對(duì)于運(yùn)動(dòng)性脊髓損傷的修復(fù)，目前較多的采用手術(shù)、藥物、針灸、物理治療等多種治療脊髓損傷的方法，以及近年來提出的脊髓再生新方法，如神經(jīng)營養(yǎng)因子、神經(jīng)移植、基因治療等雖可使成年動(dòng)物的脊髓功能表現(xiàn)出某種程度的恢復(fù)，但都難以解決患者截癱的難題。隨著干細(xì)胞技術(shù)的發(fā)展，通過細(xì)胞移植增加脊髓神經(jīng)元數(shù)量、減少膠質(zhì)瘢痕和空洞的形成成為了可能。文章探討了干細(xì)胞移植方法、干細(xì)胞神經(jīng)營養(yǎng)因子以及基因修飾的干細(xì)胞療法修復(fù)脊髓損傷等內(nèi)容，旨在為運(yùn)動(dòng)性脊髓損傷的修復(fù)和治療提供科學(xué)依據(jù)和理論基礎(chǔ)。

1  運(yùn)動(dòng)性脊髓損傷的研究進(jìn)展

　　運(yùn)動(dòng)性脊髓損傷是指在運(yùn)動(dòng)過程中，由于保護(hù)措施不當(dāng)，造成的由脊柱損傷進(jìn)而損傷到脊髓的病癥，可發(fā)生于運(yùn)動(dòng)員和非運(yùn)動(dòng)員，且患者大多數(shù)為青壯年、少年等的運(yùn)動(dòng)參與者，且以男性居多。如 2007年全國體操錦標(biāo)賽上的運(yùn)動(dòng)員王燕、著名體操運(yùn)動(dòng)員桑蘭以及著名影視演員“超人”扮演著克里斯托弗等的損傷就是很好的例子。一般來說，脊髓損傷的患者常遺留有不同程度的功能障礙。出現(xiàn)脊髓損傷時(shí)常引起脊髓橫貫性損害，造成損害平面以下的運(yùn)動(dòng)、感覺、括約肌自主神經(jīng)功能等的障礙。有研究顯示因脊髓損傷患者損傷平面以下喪失中樞神經(jīng)系統(tǒng)的支配，自主神經(jīng)功能紊亂，循環(huán)調(diào)節(jié)功能障礙，導(dǎo)致患者最大吸氧量下降，且損傷平面越高，心肺功能就越差。還有研究指出，脊髓損傷后，由于局部神經(jīng)元及神經(jīng)纖維的原發(fā)及繼發(fā)性的丟失，損傷部位的神經(jīng)軸突被撕裂，神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞死亡，幸存的軸突發(fā)生脫髓鞘改變，損傷局部囊性病變，膠質(zhì)瘢痕的形成，中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)存在的各種抑制再生因素，加上中樞神經(jīng)自身極差的再生能力，這些因素造成了脊髓損傷后結(jié)構(gòu)和功能上的嚴(yán)重破壞，最終導(dǎo)致脊髓喪失傳導(dǎo)下行的運(yùn)動(dòng)沖動(dòng)和上行的感覺沖動(dòng)能力，患者發(fā)生癱瘓。
2  干細(xì)胞修復(fù)運(yùn)動(dòng)性脊髓損傷的應(yīng)用

　　隨著干細(xì)胞技術(shù)的研究，尤其是胚胎干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞(neural stem cells ，NSC)、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs)等分離技術(shù)的成熟和定向分化技術(shù)的發(fā)展，干細(xì)胞可以被誘導(dǎo)分化為神經(jīng)元或神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，替代死去的細(xì)胞，同時(shí)干細(xì)胞還可以在體內(nèi)表達(dá)多種神經(jīng)營養(yǎng)因子，改善細(xì)胞微環(huán)境，促進(jìn)軸突再生，阻止細(xì)胞凋亡，進(jìn)而恢復(fù)脊髓功能。

2.1  干細(xì)胞移植對(duì)脊髓損傷的修復(fù)

