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惠文波鲁亚平安徽师范大学生命科学学院

摘要:细胞移植治疗帕金森病(Parkinsoncs disease, PD)是在黑质-纹状体系统内移植能够分泌多巴胺的细胞,恢复多巴胺的神经环路,是治疗帕金森病的一种理想方法。本文就细胞治疗帕金森病研究进展的有关问题作简要综述。

关键词:帕金森病;细胞移植;综述

1 引言

随着中国老年人口比重的增加，老年性疾病也更加引人关注。帕金森病(Parkinson disease, PD)，也称为震颤麻痹(Paralysis agitans, shaking palsy)，是中老年常见的中枢神经系统退行性疾病。1817年英国医生James Parkinson报道了第1例PD^[1]。调查显示，世界近一半帕金森病患者在中国，我国65岁以上帕金森病发病率超过1.6%，其中男性患者多于女性患者。

帕金森病的病因尚未明确，影响因素可能包括遗传、感染、药物、环境因素及老龄化等。帕金森病的主要病理变化为中脑黑质多巴胺能神经元的变性、缺失和路易小体的形成。帕金森病的病理机制比较清晰，病变部位比较局限，仅有一小部分细胞需要替代，且部位明确，故很适合于移植治疗^[2]。细胞移植被认为是最具希望和潜力，能完全治疗帕金森病的一种新疗法。迄今此项研究已经取得很大的进展，但是在临床应用前仍有许多技术难题，本文就细胞治疗帕金森病研究进展的有关问题作简要综述。

2 移植细胞的来源

细胞移植治疗PD的实验研究最早始于上世纪70年代的美国和瑞典，研究者先后将不同种类的细胞作为供体细胞，其中包括：自体肾上腺髓质、同种异体胎脑、异种胎脑、干细胞等。

2.1 自体肾上腺髓质

肾上腺髓质(Adrenal medulla, AM)是最早用于临床治疗帕金森病的移植物。AM嗜铬细胞能分泌多种神经营养因子作用于DA能神经元，这些神经生长因子在宿主脑DA能系统功能的恢复中起着重要作用。

起初，Olson等^[3]^[4]研究发现，将肾上腺嗜铬细胞移植至老鼠的前眼室后,这些细胞能存活并像神经元一样长出神经突。1981年，Freed等^[5]利用肾上腺髓质细胞移植到单侧6-OHDA病变的老鼠脑室内，两个月后用脱水吗啡诱发的旋转可以降低40%至50%。1982年Backlund等^[6]首次采用自体肾上腺髓质移植治疗，标志着临床移植治疗帕金森病的开始。但通过多例术后1-3年的随访，接受自体肾上腺髓质移植的治疗效果均不够理想。

2.2 同种异体胎脑

胎脑移植即胚胎中脑腹侧组织细胞（Embryonic ventral mesencephalic tissue cells，EVM）移植，是将6～9周胎儿黑质多巴胺神经元移植到纹状体，为黑质多巴胺神经元退化的帕金森病患者提供一个比口服左旋多巴更持久、更接近生理条件的神经递质来源。1979年Perlow、Bjorklund等^[13]^[14]报道了胚胎多巴胺能神经元移植能修复帕金森病鼠的运动功能缺陷，并重建黑质纹状体通路，从此揭开了胚脑移植的篇章。至今国内外已有400多例PD患者进行胎脑移植术，疗效个体差异很大。Piccini等^[18]报道1例EVM移植后10年，病人症状控制良好，PET扫描示移植物中多巴胺神经元的存活，移植区代谢活跃。

尽管脑腹侧组织细胞移植有一定的临床治疗效果，但也有很多局限性，比如供体在来源困难问题以及所引发的伦理等；移植后患者之间症状减轻程度不一，差别较大；患者的选择与移植程序未做最优化处理，这些因素都限制了同种异体胎脑移植的运用前景。

