shí)驗(yàn)證實(shí)有效，但存在細(xì)胞來源不足，醫(yī)學(xué)倫理學(xué)、療效持續(xù)時間短的問題，限制了中樞神經(jīng)移植治療腦癱的進(jìn)一步研究。神經(jīng)干細(xì)胞的研究和發(fā)現(xiàn)為治療此類疾病帶來了希望。
一、小兒腦癱機(jī)制
神經(jīng)系統(tǒng)由神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞構(gòu)成。神經(jīng)系統(tǒng)的功能單位——神經(jīng)元，在損傷后不可再生，從而嚴(yán)重影響神經(jīng)功能。神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞在神經(jīng)系統(tǒng)中也有十分重要的功能，在損傷后可以有一定程度的再生，但多數(shù)再生的膠質(zhì)細(xì)胞最后形成膠質(zhì)瘢痕，失去其正常功能。在發(fā)育的晚期和出生后早期，神經(jīng)前體細(xì)胞會從SVZ、VZ及海馬等神經(jīng)干細(xì)胞密集的區(qū)域向嗅球、大腦皮層、中腦等特定部位遷移，到達(dá)特定目的地在局部微環(huán)境和內(nèi)在基因調(diào)控作用下進(jìn)一步分化為特定的神經(jīng)元及周圍的少量膠質(zhì)細(xì)胞。因此，腦癱患兒神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)干細(xì)胞和神經(jīng)前體細(xì)胞不可逆損傷的程度最終決定該患兒的預(yù)后。
新生兒腦缺血缺氧的發(fā)生率為4／1000，是嬰幼兒腦癱和智力發(fā)育延遲的一個主要原因。腦缺血缺氧損傷SVZ的神經(jīng)前體細(xì)胞，使其數(shù)目減少和活力下降，從而導(dǎo)致SVZ神經(jīng)前體細(xì)胞的增殖、分化、遷移異常，產(chǎn)生嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)損害，表現(xiàn)為神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞的永久性損害。這是引起腦癱患兒認(rèn)知和運(yùn)動功能障礙的重要原因 。圍產(chǎn)期缺血缺氧可導(dǎo)致嬰幼兒腦白質(zhì)病變，而腦白質(zhì)損傷會進(jìn)一步導(dǎo)致兒童慢性神經(jīng)功能障礙。在新生兒期尤其是出生后一個月內(nèi)，腦白質(zhì)極易因腦缺血缺氧而受損。
二、神經(jīng)干細(xì)胞基本屬性
有學(xué)者認(rèn)為，神經(jīng)干細(xì)胞就是指具有分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞等各種細(xì)胞的能力，可以自我更新并足以提供大量腦組織細(xì)胞的細(xì)胞。自我更新和多分化潛能是神經(jīng)干細(xì)胞的兩個基本屬性。室管膜下層有較為豐富的能終生分裂增殖、自我更新的神經(jīng)干細(xì)胞。對室管膜前下區(qū)(anterior subventricular zone，SVZa)神經(jīng)干細(xì)胞進(jìn)行了較為深入的研究，對神經(jīng)干細(xì)胞增殖、遷移和分化進(jìn)行了多方面的研究，取得一些有意義的結(jié)果 。
三、神經(jīng)干細(xì)胞具備成為理想供體的一些條件
