神經(jīng)干細(xì)胞與腦血管病-課件

1、神經(jīng)干細(xì)胞與腦血管病神經(jīng)干細(xì)胞與腦血管病干 細(xì) 胞干 細(xì) 胞1、干細(xì)胞 干細(xì)胞是一類具有自我更新和分化潛能的細(xì)胞1、干細(xì)胞2 、干細(xì)胞分類胚胎干細(xì)胞:指胚胎早期的干細(xì)胞。這類干細(xì)胞分化潛能寬,具有分化為機(jī)體任何組織細(xì)胞的能力成體干細(xì)胞:指成體各組織器官中的干細(xì)胞,成體干細(xì)胞具有自我更新能力,但分化潛能窄,只能分化為相應(yīng)(或相鄰)組織器官組成的細(xì)胞2 、干細(xì)胞分類3、干細(xì)胞的自穩(wěn)定性指干細(xì)胞可在個(gè)體生命過程中自我更新并維持其自身數(shù)目恒定干細(xì)胞的自穩(wěn)定性是區(qū)別腫瘤細(xì)胞的本質(zhì)特征細(xì)胞通過其特有的分裂方式維持自穩(wěn)定性3、干細(xì)胞的自穩(wěn)定性4、干細(xì)胞的分裂方式干細(xì)胞有對稱與不對稱兩種分裂方式對稱分裂：干細(xì)

2、胞 分裂干細(xì)胞干細(xì)胞對稱分裂：干細(xì)胞 分裂分化細(xì)胞分化細(xì)胞不對稱分裂：干細(xì)胞 干細(xì)胞分化細(xì)胞分裂4、干細(xì)胞的分裂方式對稱分裂：干細(xì)胞 分裂干細(xì)胞對稱分裂：干不對稱分裂的結(jié)果使兩個(gè)子細(xì)胞一個(gè)成為功能專一的分化細(xì)胞;另一個(gè)保持干細(xì)胞的特征使機(jī)體對干細(xì)胞的調(diào)控更靈活,以習(xí)慣機(jī)體的生理變化要求機(jī)體對干細(xì)胞分裂的調(diào)控更精確,以保持干細(xì)胞數(shù)目恒定4、干細(xì)胞的分裂方式不對稱分裂的結(jié)果使兩個(gè)子細(xì)胞一個(gè)成為功能專一的分化細(xì)胞;另一5、干細(xì)胞的分化潛能 依照其分化潛能大小,干細(xì)胞可分為三類全能干細(xì)胞多能干細(xì)胞專能干細(xì)胞5、干細(xì)胞的分化潛能 依照其分化潛能大小,干細(xì)胞可分為三類全(1)全能干細(xì)胞(胚胎干細(xì)胞)具有形

3、成完整個(gè)體的分化潛能如胚胎干細(xì)胞(ES)具有特別強(qiáng)的分化能力,可無限增殖并分化為全身200多種細(xì)胞類型,及機(jī)體的各種組織、器官(1)全能干細(xì)胞(胚胎干細(xì)胞)(2)多能性干細(xì)胞多能干細(xì)胞具有分化出多種細(xì)胞組織的潛能,但失去了發(fā)育成完整個(gè)體的能力如骨髓多能造血干細(xì)胞,它可分化出至少十二種血細(xì)胞,但不能分化出造血系統(tǒng)以外的其它細(xì)胞(2)多能性干細(xì)胞(3)專能干細(xì)胞(成體干細(xì)胞)專能干細(xì)胞(也稱單能、偏能干細(xì)胞),這類干細(xì)胞只能向一種類型或緊密相關(guān)的兩種類型的細(xì)胞分化如上皮組織基底層的干細(xì)胞、肌肉中的成肌細(xì)胞(衛(wèi)星細(xì)胞)(3)專能干細(xì)胞(成體干細(xì)胞)6、干細(xì)胞的轉(zhuǎn)分化和去分化 (1)干細(xì)胞的轉(zhuǎn)分化 一

4、種組織類型的干細(xì)胞在適當(dāng)條件下分化為另一種組織類型的細(xì)胞的過程稱干細(xì)胞的轉(zhuǎn)分化(2)干細(xì)胞去分化一種干細(xì)胞向其前體細(xì)胞逆向轉(zhuǎn)化稱干細(xì)胞去分化 干細(xì)胞轉(zhuǎn)分化和去分化表明成體干細(xì)胞被移植入受體中具有特別強(qiáng)的可塑性,為干細(xì)胞治療提供了估計(jì)6、干細(xì)胞的轉(zhuǎn)分化和去分化 (1)干細(xì)胞的轉(zhuǎn)分化神經(jīng)干細(xì)胞 神經(jīng)干細(xì)胞 傳統(tǒng)觀點(diǎn):神經(jīng)細(xì)胞無再生能力。新發(fā)現(xiàn):中樞神經(jīng)系統(tǒng)中部分細(xì)胞仍具有自我更新及分化產(chǎn)生各種神經(jīng)細(xì)胞的能力,這些細(xì)胞被稱為神經(jīng)干細(xì)胞。 傳統(tǒng)觀點(diǎn):神經(jīng)細(xì)胞無再生能力。1992年Rynolds和Weiss首先從成體小鼠側(cè)腦室旁膜下的神經(jīng)組織中分離并培養(yǎng)了神經(jīng)干細(xì)胞Svendsen等用同樣的方法從人的胚