2.3 异种胎脑

目前认为猪胚胎神经组织是异种移植的最合适来源，猪的胚胎发育、生理和人相似。猪的胚胎腹侧中脑组织移植治疗PD的动物实验首先在6-羟基多巴胺啮齿类PD模型中进行^[22]。Schumacher等^[23]进行以猪为供体对12例帕金森病患者行单侧脑内移植，经过一年的随访证实PD患者能很好地耐受异种移植，但成活率极低，12例患者中仅3例取得了临床症状的改善。Olanow等^[24]对猪胚胎移植组和假手术组进行了对照实验研究，结果显示疗效没有显著性差异。显然异种胎脑移植来源丰富，但同时也存在诸多缺点，如伦理问题，需终身应用免疫抑制剂或供体组织的抗原屏蔽剂，有感染猪源性逆转录病毒危险等。故异种胎脑移植的安全性、长期疗效及对宿主的影响还有待进一步的研究观察。

2.4 干细胞移植

干细胞（Stem cells）具有自我更新能力，可以通过不对称分裂产生分化方向更加明确的子代，从而产生特定的机体组织。目前干细胞移植治疗PD等中枢神经系统疾病是国内外关于细胞移植研究中的热点，移植的干细胞来源较多，可以是胚胎干细胞诱导分化，也可以直接提取神经干细胞，或利用骨髓间充质干细胞。干细胞体外培养技术的建立、成体干细胞横向分化能力的发现，都为干细胞移植治疗帕金森病提供了有力的技术支持。

2.4.1 神经干细胞

1992年，Reynolds等从成龄小鼠纹状体分离出能在体外不断分裂增殖并具有多种分化潜能的细胞，并首次提出了神经干细胞(neural stem cells，NSCs)的概念^[25]。NSCs在微环境的作用下，可定向分化为缺失的神经元，还可以建系长期保存，是细胞移植的理想材料^[26]。1997年，Svendsen等^[27]从发育中的人胚胎分离出神经祖细胞，用表皮生长因子和成纤维细胞生长因子-2联合培养后移植到单侧纹状体损伤的鼠脑内，2周后发现大量未分化的细胞存活，并且在纹状体内迁移，分化后表达酪氨酸羟化酶，能部分改善鼠行为缺陷。Martens等^[28]向成年小鼠第四脑室内灌注外源性生长因子可促进第四脑室周围及脊髓中央管周围神经祖细胞的增殖。提示可以开发刺激患者本身神经干细胞增殖和向神经元分化的药物来达到治疗帕金森病的目的。

神经干细胞虽然是多巴胺能神经元的重要来源，神经干细胞移植治疗帕金森病也有局限性，实验表明移植后神经干细胞存活率低，特别是转化为有功能的黑质多巴胺神经元不足，影响其治疗效果。

2.4.2 骨髓干细胞

骨髓干细胞（Mesen-chymal stem cells，MSCs）是一类易于培养、扩增的成体干细胞，具有良好的可塑性，能透过血脑屏障，通过静脉内移植。取材方便，细胞来源比较充足，可自体移植，被认为是最具有潜能的神经退行性疾病细胞疗法的移植替代物。

Azizi等^[31]将骨髓干细胞移植入大鼠的纹状体，5~72d后发现20%移植细胞存活下来，没有炎症或排斥迹象。Li等^[32]在2001年首先证明了骨髓基质干细胞纹状体内移植可减轻帕金森病小鼠模型的运动功能障碍。Lu等^[33]研究说明骨髓干细胞可在体内分化成多巴胺能细胞，并能与机体自身多巴胺系统整合，发挥治疗作用。

骨髓基质干细胞在治疗帕金森病的研究方面取得了一定的进展，也存在一些问题需要解决，比如应进一步确定有效培养骨髓基质干细胞的方法，探明骨髓基质干细胞移植后迁移、分化的机制等。

