【关键词】  神经干细胞；培养鉴定；移植

　　0引言

　　神经干细胞（neural stem cells， NSCs）在临床应用中有广阔的前景，对它的研究一直是近年来的热点，现对NSCs的生物学特性，培养鉴定以及在中枢神经系统退行性疾病，缺血损伤和肿瘤治疗等方面的研究进展做一概述。

　　1NSCs的存在部位和生物学特性

　　1.1存在部位在哺乳类动物胚胎期的纹状体、海马、脑皮层、视网膜、脊髓、嗅球、侧脑室的脑室区、室下区均发现有NSCs存在，成年后，NSCs主要存在于嗅球、皮层、侧脑室及脊髓的室管膜、部分室管膜下区和海马齿状回等部位。 目前已明确，成年哺乳动物脑内的侧脑室脑室下区（svz）和海马结构的颗粒下区（SGz） 可产生大量的神经元［1］。

　　1.2生物学特性NSCs具有无限的增殖分裂能力，它的主要生物学特征包括：具有多向分化潜能，能分化成本系大部分类型的细胞即神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞；具有自我更新和自我维持的能力。 NSCs通过两种细胞分裂方式，即不对称分裂和对称分裂。 不对称分裂时由于启动了某种细胞机制，使细胞质中调节分化的蛋白质不均匀地分配而分裂产生一个新的干细胞和一个祖细胞，通过这种分裂方式产生一系列分化程度不同的子代细胞，以满足神经细胞多样性的需求。 一次对称分裂产生两个干细胞或两个祖细胞。 祖细胞仅具有单向或双向分化能力或其干细胞特性只能维持较短的时间［2］。 在多数情况下，成体干细胞分化为与其组织来源一致的细胞，但是在某些情况下，成体干细胞的分化并不遵循该规律，表现出很强的跨系或跨胚层分化潜能。 Galli等［3］将从人胚胎和成年小鼠分离的NSCs与骨骼肌的成肌细胞共培养，发现NSCs可分化为骨骼肌细胞，用胚胎和成年的NSCs以及体外克隆的NSCs移植给亚致死剂量照射的小鼠，结果证明NSCs可转化为造血细胞。

　　2NSCs的培养和鉴定

　　2.1NSCs的培养目前的NSCs多采用无血清细胞培养和细胞克隆技术分离。 培养液在使用合成培养基的基础上添加谷酰胺、胰岛素、转铁蛋白、黄体酮、腐胺和具有丝裂原作用的生长因子（如EGF， bFGF等）。 待原代克隆形成后挑选单个克隆机械分离继续进行亚克隆培养，也可采用单细胞克隆分离。 干细胞在无血清培养液中生长时呈悬浮球形，不贴壁也不生长突起，改变培养液（有血清培养液）后贴壁分化为成熟神经细胞。 有研究表明，在琼脂糖抗贴壁培养瓶中培养神经干细胞有利于神经干细胞持续增殖并保持未分化状态，培养3 mo，神经干细胞的分化率仅为0.64%，而塑料培养瓶的分化率为32.05%，提示琼脂糖抗贴壁培养法适合神经干细胞在体外长期、大量扩增［4］。 此外，星形胶质细胞与NSCs共培养时，神经干细胞贴壁分化加快，神经元特异性烯醇化酶（NSE）阳性细胞及酪氨酸羟化酶（TH）阳性细胞明显多于NSCs单独培养组，提示星形胶质细胞可快速诱导神经干细胞向神经元细胞分化［5］。

　　2.2NSCs鉴定标志物［6］现在NSCs还没有特异性的细胞表面标志物，人们鉴定了在NSCs中表达的几种蛋白，它们包括： Nestin， GFAP vimentin， Musashi， CD133等。 体外培养的干细胞球表达神经上皮细胞的特异性抗原Nestin，当神经细胞的迁移基本完成后Nestin的表达量开始下降，并随神经细胞分化的完成而停止表达，已被广泛应用于NSCs的鉴定。 GFAP vimentin的表达也比较早，起始于神经迁移完成时，分化完成后其表达下降。 Musashi可选择性地在各种哺乳类动物的NSCs、祖细胞表达，并在维持干细胞状态和分化中发挥重要的作用，因此Musashi 被作为哺乳类NSCs的标志蛋白。 CD133是一种细胞表面抗原，分选的CD133阳性的胚胎来源的脑细胞能增殖形成细胞球，而CD133阴性的细胞不能形成细胞球。 联合应用CD133表面标志及免疫磁珠分选系统可有效地从人胎儿脑组织中直接分离得到高度的CD133阳性干细胞，细胞活力不受影响［7］。

　　3NSCs移植治疗神经退行性疾病

　　有研究表明局灶性脑缺血可增强大鼠皮质和尾壳核的增殖能力，部分增殖细胞分化为神经元，参与神经网络的重建但在损伤后完全依靠脑内少量的NSCs增殖分化尚不足以修复损伤的神经系统。 大量动物实验证明神经替代和部分重建神经回路是可能的。 目前，在啮吃类和灵长类动物模型已积累了移植NSCs治疗帕金森病、缺血性中风、胶质瘤等中枢神经系统疾病的大量依据。