1．具備早期胚胎細(xì)胞特性，存活率高：在目前神經(jīng)移植中，普遍存在移植存活率低(約2 ～20％)的問題，嚴(yán)重地影響了腦組織移植的療效。神經(jīng)移植的療效與供體組織的胎齡有著密切的關(guān)系。年幼的胚胎組織分裂能力愈強(qiáng)，移植存活率愈高。神經(jīng)干細(xì)胞具有很強(qiáng)的自我增殖能力，移植后可分裂增殖，與宿主細(xì)胞發(fā)生神經(jīng)整合，建立穩(wěn)定的突觸聯(lián)系，成為有功能的替代神經(jīng)細(xì)胞 。
2．能為中樞神經(jīng)移植提供大量的細(xì)胞源 ：神經(jīng)移植需要大量的移植細(xì)胞。如果采用胎腦組織移植，很難在短期內(nèi)收集移植所需的合適胎齡胎腦，而且受倫理和法律的限制。神經(jīng)干細(xì)胞可在絲裂原信號的刺激下在體外不斷分裂增殖，在體外大量擴(kuò)增。另外有時間選擇合法流產(chǎn)的合適胎齡的胎腦作為神經(jīng)干細(xì)胞來源。
3．可以分化產(chǎn)生神經(jīng)系統(tǒng)的各種細(xì)胞 ：神經(jīng)干細(xì)胞來源于神經(jīng)組織，在一定的體外誘導(dǎo)條件或者合適的體內(nèi)局部微環(huán)境下，誘導(dǎo)分化為病變部位所需的神經(jīng)系統(tǒng)組成細(xì)胞。
4．便于體外誘導(dǎo)和基因操作：可以采用細(xì)胞因子在體外對神經(jīng)干細(xì)胞進(jìn)行誘導(dǎo)，使其向特定方向分化，或者使其分化到一定階段(如祖細(xì)胞階段)后再行移植。由于其是分裂增殖細(xì)胞，所以適合于進(jìn)行基因轉(zhuǎn)染等操作，促進(jìn)其向特定方向分化或者成為某種細(xì)胞因子或者藥物的攜帶細(xì)胞，具有其獨(dú)特的優(yōu)越性。
四、神經(jīng)干細(xì)胞移植治療的探索
1．神經(jīng)干細(xì)胞移植治療應(yīng)用于腦缺血缺氧疾病的實(shí)驗(yàn)研究：未發(fā)育成熟的嬰幼兒的腦缺血缺氧的發(fā)生率高達(dá)4／1000，是腦癱、癲癇、智力發(fā)育遲緩的主要原因之一。神經(jīng)干細(xì)胞和神經(jīng)前體細(xì)胞受影響的程度將影響患兒腦的正常發(fā)育，影響腦功能，決定患兒預(yù)后最終結(jié)果。如果能夠及時予以神經(jīng)干細(xì)胞移植治療，補(bǔ)充由于缺血缺氧而損傷的神經(jīng)前體細(xì)胞，對于患兒的神經(jīng)功能障礙的改善具有積極意義。動物實(shí)驗(yàn)表明：缺血缺氧將損傷SVZ(subventricular zone)的神經(jīng)前體細(xì)胞和神經(jīng)干細(xì)胞，導(dǎo)致SVZ體積明顯變小，少突膠質(zhì)細(xì)胞缺失，星形膠質(zhì)細(xì)胞增多，腦室周圍白質(zhì)髓鞘缺失。他們認(rèn)為SVZ神經(jīng)干細(xì)胞和神經(jīng)前體細(xì)胞對缺血缺氧更敏感，正是圍產(chǎn)期腦缺血缺氧而致腦發(fā)育不全，引起認(rèn)知和運(yùn)動功能障礙。
Li等 研究在成年大鼠中風(fēng)后，室管膜層、室管膜下層和脈絡(luò)膜叢均有神經(jīng)干細(xì)胞的增殖，而且可以分化為局部的神經(jīng)組成細(xì)胞。移植的外源性神經(jīng)干細(xì)胞可以釋放正確的神經(jīng)遞質(zhì)和周圍細(xì)胞建立正確的輸人、輸出聯(lián)系，恢復(fù)認(rèn)知和神經(jīng)功能缺陷，而且可以動員自身的干細(xì)胞參與病變部位神經(jīng)重建。神經(jīng)移植治療腦缺血缺氧性疾病的效果取決于缺血缺氧程度、移植細(xì)胞在移植前后的活力、存活率以及手術(shù)技巧等。采用基因工程化神經(jīng)干細(xì)胞，使其能表達(dá)特定細(xì)胞因子BDNF、NGF等，然后移植到缺血缺氧的腦區(qū)，可提高神經(jīng)干細(xì)胞移植的效果 。