5、胎中分離出神經(jīng)干細(xì)胞1992年Rynolds和Weiss首先從成體小鼠側(cè)腦室旁膜(1)胚胎來源在發(fā)育過程中,哺乳動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)的大部分區(qū)域都存在神經(jīng)干細(xì)胞,如大腦皮層、嗅球、脊髓及海馬等部位這是由于發(fā)育中的組織具有較多的具有分化潛能的神經(jīng)前體細(xì)胞1、神經(jīng)干細(xì)胞的來源(1)胚胎來源1、神經(jīng)干細(xì)胞的來源(2)成年來源海馬齒狀回下分子層和前腦的室管膜下區(qū)是2個(gè)神經(jīng)干細(xì)胞聚集區(qū)嗅球、小腦、腦干、脊髓和視網(wǎng)膜等部位也已分離培養(yǎng)出神經(jīng)肝細(xì)胞NSC在成年哺乳動物的腦內(nèi)廣泛存在1、神經(jīng)干細(xì)胞的來源(2)成年來源1、神經(jīng)干細(xì)胞的來源(3)其它來源誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞向NSC分化誘導(dǎo)少突膠質(zhì)細(xì)胞的前體細(xì)胞逆向分化為N

6、SC誘導(dǎo)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞分化為NSC通過基因操作使胚胎NSC獲得永生化1、神經(jīng)干細(xì)胞的來源(3)其它來源1、神經(jīng)干細(xì)胞的來源2、神經(jīng)干細(xì)胞的特點(diǎn)缺乏神經(jīng)系統(tǒng)分化的標(biāo)志具有自我更新及增殖的能力具有多種細(xì)胞分化的潛能,可分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞以及它們的前體細(xì)胞2、神經(jīng)干細(xì)胞的特點(diǎn)缺乏神經(jīng)系統(tǒng)分化的標(biāo)志(1) nestin,巢蛋白屬于第類中間絲蛋白僅在胚胎早期神經(jīng)上皮表達(dá),出生后停止表達(dá)在神經(jīng)前體細(xì)胞最先表達(dá),一旦神經(jīng)前體細(xì)胞朝向終末方向分化成神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞(如星形膠質(zhì)細(xì)胞)時(shí),nestin便停止表達(dá)3、神經(jīng)干細(xì)胞的標(biāo)志物(1) nestin,巢蛋白3、神經(jīng)干細(xì)胞的標(biāo)志物(2)

7、vimentin,波形蛋白屬于第類中間絲蛋白表達(dá)起始于神經(jīng)遷移完成時(shí)分化完成后表達(dá)下降3、神經(jīng)干細(xì)胞的標(biāo)志物(2) vimentin,波形蛋白3、神經(jīng)干細(xì)胞的標(biāo)志物(3) Musashi1RNA結(jié)合蛋白最先在果蠅中發(fā)現(xiàn),是果蠅感受神經(jīng)前體細(xì)胞不對稱分裂所必需的蛋白選擇性地在各種哺乳類動物的神經(jīng)干細(xì)胞/祖細(xì)胞表達(dá)在維持干細(xì)胞狀態(tài)和分化中發(fā)揮重要的作用被作為哺乳類神經(jīng)干細(xì)胞的標(biāo)志蛋白3、神經(jīng)干細(xì)胞的標(biāo)志物(3) Musashi13、神經(jīng)干細(xì)胞的標(biāo)志物(4)CD133又稱AC133,是相對分子量為120kD五次跨膜的糖基化多肽最早由Miraglia等1997年報(bào)道為一種新的細(xì)胞表面抗原,表達(dá)于人的造

8、血干細(xì)胞表面分選的CD133陽性的胚胎來源的腦細(xì)胞能增殖形成細(xì)胞球,而CD133陰性的細(xì)胞不能形成細(xì)胞球3、神經(jīng)干細(xì)胞的標(biāo)志物(4)CD1333、神經(jīng)干細(xì)胞的標(biāo)志物(5)GFAP,膠質(zhì)纖維酸性蛋白屬于第類中間纖維星形膠質(zhì)細(xì)胞的標(biāo)志蛋白位于室管膜下區(qū)的細(xì)胞表達(dá)GFAP,顯示出神經(jīng)干細(xì)胞的特性3、神經(jīng)干細(xì)胞的標(biāo)志物(5)GFAP,膠質(zhì)纖維酸性蛋白3、神經(jīng)干細(xì)胞的標(biāo)志物4、神經(jīng)干細(xì)胞的增殖與分化基因調(diào)控細(xì)胞因子甲狀腺激素與維甲酸神經(jīng)細(xì)胞黏附分子其他4、神經(jīng)干細(xì)胞的增殖與分化基因調(diào)控基因調(diào)控(1)bHLH基因家族主要包括Neurogenine1、Neurogenine2和Mash1Neurogenin