2.4.3 胚胎干细胞

胚胎干细胞（embryonic stem cell ESC）是来源于胚胎内细胞团的一种亚全能性细胞系，具有自我更新及多向分化能力，并可在体外进行遗传操作和选择。在临床移植医学研究中，胚胎干细胞的潜在意义远大于其他领域。人类胚胎干细胞研究始于上世纪90年代。2002年Kim等^[34]首次报道胚胎干细胞分化产生的多巴胺神经元向纹状体移植治疗PD大鼠模型获得成功。但Bjorklund等^[35]研究表明ESC直接植入脑内容易形成肿瘤且分化移植后的细胞存活率较低。

2005年Takagi等^[36]将猕猴胚胎干细胞进行定向诱导分化，制备了极接近真正多巴胺神经元的供体细胞后移植给1-甲基-4-苯基四氢吡啶（MPTP）诱导的帕金森病猴子模型，移植后PET检测发现存活的移植细胞能够行使多巴胺神经元的功能，并显著改善猴帕金森病模型的行为学症状。近两年，Kriks和Kirkeby等^[37]^[38]通过实验证实，用胞外信号分子结合神经分化因子（如脑源性神经营养因子(BDNF)、抗坏血酸和环磷酸腺苷(cAMP)等）处理ES细胞，实验获得的细胞能够表达中脑多巴胺神经元功能，已在啮齿动物、灵长类这两种动物PD模型进行实验，被证实移植到纹状体后能够生存和执行功能。重要的是ES细胞分化产生的多巴胺神经元生存已被证明移植后，没有任何肿瘤的迹象形成。胚胎干细胞的特性决定了它可作为移植治疗的理想细胞来源，为治疗帕金森病提供了可观的前景。

2.5 其他细胞

一些机体细胞也储存和释放多巴胺，因此可作为自体细胞移植来源。（1）交感神经节细胞(Sympathetic ganglion cells，SGEs)，Nakao等^[39]在对老年帕金森病患者进行自体交感神经节细胞移植后发现，虽然帕金森病症状没有显著改善，但在术后1年发现其与单独使用左旋多巴患者相比，“关”期时间明显缩短。（2）视网膜色素上皮细胞（retinal pigment epithelial cells，RPECs），Watts等^[40]进行临床对照研究，胚胎RPE细胞采用明胶微载体包裹，立体定向移植帕金森病病人的纹状体，表明在移植12个月后，患者“关”期的PD统一评分量表评分得到48%好转。（3）颈动脉体细胞(Carotid body cells，CBCs)，Arjona等^[41]报道6例接受自体颈动脉体细胞移植治疗后，其中4例在18个月后症状仍能得到改善。但同嗜铬细胞移植类似，以上细胞移植方法未能针对病因，应用价值有限。

3 存在问题与展望

虽然帕金森病的细胞移植治疗已成为研究热点，但大部分尚处于实验室阶段，在真正将这种方法广泛用于临床帕金森病患者的治疗之前，还有很多问题有待解决。如移植物的来源、选择合适的移植方案以及移植细胞的安全性、稳定性都有待进一步观察。

近年来随着对帕金森的发病机制及病变部位的深入研究，特别是相关致病基因的克隆，基因治疗PD的研究迅猛发展。把干细胞作为多基因载体进行干细胞移植，为PD治疗提供了新的思路。如对分离培养出的胚胎干细胞或成人神经干细胞进行体外诱导分化为多巴胺能神经元，使其表达酪氨酸羟化酶(Tyrosine Hydroxylase, TH)，或对这些细胞进行基因操作，转染TH、芳香氨基酸脱羧酶(aromatic amino acid decarboxylase，AADC)、胶质细胞源性神经营养因子(glial-derived neurotrophic factor, GDNF)、脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)等基因，然后进行移植。另外，可以对移植细胞进行基因转染，使其致癌基因灭活，以降低干细胞的成瘤性；也可借助基因工程技术或用“治疗性克隆”方法，获得不产生免疫排斥反应的干细胞。综合神经干细胞和基因治疗的优势，取长补短，达到保护和修复宿主神经通路以及重建新的神经功能的双重目的，将可能成为这一研究领域的一个新的发展方向。