2．神經(jīng)干細(xì)胞移植治療應(yīng)用于腦外傷的實(shí)驗(yàn)研究 神經(jīng)元損傷后不可再生，因此腦外傷所造成的神經(jīng)功能障礙給患兒帶來巨大痛苦。神經(jīng)干細(xì)胞的研究發(fā)現(xiàn)為解決這一難題帶來希望。Tate等采用胚胎14．5 d的GFP標(biāo)記的FGF2依賴性神經(jīng)干細(xì)胞移植人腦外傷的小鼠模型中，研究發(fā)現(xiàn)：FGF2-依賴性神經(jīng)干細(xì)胞可以在局部存活，與周圍細(xì)胞建立突觸。并且可以發(fā)生遷移，是一種很有希望的治療腦外傷的方法。實(shí)驗(yàn)表明：成年動物腦外傷后機(jī)體本身有一定的代償能力，所以我們應(yīng)該加強(qiáng)研究如何促進(jìn)機(jī)體神經(jīng)干細(xì)胞分化，從而促進(jìn)神經(jīng)元的代償性再生。研究證實(shí)：移植的神經(jīng)干細(xì)胞能夠在腦外傷局部存活，分化成為神經(jīng)元或者膠質(zhì)細(xì)胞，改善腦外傷后運(yùn)動功能障礙。神經(jīng)干細(xì)胞和部分膠質(zhì)前體細(xì)胞均可分化產(chǎn)生少突膠質(zhì)細(xì)胞，進(jìn)一步形成髓鞘，這對于中樞神經(jīng)軸突脫髓鞘后重新髓鞘包裹有重要的意義。內(nèi)源性神經(jīng)前體細(xì)胞可作為腦外傷的替代或者補(bǔ)充療法。
五、神經(jīng)干細(xì)胞移植治療存在的問題
1．神經(jīng)干細(xì)胞移植是異體移植，仍然存在免疫排斥反應(yīng)，這可能是影響神經(jīng)干細(xì)胞移植療效持久、穩(wěn)定的一個主要原因，采用基因修飾改變神經(jīng)干細(xì)胞的免疫原性是一種有希望的手段。
2．如何促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞的快速增殖。對于中樞神經(jīng)移植來講，需要在短期內(nèi)提供大量的細(xì)胞，而且最好是同批細(xì)胞。體外培養(yǎng)的神經(jīng)干細(xì)胞也存在傳代過多后活力下降，生物學(xué)性狀部分改變的問題。
3．如何實(shí)現(xiàn)神經(jīng)干細(xì)胞的定向誘導(dǎo)分化。通過體外細(xì)胞因子誘導(dǎo)培養(yǎng)，促使神經(jīng)干細(xì)胞分化為該類細(xì)胞的成體細(xì)胞或者其前體細(xì)胞。
4．神經(jīng)干細(xì)胞中樞移植療效的評價標(biāo)準(zhǔn)。如何評價神經(jīng)干細(xì)胞移植以后患兒的改善情況?移植時機(jī)、移植量、移植部位、移植方式等一系列問題均有待于基礎(chǔ)和臨床學(xué)科的共同研究和探討。
5．如何調(diào)控機(jī)體自身的神經(jīng)干細(xì)胞增殖、分化和遷移？
總之，神經(jīng)干細(xì)胞是一種具有廣泛應(yīng)用前景的干細(xì)胞，隨著其研究的不斷深人，神經(jīng)干細(xì)胞將有望作為腦移植的供體細(xì)胞以及基因治療的載體用于臨床，對小兒腦癱的治療具有重要意義。神經(jīng)干細(xì)胞增殖和定向誘導(dǎo)分化機(jī)制的最終闡明，將有賴于分子生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、臨床學(xué)科等學(xué)科的相互協(xié)作和研究方法的進(jìn)一步完善。
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