9、e1和Neurogenine2促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞向神經(jīng)元方向分化,同時(shí)抑制其向膠質(zhì)細(xì)胞分化Mash1促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞向神經(jīng)元前體細(xì)胞分化基因調(diào)控(1)bHLH基因家族(2)Notch基因Notch基因編碼一個(gè)3105的跨膜蛋白Notch蛋白通過兩種類型細(xì)胞間作用起局部調(diào)控功能:側(cè)方抑制信號和誘導(dǎo)性信號Notch蛋白的作用為抑制干細(xì)胞向神經(jīng)元方向分化,并促進(jìn)向膠質(zhì)方向分化基因調(diào)控(2)Notch基因基因調(diào)控(3)PTEN基因抑癌基因PTEN基因敲除小鼠的腦體積顯著增長,海馬和小腦出現(xiàn)分層結(jié)構(gòu)混亂PTEN基因?qū)SC的增殖起負(fù)向調(diào)節(jié)作用基因調(diào)控(3)PTEN基因基因調(diào)控(1)表皮生長因子(EGF)家族E

10、GF是促有絲分裂因子促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞的增殖EGF多誘導(dǎo)NSC向星形膠質(zhì)細(xì)胞分化細(xì)胞因子(1)表皮生長因子(EGF)家族細(xì)胞因子(2)纖維生長因子(FGF)家族FGF家族在胚胎期和成年期的中樞神經(jīng)系統(tǒng)和周圍神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育中都有表達(dá)FGF1和FGF2發(fā)揮主要作用可刺激干細(xì)胞增殖誘導(dǎo)干細(xì)胞分化的作用與FGF的濃度有關(guān),高劑量能夠刺激產(chǎn)生神經(jīng)元和少突膠質(zhì)細(xì)胞,低劑量只產(chǎn)生神經(jīng)元細(xì)胞因子(2)纖維生長因子(FGF)家族細(xì)胞因子(3)轉(zhuǎn)化生長因子(TGF-)超家族主要包括活化素、骨形成蛋白家族(BMPs)、白細(xì)胞抑制因子(LIF)和血小板源生長因子(PDGF)活化素僅影響細(xì)胞系的增殖,不影響分化BMP4可誘導(dǎo)

11、NSC向星形膠質(zhì)細(xì)胞分化LIF可促進(jìn)NSC的分化PDGF可減少干細(xì)胞分化為成熟神經(jīng)元的數(shù)量細(xì)胞因子(3)轉(zhuǎn)化生長因子(TGF-)超家族細(xì)胞因子通過細(xì)胞內(nèi)核受體發(fā)揮作用3表達(dá)水平增加可誘導(dǎo)小腦區(qū)域前體神經(jīng)元的分化RA可增加NSC向神經(jīng)元前體細(xì)胞的分化甲狀腺激素(T3)和維甲酸(RA)通過細(xì)胞內(nèi)核受體發(fā)揮作用甲狀腺激素(T3)和維甲酸(RA)神經(jīng)細(xì)胞黏附分子(neural cell adhesion molecule,NCAM)是細(xì)胞外基質(zhì)的一種成分,介導(dǎo)細(xì)胞間的接觸,調(diào)節(jié)神經(jīng)遷移、軸突生長和基因表達(dá)等過程抑制NSC的增殖誘導(dǎo)NSC向神經(jīng)元方向分化神經(jīng)細(xì)胞黏附分子神經(jīng)細(xì)胞黏附分子(neural c

12、ell adhesion GABA在早期神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育中調(diào)節(jié)神經(jīng)前體細(xì)胞的增殖和神經(jīng)元的遷移、存活和分化谷氨酸能夠抑制皮質(zhì)前體細(xì)胞增殖而促進(jìn)細(xì)胞分化血管活性腸肽(VIP)和垂體腺苷酸環(huán)化酶活性肽(PACAP)具有促進(jìn)NSC增殖作用其他因素GABA在早期神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育中調(diào)節(jié)神經(jīng)前體細(xì)胞的增殖和神經(jīng)元的神經(jīng)干細(xì)胞的治療作用包括:替代治療,用分化得到的神經(jīng)元細(xì)胞或者膠質(zhì)細(xì)胞來代替損傷或者變性的細(xì)胞轉(zhuǎn)基因治療,通過轉(zhuǎn)基因的神經(jīng)干細(xì)胞釋放神經(jīng)營養(yǎng)因子,來促進(jìn)神經(jīng)再生,釋放腫瘤殺傷因子,遏制腫瘤生長作為基因載體,與病毒媒介結(jié)合后,發(fā)揮治療作用5、神經(jīng)干細(xì)胞的應(yīng)用神經(jīng)干細(xì)胞的治療作用包括:5、神經(jīng)干細(xì)胞的應(yīng)用N

13、SC移植治療的主要途徑利用體外分離培養(yǎng)的NSC直截了當(dāng)移植利用NSC系進(jìn)行移植通過目的基因修飾后移植通過神經(jīng)營養(yǎng)因子原位誘導(dǎo)NSC增殖、分化NSC移植治療的主要途徑體外培養(yǎng)的NSC作為移植供體的優(yōu)點(diǎn)(1)在可控制的培養(yǎng)條件下,實(shí)現(xiàn)快速體外擴(kuò)增以滿足移植所需的細(xì)胞數(shù)量(2)可依照擬移植部位的細(xì)胞類型及細(xì)胞結(jié)構(gòu)特異性,在體外使其分化成與受者部位細(xì)胞類型及構(gòu)成相似的細(xì)胞群體后再行移植(3)可低溫凍存,復(fù)蘇后仍能維持原來的生物學(xué)特性,故可構(gòu)建NSC庫,源源不斷地供應(yīng)細(xì)胞體外培養(yǎng)的NSC作為移植供體的優(yōu)點(diǎn)(1)在可控制的培養(yǎng)條件下(4)可來源于受體自身,結(jié)構(gòu)上易與宿主固有組織整合而無免疫反應(yīng)(5)具有潛

