关于干细胞移植延缓椎间盘退变及磁共振示踪研究

　　BMMSCs是在少数骨膜和骨髓中发现的未分化细胞，其有向间叶组织来源的连接组织细胞分化的独特能力。实验研究已证实BMMSCs可以分化为成骨细胞、成软骨细胞、脂肪细胞、肝细胞和上皮细胞[5-9]等。它易分离和培养，可用于骨、软骨或肌腱的再生，在同种异体活体内具有高扩张潜能且不发生免疫排斥反应或发生程度较轻，使这类细胞成为一种能在临床广泛应用的细胞和基因治疗的工具[10]。

　　Yamamoto等[11]评价了BMMSCs对于NPCs生物学和代谢活力的滋养功能，发现与BMMSCs接触培养的NPCs无论是细胞增殖、DNA合成、蛋白聚糖合成还是表达细胞因子的量都较单独培养的NPCs有明显的上调。Sakai等[12]用绿色荧光蛋白标记的自体BMMSCs移植入成年家兔退变髓核中，结果显示植入的细胞可以增殖并且表达出一些NPCs的特征性表型，RT-PCR提示髓核内蛋白聚糖及Ⅱ型胶原的表达水平明显上调。Zhang等[13]用兔同种异体BMMSCs注射入兔的椎间盘,与未注射组和注射盐水组在1、3 和6个月时分别检测mRNA、蛋白多糖和Ⅱ型胶原含量,结果显示注射BMMSCs 组均明显增加。注射BMMSCs可能是一种治疗退变椎间盘的方法。Sakai等[14]将BMMSCs 在家兔退变椎间盘模型制成2周后,分别移植入L2,3、L3,4及L4,5椎间盘,24周后检查正常椎间盘、模拟手术椎间盘和移植后椎间盘的X线片椎间盘高度、MRI T2信号的改变、组织学和免疫组化的变化、基质关联的基因表达情况。结果显示移植BMMSCs组椎间盘的高度为正常对照组的91%,T2信号强度为正常对照组的81%,免疫组化和基因表达分析有蛋白多糖积聚。认为BMMSCs移植对退变的家兔椎间盘的再生是有效的,对于退变的椎间盘疾病是一个有价值的治疗方法。

　　上述实验均是BMMSCs移植修复退变椎间盘的研究，对于即将发生退变的椎间盘BMMSCs移植有何作用未见报道。临床常见的青少年椎间盘突出症患者，椎间盘尚未发生明显的退行性变化，但髓核组织丢失使发生退变性疾病的可能性增加。该类患者若需手术治疗，我们考虑是否可以用BMMSCs移植替代丢失的髓核组织以延缓甚至阻止退变发生。在本实验中，我们用新西兰兔模拟髓核丢失患者，在退变发生前用BMMSCs进行干预，发现8周内髓核中Ⅱ型胶原及蛋白多糖的含量都明显高于模型组，差异有统计学意义，但与正常对照组均无差异，说明在椎间盘发生退变的早期，给予干细胞治疗有可能阻止退变的发生。这给青少年椎间盘突出症患者的临床治疗提供了新思路。

　　SPIO是一种纳米粒子，即使在较低的浓度下也可以在MR下成像。成像原理为氧化铁纳米粒子通过细胞内吞作用进入细胞内,再将标记好铁颗粒的细胞以一定量注入动物模型或人体内,可产生T2负性对比效应,经MR扫描获得信号对比来显像。实验研究已经证实SPIO标记BMMSCs的合适Fe浓度为25μg·ml-1，该浓度下细胞的增殖及分化活性不受影响，孵育18～24h后标记率可达到100%。本实验采用活体移植模型，用SPIO标记干细胞，应用高场强的MR对其进行示踪，观测到干细胞植入正常椎间盘后有从植入部位向周边髓核迁徙的趋势。Sobajima等[1]对移植后BMMSCs的分布位置进行了研究。他把人BMMSCs和人NPCs在活体外片状培养基中共同培养,最后发现人BMMSCs在培养基上的位置取决于人BMMSCs和人NPCs两者的比例。而在兔模型上BMMSCs的位置和时间有密切关系:在12周以前,干细胞主要位于髓核,但在24周后,可观察到干细胞向纤维环区域迁移,并在形态学上表现出更接近于自体纤维环细胞的特征。干细胞发生迁徙的机制目前尚未见报道，有待进一步研究。

　　综上所述，干细胞移植修复IDD有很广阔的前景，BMMSCs凭借其分化多向性和易于分离培养扩增等特点,不仅是很好的基础研究的实验材料,也为干细胞组织工程学提供了一个很好的细胞来源和基因治疗载体，为许多疾病的治疗开辟了新天地。希望是无限诱人的,但必须清醒地看到,IDD的确切机制尚待进一步研究,在退变椎间盘中移植细胞的类型、细胞移植是否用支架,以及细胞移植后的营养途径等问题需深入研究,确定细胞表型的特征、诱导和控制BMMSCs分化成髓核或纤维环细胞的因子为下一步研究重点。随着组织工程学的发展及人们对脊柱基础研究的深入,应用组织工程技术完全有希望培育出具有生物活性和功能的人工生物椎间盘组织,为脊柱退变性疾病的治疗带来新的观念和模式。

　　【参考文献】

　　[1]SOBAJIMA S,SHIMER A,KIM J,et al.Feasibility of stem cel

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