人骨髓間質(zhì)干細(xì)胞移植治療ALS模型鼠的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、肌萎縮側(cè)索硬化癥(Amyotrophic lateral sclerosis，ALS)是一種選擇性侵犯運(yùn)動神經(jīng)元，以運(yùn)動皮質(zhì)、腦干和脊髓運(yùn)動神經(jīng)元變性、丟失為主要病理特點(diǎn)，引起進(jìn)行性肢體癱瘓和肌肉萎縮的致命性神經(jīng)系統(tǒng)變性病。中年男性多見，患者表現(xiàn)為慢性進(jìn)行性肌肉無力、肌肉萎縮、肌肉跳動、腱反射亢進(jìn)、病理征陽性等癥狀和體征，一般不影響感覺系統(tǒng)和認(rèn)知功能。通常起病3．5年后因呼吸衰竭死亡。目前發(fā)病機(jī)制不明，大約10﹪ALS為家族性(FALS

2、)，其中20﹪由編碼銅鋅超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD1)的基因突變所致，SOD1基因突變種類已逾120種。目前已建立了幾種表達(dá)突變?nèi)薙ODl(hmSOD1)基因的轉(zhuǎn)基因模型鼠，國際上應(yīng)用比較廣泛的是SOD1-G93A轉(zhuǎn)基因鼠，該小鼠模型具有和人類ALS疾病相似的臨床表現(xiàn)和病理特征。mSOD1的致病機(jī)制尚不明確，可能的機(jī)制包括異常蛋白聚集物的形成、氧化應(yīng)激、線粒體功能異常、神經(jīng)絲蛋白異常磷酸化、興奮性氨

3、基酸毒性、凋亡和炎性級聯(lián)反應(yīng)等。 目前ALS的治療措施包括藥物治療、基因治療和細(xì)胞治療。大多數(shù)的研究建立在臨床前動物模型上，治療的靶點(diǎn)主要是針對ALS致病機(jī)制中的不同環(huán)節(jié)。除了力如太以外，在模型鼠中表明有效的藥物治療在臨床試驗(yàn)中均沒有得到預(yù)期的療效。由于多種作用機(jī)制、多種細(xì)胞和細(xì)胞間的相互作用參與了ALS的發(fā)病，并無證據(jù)顯示哪種機(jī)制占主要地位，因此應(yīng)用單一藥物效果不佳，有效的ALS治療策略應(yīng)盡可能的兼顧各個(gè)環(huán)節(jié)，聯(lián)合用藥?；蛑?/p>

4、療也因缺乏明確的治療靶點(diǎn)而效果不佳，并且因?yàn)椴《据d體潛在的危險(xiǎn)性，基因表達(dá)的不穩(wěn)定性限制了基因治療在臨床中的應(yīng)用。骨髓間質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cell，MSCs)具有多潛能性，能夠分化為神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞。取材容易且能迅速培養(yǎng)增殖，短期內(nèi)可獲得大量擴(kuò)增，彌補(bǔ)了神經(jīng)干細(xì)胞取材困難的缺點(diǎn)，自體移植可避免移植后免疫排斥反應(yīng)，克服了骨髓和臍血需要嚴(yán)格配型的限制。因此MSCs作為神經(jīng)元的另一來源用于ALS細(xì)胞治療具有廣闊的應(yīng)用

5、前景。Mazzini小組利用MSCs進(jìn)行了ALS治療的臨床試驗(yàn)，最終結(jié)果尚有待于觀察，由于樣本量小及臨床試驗(yàn)的限制，尚不能明確MSCs移植治療ALS有否效果。ALS的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，病變的神經(jīng)元產(chǎn)生大量氧自由基，小膠質(zhì)細(xì)胞活化產(chǎn)生多種炎性因子，星形膠質(zhì)細(xì)胞功能障礙使得細(xì)胞外谷氨酸過多聚集，內(nèi)環(huán)境呈病理狀態(tài)。ALS患者的腦脊液含有過多的氧自由基和過氧化物，在體外可誘導(dǎo)正常的神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞出現(xiàn)細(xì)胞毒性和細(xì)胞死亡。因此尚不能明確在正常骨髓

6、環(huán)境下生長的MSCs移植入這種陌生的病理環(huán)境中，是否能存活及移植后有否治療效果。因此為了更貼近臨床研究，本文采用人骨髓間質(zhì)干細(xì)胞(hMSCs)經(jīng)動、靜脈移植SOD1-G93A轉(zhuǎn)基因鼠，動態(tài)檢測運(yùn)動功能、病理、電生理，生存期和發(fā)病時(shí)間，從體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證hMSCs在SOD1-G93A轉(zhuǎn)基因鼠中的存活、增殖活性和表型，為hMSCs臨床應(yīng)用于ALS提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。 研究得出如下結(jié)論: (1)人骨髓間質(zhì)干細(xì)胞在體外SOD1-G93

7、A轉(zhuǎn)基因鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)模擬微環(huán)境中發(fā)生形態(tài)改變，由長梭形轉(zhuǎn)變?yōu)椤吧窠?jīng)元”樣細(xì)胞；細(xì)胞活力好，未見有明顯的凋亡，可以表達(dá)成熟和早期神經(jīng)元的表面標(biāo)志物，說明體外SOD1-G93A轉(zhuǎn)基因鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)模擬微環(huán)境含有足夠的神經(jīng)營養(yǎng)因子和有利信號使hMSCs向神經(jīng)元方向分化(創(chuàng)新點(diǎn)1)。 (2)靜脈移植人骨髓間質(zhì)干細(xì)胞可以顯著的延長SOD1-G93A轉(zhuǎn)基因鼠的生存期(延長18天)，延緩發(fā)病時(shí)間(延緩發(fā)病14天)，延緩運(yùn)動功能的(延緩3周)

8、丟失；動態(tài)檢測病理和電生理發(fā)現(xiàn)靜脈移植hMSCs可以延緩脊髓前角運(yùn)動神經(jīng)元的丟失，延緩神經(jīng)軸突的變性，證明靜脈移植治療SOD1-G93A轉(zhuǎn)基因鼠是有效的(創(chuàng)新點(diǎn)2)。 (3)靜脈移植的人骨髓間質(zhì)干細(xì)胞可以分布于體內(nèi)各器官，長期存活。細(xì)胞可以隨血流穿越血腦屏障遷移至中樞神經(jīng)系統(tǒng)腦和脊髓前角病變區(qū)，表達(dá)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的表面標(biāo)志物；靜脈移植骨髓間質(zhì)干細(xì)胞可以改善病理過程，改善內(nèi)環(huán)境，抑制膠質(zhì)細(xì)胞的增生(創(chuàng)新點(diǎn)3)。 (4)對新移