14、在的遷移能力,能在腦實(shí)質(zhì)內(nèi)彌散較遠(yuǎn)的距離到達(dá)靶部位(6)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中不受血 腦屏障限制,以穩(wěn)定直截了當(dāng)?shù)姆绞竭\(yùn)送基因產(chǎn)物或替換無功能神經(jīng)細(xì)胞體外培養(yǎng)的NSC作為移植供體的優(yōu)點(diǎn)(4)可來源于受體自身,結(jié)構(gòu)上易與宿主固有組織整合而無免疫反NSC基因治療的作用機(jī)制(1)低免疫源性與自我更新NSC不表達(dá)成熟細(xì)胞抗原,具有低免疫源性,較少發(fā)生異體排斥反應(yīng),因而有助于長期存活,是基因治療較理想的載體轉(zhuǎn)染了治療基因的NSC植入后可表達(dá)基因產(chǎn)物,從而達(dá)到治療目的通過不對稱分裂增殖,自我更新,使NSC載體在表達(dá)外源性基因同時(shí),能修復(fù)腫瘤組織侵蝕的正常腦組織NSC基因治療的作用機(jī)制(1)低免疫源性與自我更新(

15、2)遷移能力參與病變部位神經(jīng)結(jié)構(gòu)和功能的修復(fù)遷移追蹤腫瘤細(xì)胞,釋放特定基因產(chǎn)物(3)良好的組織融合性移植后的NSC可透過血腦屏障至腦實(shí)質(zhì)中,與宿主細(xì)胞在細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能上形成初步的良好融合,使外源性基因高效穩(wěn)定表達(dá),而達(dá)到治療作用NSC基因治療的作用機(jī)制(2)遷移能力NSC基因治療的作用機(jī)制神經(jīng)干細(xì)胞治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的研究神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病帕金森病阿爾茨海默病亨廷頓病腦血管病腦梗死腦出血神經(jīng)系統(tǒng)損傷脊髓損傷腦外傷神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤遺傳代謝性疾病粘多糖綜合癥神經(jīng)節(jié)苷脂沉積癥-神經(jīng)干細(xì)胞治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的研究神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病神經(jīng)系統(tǒng)損傷(1)帕金森病Nishino等將神經(jīng)干細(xì)胞植入大鼠帕金森病模型紋狀體

16、中,發(fā)現(xiàn)植入的神經(jīng)干細(xì)胞可分化為多巴胺能神經(jīng)元,半數(shù)以上的模型動物癥狀緩解Anton等通過轉(zhuǎn)染了酪氨酸羥化酶(TH)基因的神經(jīng)干細(xì)胞提供TH,可補(bǔ)償帕金森病的多巴胺缺失Akerud等采納從人胚胎的腹側(cè)中腦內(nèi)分離出黑質(zhì)細(xì)胞植入PD病人腦中,發(fā)現(xiàn)有一半以上的病人癥狀明顯改變而且效果持續(xù)存在(1)帕金森病Nishino等將神經(jīng)干細(xì)胞植入大鼠帕金森病模Wang等用胚胎干細(xì)胞來源的膽堿能神經(jīng)干細(xì)胞移植到小鼠AD模型大腦,結(jié)果顯示膽堿能神經(jīng)干細(xì)胞進(jìn)入損傷區(qū),向膽堿能神經(jīng)元細(xì)胞分化Gray將NSC注射入阿爾茨海默病模型動物腦內(nèi),觀察到有膽堿能神經(jīng)元表型和膠質(zhì)細(xì)胞表型且實(shí)驗(yàn)動物認(rèn)知功能恢復(fù)(2)阿爾茨海默病W

17、ang等用胚胎干細(xì)胞來源的膽堿能神經(jīng)干細(xì)胞移植到小鼠AD模Brasted等將神經(jīng)干細(xì)胞植入亨廷頓病大鼠模型腦內(nèi),使大鼠受損的運(yùn)動習(xí)性重新恢復(fù),表明亨廷頓病動物植入的神經(jīng)干細(xì)胞可在腦內(nèi)形成功能性連接,對促進(jìn)亨廷頓病癥的改善具有一定的作用Freeman等利用神經(jīng)干細(xì)胞移植治療人類亨廷頓病,病人癥狀和體征改善,組織學(xué)顯示移植細(xì)胞替代了受損細(xì)胞并部分重建了神經(jīng)元間的聯(lián)系(3)亨廷頓病Brasted等將神經(jīng)干細(xì)胞植入亨廷頓病大鼠模型腦內(nèi),使大鼠Jin等發(fā)現(xiàn)腦缺血能夠促使大鼠海馬齒狀回和室管膜的NSC增殖Park等將NSC移植到缺血性腦損傷的小鼠腦中,NSC顯示強(qiáng)烈的移植物外源基因表達(dá),并分化為損傷缺失的