　　3.1帕金森病用于治疗帕金森病（Parkinson disease， PD）的多巴胺神经元来源有三条途径：胚胎组织，NSCs体外培养产生多巴胺神经元和永生化祖细胞导入调节分化的基因而分化成多巴胺神经元，这三种途径在动物实验都获得了成功。 向帕金森病模型大鼠纹状体分别植入20万，100万和200万人胚NSCs，发现移植细胞数目少者更易长出神经纤维且不易产生免疫排斥，但在体内只发现了少量TH阳性细胞［8］。 NSCs联合胶质细胞源性神经营养因子（GDNF）植入PD大鼠纹状体内，能够明显提高PD大鼠纹状体内多巴胺含量，对PD大鼠有一定的治疗作用［9］。 Wagner等［10］的研究证实甲状腺激素/维甲酸核受体超家族的转录因子Nurr 1为中脑多巴胺神经元的分化诱导所必需，把人胚多巴胺神经元移植到帕金森病患者脑内，能够显著改善60岁以下的临床症状，但对60岁以上的症状未见明显改善。

　　3.2亨廷顿病亨廷顿病是遗传性的神经元变性疾病，以皮层和新纹状体最为严重， NSCs植入大鼠亨廷顿病模型脑内能保护维持运动习惯的能力，受损的运动习性也可重新恢复，表明植入的细胞在体内形成了功能性连接［11］。

　　3.3缺血性中风Veizovic等［12］将小鼠NSCs移植入脑缺血大鼠模型脑内，NSCs不仅分布在移植一侧的大脑半球，在损伤半球的皮层、纹状体和胼胝体也有分布。 移植细胞能够明显改善感觉和运动功能缺陷，损伤的面积也明显减少，但对空间学习记忆没有显著作用。 将胚胎海马组织移植到全脑缺血受伤的海马CA1区，可实现神经回路的重建。 将NSCs移植到中风模型大鼠脑内，一侧完全偏瘫的大鼠恢复了行走能力。 在血管源性脑缺血中，将血管内皮生长因子与NSCs联合移植，有助于缺血损伤区域恢复，脑萎缩较轻［13］。 NSCs移植为恢复缺氧、缺血脑的功能提供了新的思路。

　　3.4阿尔茨海默病阿尔茨海默病（Alzheimer disease， AD）亦称老年性痴呆，它是以进行性痴呆为特征的大脑退行性变性疾病，AD在发达国家已经成为仅次于心血管病、肿瘤和卒中而位居第4位的致死原因。 Qu等［14］将人NSCs体外扩增后移植到24 mo大鼠侧脑室，4 wk后这些细胞非常有序地迁移到大脑广泛部位，包括大脑皮层和海马，并分化为神经细胞和星形胶质细胞，部分细胞长出树突轴突并和宿主建立突触联系，用Morris水迷宫评价动物认知功能，发现由衰老引起的记忆损伤大鼠在NSCs移植后认知功能显著改善，对正常成年鼠和记忆未损伤老年鼠的认知功能未有明显影响。

　　3.5脑胶质瘤脑胶质瘤是临床最常见的颅内肿瘤，药物和放疗效果欠佳，手术完全切除较困难且易复发。 NSCs作为外源基因的载体可应用于胶质瘤的基因治疗，能够弥补病毒载体的一些不足，其优点是既可以稳定表达外源的杀伤基因，对瘤细胞起到持续性杀伤作用，又可以和正常脑组织整合，修复由于肿瘤侵袭的脑组织。 Aboody等［15］研究发现，当NSCs植入胶质瘤鼠体内肿瘤后，它们会遍布整个肿瘤，并随肿瘤向其他部位迁移；如果植入脑内远离肿瘤的部位，NSCs也会穿过正常组织向肿瘤部位迁移。 目前对NSCs向肿瘤趋向性迁移的机制还不十分清楚，可能与肿瘤细胞释放的某些因子或被肿瘤所破坏的脑组织释放的某些因子有关。

　　总之，NSCs的体外培养成功为研究神经系统发育、分化及治疗中枢神经系统疾病提供了新的思路。 随着研究的深入，NSCs移植将有可能成为治疗神经变性疾病和脑损伤的有效手段。 NSCs可以分离、培养并用细胞因子进行分化之后将其移植；也可将体内的NSCs激活、分化为神经元或胶质细胞。 最理想的策略是从需要治疗的患者体内取出NSCs用于自身治疗，有研究表明成年大鼠嗅粘膜NSCs可在普通培养基中形成干细胞克隆球，嗅粘膜中的其他细胞作为NSCs的基底饲养细胞有助于干细胞克隆球的形成，此方法简便、安全，为嗅粘膜NSCs自体移植治疗中枢神经系统损伤的可行性研究提供了动物实验资料［16］。 目前对NSCs的研究已取得了很多成果，但仍存在许多急于解决的问题：如对NSCs的分化和功能修复机制还不甚清楚，移植后的细胞能否与体内细胞相结合，建立起正常的神经系统突触联系还需进一步研究。 移植到体内的NSCs与机体有无免疫排斥反应，是否能获得成熟神经元的全部特性仍没有搞清楚。 有报道表明睾丸支持细胞（Sertoli 细胞） 能够分泌许多营养、调节、免疫抑制因子，它与胚胎神经细胞同移植可以提供营养并有抗免疫排斥的功能，不仅可以促进病情恢复还可以减少长期应用免疫抑制剂的危险［17］。 相信随着研究的不断深入，我们会取得更多的研究成果，NCSs一定能够在临床应用中发挥其重要的作用。

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