18、神經(jīng)細(xì)胞Kondziolka等將人的NSC體外分化為神經(jīng)元并移植到12例腦卒中患者的基底節(jié)。術(shù)前、術(shù)后的神經(jīng)功能、PET和MRI檢查結(jié)果表明NSC移植是安全的,6例患者的神經(jīng)功能明顯改善,PET掃描顯示梗死部位的代謝活動增強(qiáng)(4)腦梗死Jin等發(fā)現(xiàn)腦缺血能夠促使大鼠海馬齒狀回和室管膜的NSC增殖Nonaka等用全反式維甲酸誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞分化為神經(jīng)干細(xì)胞,注射到腦出血大鼠模型的對側(cè)側(cè)腦室內(nèi),28后在出血腔周圍看到胚胎干細(xì)胞來源的神經(jīng)元細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞,神經(jīng)元在側(cè)腦室室管膜下區(qū)形成細(xì)胞結(jié)節(jié)Jeong等發(fā)現(xiàn),通過靜脈移植的神經(jīng)干細(xì)胞選擇性地移行到大鼠腦血腫周圍,分化為神經(jīng)元細(xì)胞(約10%)和星形膠

19、質(zhì)細(xì)胞(約75%)(5)腦出血Nonaka等用全反式維甲酸誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞分化為神經(jīng)干細(xì)胞,McDonald等將NSC注入大鼠胸髓損傷模型,2周后分化成少突膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元,并發(fā)現(xiàn)后肢部分負(fù)重與協(xié)調(diào)能力恢復(fù)Iwanami等將體外擴(kuò)增的人NSC移植到損傷后9的狨猴脊髓,8周后分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少枝膠質(zhì)細(xì)胞,損傷腔減小,同時(shí)運(yùn)動功能明顯增強(qiáng)(6)脊髓損傷McDonald等將NSC注入大鼠胸髓損傷模型,2周后分化成Riess等對顱腦損傷的動物進(jìn)行NSC移植治療,發(fā)現(xiàn)NSC能分化為神經(jīng)元并改善實(shí)驗(yàn)動物的運(yùn)動功能Wennersten等在成年大鼠單側(cè)頂葉皮質(zhì)腦挫傷后,馬上將人NSC移

20、植到損傷附近,2周和6周后,移植細(xì)胞出現(xiàn)在損傷區(qū)域周圍、海馬、胼胝體和同側(cè)的室管膜下區(qū),雙重染色顯示分化為神經(jīng)元細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞(7)腦外傷Riess等對顱腦損傷的動物進(jìn)行NSC移植治療,發(fā)現(xiàn)NSC能Be nedetti 將轉(zhuǎn)染IL-4的鼠NSC注入的鼠膠質(zhì)瘤模型發(fā)現(xiàn),動物生存期明顯延長,腫瘤體積明顯縮小Abody等利用NSC做載體,轉(zhuǎn)導(dǎo)胞嘧啶脫氨酶基因后治療顱內(nèi)膠質(zhì)瘤模型動物,發(fā)現(xiàn)能有效的將5-Fc轉(zhuǎn)變?yōu)?-Fu,80%的腫瘤細(xì)胞被殺滅,同時(shí)NSC還能追蹤向正常組織浸潤的腫瘤細(xì)胞(8)中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤Be nedetti 將轉(zhuǎn)染IL-4的鼠NSC注入的鼠膠質(zhì)瘤Buchet等將轉(zhuǎn)導(dǎo)-葡糖苷酸

21、酶基因的NSC注射到粘多糖綜合癥新生鼠體內(nèi),結(jié)果發(fā)現(xiàn)-葡糖苷酸酶活性在整個(gè)中樞神經(jīng)軸表達(dá),治療組動物能長大成熟,而非治療對比組動物在成熟前全部死亡Lacorazza等的研究表明:將NSC移植入神經(jīng)節(jié)苷脂沉積癥小鼠腦內(nèi)后,能表達(dá)-氨基己糖酶8周以上并增加酶的活性,腦內(nèi)部分區(qū)域神經(jīng)節(jié)苷脂的貯積減少(9)遺傳代謝性疾病Buchet等將轉(zhuǎn)導(dǎo)-葡糖苷酸酶基因的NSC注射到粘多糖綜神經(jīng)干細(xì)胞與腦梗死神經(jīng)干細(xì)胞與腦梗死1、外源性NSC治療腦梗死2、內(nèi)源性NSC治療腦梗死3、誘導(dǎo)造血干細(xì)胞轉(zhuǎn)分化治療腦梗死4、我們的工作1、外源性NSC治療腦梗死1、外源性NSC治療腦梗死1、外源性NSC治療腦梗死1997年,M

22、attsson, B 等從妊娠17天的大鼠胚胎新皮質(zhì)取出腦組織,移植入局灶性缺血7天的大鼠病灶內(nèi),發(fā)現(xiàn)移植物能夠在腦內(nèi)存活,并改善動物的神經(jīng)系統(tǒng)功能;但需要嚴(yán)格的控制飼養(yǎng)條件2001年,Riolobos, A S等將大鼠胚胎的腦組織移植入腦梗死模型的腦組織后,對患側(cè)肢體進(jìn)行強(qiáng)制性訓(xùn)練,結(jié)果運(yùn)動能力得到一定改善,熒光示蹤顯示移植細(xì)胞可向宿主腦內(nèi)遷移;但未進(jìn)行訓(xùn)練組未見改善說明:胚胎腦組織移植能夠改善腦梗死大鼠模型的神經(jīng)功能,但需要特別的飼養(yǎng)條件和功能訓(xùn)練胚胎腦組織移植治療腦梗死1997年,Mattsson, B 等從妊娠17天的大鼠胚胎臍帶血干細(xì)胞移植治療腦梗死2001年,Chen J等將人臍帶

23、血細(xì)胞經(jīng)尾靜脈注入大腦中動脈梗死的大鼠體內(nèi),14天后發(fā)現(xiàn)其神經(jīng)功能明顯改善2004年,Vendrame M等通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),靜脈給予人臍帶血細(xì)胞能夠改善腦梗死大鼠模型的神經(jīng)功能,減小梗死灶體積,且其效果呈劑量依賴性 說明臍帶血干細(xì)胞移植能夠促進(jìn)腦梗死動物模型功能恢復(fù),且能夠通過靜脈輸入臍帶血干細(xì)胞移植治療腦梗死2001年,Chen J等將人臍帶2001年,Veizovic等將胚胎鼠來源的永生化神經(jīng)上皮細(xì)胞系直截了當(dāng)植入大腦中動脈梗死大鼠的病灶內(nèi),發(fā)現(xiàn)肢體運(yùn)動功能顯著改善2002年,Modo, M、等將相同細(xì)胞系植入大腦中動脈梗死大鼠的側(cè)腦室內(nèi),結(jié)果發(fā)現(xiàn)大鼠的認(rèn)知功能顯著改善說明同種胚胎源性NSC

24、能夠改善腦梗死大鼠的神經(jīng)功能,但不同位置的植入效果不同同種胚胎源性NSC移植治療腦梗死2001年,Veizovic等將胚胎鼠來源的永生化神經(jīng)上皮細(xì)2003年,Jeong 等將人NSC經(jīng)靜脈注入腦梗死大鼠模型體內(nèi),結(jié)果顯示神經(jīng)功能顯著改善2004年,Kelly等將人NSC直截了當(dāng)注入大鼠腦梗死模型的大腦皮層,可見NSC在宿主腦內(nèi)存活,并遷移分化為神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞說明異種胚胎源性NSC亦能夠在大鼠腦內(nèi)分化為神經(jīng)細(xì)胞,并改善宿主的神經(jīng)功能異種胚胎源性NSC移植治療腦梗死2003年,Jeong 等將人NSC經(jīng)靜脈注入腦梗死大鼠模型2003年,Zhang ZG等首次從成年大鼠的側(cè)腦室下區(qū)分離培養(yǎng)出N

25、SC,采納強(qiáng)磁性標(biāo)記后植入腦梗死大鼠模型的腦池內(nèi),利用磁共振示蹤觀察NSC的遷移情況,結(jié)果顯示:NSC能夠定向向梗死灶內(nèi)遷移,增殖分化為神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞,代替缺失的神經(jīng)組織大鼠的神經(jīng)功能明顯改善說明,成年來源的NSC同樣能夠?qū)δX梗死動物模型起到治療作用成年來源的NSC移植治療腦梗死2003年,Zhang ZG等首次從成年大鼠的側(cè)腦室下區(qū)分離2、內(nèi)源性NSC治療腦梗死2、內(nèi)源性NSC治療腦梗死腦梗死后的神經(jīng)再生2001年,Kee NJ等通過阻斷雙側(cè)頸動脈造成大鼠的全腦缺血模型,1周后齒狀回的神經(jīng)干細(xì)胞數(shù)目為正常水平的2到3倍;2周后,60%的新生細(xì)胞分化為CRMP-4陽性的幼稚細(xì)胞;5周后, 6

26、0%的新生細(xì)胞分化為鈣結(jié)合蛋白(calbindin )陽性的成熟細(xì)胞2001年,Arvidsson A等通過阻斷一側(cè)大腦中動脈2小時(shí),造成局灶性腦梗死模型,5周后,免疫熒光顯示NeuN 和BrdU陽性的NSC數(shù)目顯著增加提示:全腦和局灶性大腦缺血,均可直截了當(dāng)刺激腦內(nèi)NSC的增生腦梗死后的神經(jīng)再生2001年,Kee NJ等通過阻斷雙側(cè)頸動2002年,Arvidsson A等在大腦中動脈阻塞造成的腦梗死大鼠模型中發(fā)現(xiàn):側(cè)腦室下區(qū)NSC大量增生,并向基底節(jié)區(qū)遷移6周內(nèi)80%的新生細(xì)胞相繼發(fā)生死亡僅有0、2%的損傷細(xì)胞得到新生細(xì)胞的替代修復(fù)提示:單純依靠機(jī)體的自身反應(yīng)產(chǎn)生的NSC增殖、分化尚遠(yuǎn)不足以

27、修復(fù)梗死造成的神經(jīng)細(xì)胞缺失腦梗死后的神經(jīng)再生2002年,Arvidsson A等在大腦中動脈阻塞造成的腦2002年,Nakatomi H等向全腦缺血大鼠腦梗死模型的腦室內(nèi)注射EGF和FGF,結(jié)果顯示:海馬區(qū)的NSC數(shù)目顯著增加,并分化為顆粒細(xì)胞大鼠的神經(jīng)功能,尤其是空間定位能力得到明顯改善說明:EGF和FGF能夠在體內(nèi)促進(jìn)內(nèi)源性NSC增殖、分化為功能性神經(jīng)細(xì)胞,改善大鼠的缺血性損傷神經(jīng)生長因子誘導(dǎo)的內(nèi)源性NSC增殖2002年,Nakatomi H等向全腦缺血大鼠腦梗死模型的2003年,Sun Y等在大腦中動脈阻塞造成大鼠腦梗死后1-3天,通過側(cè)腦室給予VEGF,結(jié)果發(fā)現(xiàn):側(cè)腦室下區(qū)和齒狀回NS

28、C的存活數(shù)目增加缺血半暗帶的血管顯著增生梗死灶體積明顯減小大鼠神經(jīng)功能明顯改善說明:VEGF能夠通過多種途徑促進(jìn)梗死后神經(jīng)的再生和修復(fù)神經(jīng)生長因子誘導(dǎo)的內(nèi)源性NSC增殖神經(jīng)生長因子誘導(dǎo)的內(nèi)源性NSC增殖2002年,Sun Y等將載有BDNF基因的重組腺病毒注入大鼠腦梗死模型的海馬區(qū),結(jié)果發(fā)現(xiàn):BDNF在宿主腦內(nèi)能夠大量表達(dá)內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞的數(shù)量較對造組減少大鼠的神經(jīng)功能未見明顯改善說明:外源性BDNF對大鼠內(nèi)源性NSC的增殖有抑制作用神經(jīng)生長因子誘導(dǎo)的內(nèi)源性NSC增殖2002年,Sun Y等將載有BDNF基因的重組腺病毒注入大2002年,Ehrenreich H等選擇13發(fā)病8小時(shí)以內(nèi)的腦梗死

29、病人,在第1-3天給予EPO靜脈注射,結(jié)果發(fā)現(xiàn):病人腦脊液內(nèi)EPO水平達(dá)到對比組的60-100倍一個(gè)月后,病人神經(jīng)功能明顯優(yōu)于對比組顱腦MRI現(xiàn)實(shí)梗死灶體積顯著減小未見明顯副作用出現(xiàn)提示:EPO能夠促進(jìn)急性腦梗死病人的恢復(fù)神經(jīng)生長因子誘導(dǎo)的內(nèi)源性NSC增殖2002年,Ehrenreich H等選擇13發(fā)病8小時(shí)以內(nèi)2004年,Wang L等通過體外試驗(yàn)證明,EPO能夠促進(jìn)養(yǎng)的NSC分化為神經(jīng)元和血管上皮細(xì)胞;同時(shí)將EPO注入腦梗死大鼠的腹腔內(nèi),結(jié)果發(fā)現(xiàn):梗死灶周圍內(nèi)的NSC明顯增殖,并分化為神經(jīng)細(xì)胞大鼠腦內(nèi)的VEGF和BDNF水平顯著升高大鼠的神經(jīng)功能顯著改善說明:EPO能夠通過促進(jìn)VEGF和

30、BDNF的分泌促進(jìn)NSC的增殖,對大鼠腦梗死起到治療作用神經(jīng)生長因子誘導(dǎo)的內(nèi)源性NSC增殖2004年,Wang L等通過體外試驗(yàn)證明,EPO能夠促進(jìn)養(yǎng)內(nèi)源性NSC治療的優(yōu)點(diǎn)不使用胚胎NSC可避開倫理學(xué)責(zé)難NSC的來源穩(wěn)定可靠無免疫源性,供體源于受體自身具有正常NSC自我更新、多潛能分化功能治療操作簡便,僅需激活呈靜息態(tài)的NSC內(nèi)源性NSC治療的優(yōu)點(diǎn)不使用胚胎NSC可避開倫理學(xué)責(zé)難幸免內(nèi)環(huán)境的紊亂與異種NSC相比,無動物致病基因存在估計(jì)成瘤性較同種異體的NSC降低,較異種更為顯著縮短治療時(shí)程,節(jié)約治療費(fèi)用能夠像使用藥物一樣使用內(nèi)源性NSC,有利于制定合理的治療規(guī)范或指南內(nèi)源性NSC治療的優(yōu)點(diǎn)幸免

31、內(nèi)環(huán)境的紊亂內(nèi)源性NSC治療的優(yōu)點(diǎn)3、誘導(dǎo)造血干細(xì)胞轉(zhuǎn)分化治療腦梗死3、誘導(dǎo)造血干細(xì)胞轉(zhuǎn)分化治療腦梗死造血干細(xì)胞向NSC的誘導(dǎo)分化造血干細(xì)胞(haemopoietic stem cell,HSC)來源于骨髓HSC具有分化為多種基質(zhì)細(xì)胞的能力,包括骨、軟骨、脂肪、肌腱以及其他結(jié)締組織HSC具有轉(zhuǎn)分化為肌細(xì)胞和肝細(xì)胞等組織細(xì)胞的能力HSC能夠轉(zhuǎn)分化為NSC造血干細(xì)胞向NSC的誘導(dǎo)分化造血干細(xì)胞(haemopoietSugaya等在體外將HSC與分化的NSC共同培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)HSC能夠轉(zhuǎn)分化為NSC,進(jìn)而分化為神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞提示:HSC可在分化的NSC誘導(dǎo)下轉(zhuǎn)分化為NSC造血干細(xì)胞向NSC的誘導(dǎo)分化S

32、ugaya等在體外將HSC與分化的NSC共同培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)HS2000年,Mezey E等直截了當(dāng)將HSC注入成年大鼠的側(cè)腦室,免疫組化顯示:HSC能夠在CNS內(nèi)增殖,并表達(dá)神經(jīng)細(xì)胞特異性抗原HSC來源的細(xì)胞能夠在CNS內(nèi)遷移提示:HSC可在腦內(nèi)轉(zhuǎn)分化為NSC造血干細(xì)胞向NSC的誘導(dǎo)分化2000年,Mezey E等直截了當(dāng)將HSC注入成年大鼠的側(cè)外源性HSC治療腦梗死2001年,Chen J等從成年大鼠體內(nèi)提取骨髓基質(zhì)細(xì)胞(MSC),體外培養(yǎng)后,直截了當(dāng)注入腦梗死大鼠模型的梗死灶周圍,結(jié)果顯示:MSC在大鼠腦內(nèi)增殖并轉(zhuǎn)分化為神經(jīng)元表型的細(xì)胞大鼠的運(yùn)動功能和感受功能及NSS評分均明顯優(yōu)于對比組說明:

33、成體MSC腦內(nèi)移植向NSC轉(zhuǎn)分化對腦梗死具有治療作用外源性HSC治療腦梗死2001年,Chen J等從成年大鼠體外源性HSC治療腦梗死同年,Chen J等又將從成年大鼠體內(nèi)提取MSC,體外培養(yǎng)后,分別經(jīng)靜脈和頸動脈注入腦梗死大鼠模型體內(nèi),結(jié)果均顯示:MSC能夠遷移至大鼠腦內(nèi)增殖并轉(zhuǎn)分化為神經(jīng)元表型的細(xì)胞大鼠的神經(jīng)功能均明顯優(yōu)于對比組說明:成體MSC經(jīng)周圍血管移植向NSC轉(zhuǎn)分化對腦梗死具有治療作用外源性HSC治療腦梗死同年,Chen J等又將從成年大鼠體內(nèi)外源性HSC治療腦梗死2004年,Taguchi A等從人臍帶血提取CD34+的HSC,經(jīng)靜脈注入免疫抑制的大鼠腦梗死模型體內(nèi),發(fā)現(xiàn):梗死灶內(nèi)

34、新生血管增生神經(jīng)元樣細(xì)胞增殖、遷移至病灶內(nèi)大鼠神經(jīng)功能明顯改善說明:臍帶血來源的HSC經(jīng)周圍血管移植向NSC轉(zhuǎn)分化對腦梗死具有治療作用外源性HSC治療腦梗死2004年,Taguchi A等從人臍2003年,Schabitz WR等發(fā)現(xiàn)G-CSF能夠減輕谷氨酸對體外培養(yǎng)NSC的損傷;同時(shí),他們把G-CSF通過靜脈注入大鼠腦梗死模型的體內(nèi),發(fā)現(xiàn):梗死灶體積較對比組減小47%神經(jīng)系統(tǒng)功能明顯改善提示:G-CSF對腦梗死大鼠具有神經(jīng)保護(hù)作用內(nèi)源性HSC治療腦梗死2003年,Schabitz WR等發(fā)現(xiàn)G-CSF能夠減輕谷2003年,Willing AE等采納G-CSF動員骨髓HSC至周圍血中,提取分離

35、后移植入大鼠腦梗死模型體內(nèi),結(jié)果顯示:可見轉(zhuǎn)分化的NSC增殖、分化,并向病灶出遷移大鼠神經(jīng)功能明顯改善說明:動員自體骨髓HSC,移植入體內(nèi)轉(zhuǎn)分化為NSC對腦梗死有治療作用內(nèi)源性HSC治療腦梗死2003年,Willing AE等采納G-CSF動員骨髓HS2004年,呂傳真等采納線栓法治成大鼠腦梗死模型,然后給予G-CSF皮下注射,結(jié)果顯示:HSC被動員至外周血,并能夠向腦內(nèi)遷移、分化為NSC梗死灶周圍NSC和新生血管明顯增多梗死灶體積明顯減小大鼠神經(jīng)功能明顯改善說明:直截了當(dāng)采納G-CSF動員自體HSC向NSC轉(zhuǎn)分化對腦梗死有治療作用內(nèi)源性HSC治療腦梗死2004年,呂傳真等采納線栓法治成大鼠腦梗死模型,然后給予G2004年,Schabitz WR等在美國神經(jīng)病學(xué)學(xué)會年會上宣布,一項(xiàng)正在進(jìn)行的關(guān)于G-CSF治療急性腦梗死的臨床安全性試驗(yàn),初步結(jié)果未見明顯的副作用,對G-CSF治療腦梗死的臨床應(yīng)用起到了一定的推動作用內(nèi)源性HSC治療腦梗死20