　　干細(xì)胞移植技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，它的提出對(duì)于治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病具有廣闊的應(yīng)用前景，對(duì)運(yùn)動(dòng)性脊髓損傷更是如此。因?yàn)榻?jīng)移植的干細(xì)胞可以在損傷部位存活、整合入宿主組織中，并分化出神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞，并和宿主細(xì)胞之間形成突觸樣結(jié)構(gòu)，使中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能得到部分恢復(fù)。

2.2  干細(xì)胞神經(jīng)營養(yǎng)因子與脊髓損傷修復(fù)

　　神經(jīng)營養(yǎng)因子是神經(jīng)系統(tǒng)中重要的調(diào)節(jié)蛋白，可以調(diào)節(jié)神經(jīng)元的存活、軸突生長、突觸可塑性和神經(jīng)遞質(zhì)的產(chǎn)生。BMSCs 也已被證實(shí)經(jīng)移植后可分泌各種神經(jīng)生長因子促進(jìn)軸突再生，橋接神經(jīng)缺損后遺留的空隙替代丟失的神經(jīng)細(xì)胞，促進(jìn)神經(jīng)元的存活和軸突的生長，同時(shí)還能減少炎癥應(yīng)答和空腔的形成。有學(xué)者通過培養(yǎng)BMSCs提取腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子和神經(jīng)生長因子作用于脊髓損傷的大鼠，其結(jié)果提示BMSCs表達(dá)的腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子和神經(jīng)生長因子對(duì)損傷脊髓神經(jīng)元的修復(fù)有保護(hù)作用。同樣的研究證實(shí)，用腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子和神經(jīng)生長因子基因修飾的BMSCs通過靜脈移植到達(dá)脊髓損傷區(qū)，其分泌神經(jīng)營養(yǎng)因子功能增強(qiáng)，對(duì)防止脊髓繼發(fā)性損傷及對(duì)受損神經(jīng)元起挽救作用。進(jìn)一步研究結(jié)果也顯示，BMSCs移植可促進(jìn)大鼠半橫斷脊髓結(jié)構(gòu)和功能恢復(fù)，聯(lián)合移植與應(yīng)用腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子在脊髓損傷修復(fù)治療中具有協(xié)同作用。一方面 BMSCs本身具有促進(jìn)脊髓損傷再生修復(fù)的作用，另一方面腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子增強(qiáng)BMSCs的活性并延長其生存時(shí)間。但 BMSCs促進(jìn)脊髓損傷再生修復(fù)的機(jī)制尚不明確。

2.3   基因修飾的干細(xì)胞與脊髓損傷修復(fù)

　　NSC作為治療脊髓損傷最為理想的細(xì)胞移植材料，不僅能促進(jìn)神經(jīng)元的再生和腦組織的修復(fù)，而且通過基因修飾可用于神經(jīng)系統(tǒng)疾病的基因治療，表達(dá)外源性的神經(jīng)遞質(zhì)，神經(jīng)營養(yǎng)因子及代謝性酶。其基因修飾的基本策略主要是通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)給損傷脊髓局部提供適合干細(xì)胞生長、分化的。有學(xué)者通過低氧誘導(dǎo)因子1α基因修飾的NSC移植治療脊髓損傷的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，低氧誘導(dǎo)因子1α基因修飾的 NSC移植可促進(jìn)損傷脊髓神經(jīng)軸突再生，減少膠質(zhì)細(xì)胞的增生和膠質(zhì)瘢痕的形成，為神經(jīng)再生創(chuàng)造有利的微環(huán)境，使損傷脊髓更好的耐受缺血缺氧。還有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn) NT-3基因修飾的許旺細(xì)胞能有效的促進(jìn)NSC在損傷脊髓內(nèi)向神經(jīng)元樣細(xì)胞分化，還通過NT-3基因修飾許旺細(xì)胞與NSC聯(lián)合移植能較好地促進(jìn)脊髓損傷后受損傷神經(jīng)元存活以及神經(jīng)纖維再生的作用，能更好地促進(jìn)全橫斷脊髓損傷的修復(fù)。

3  展望

　　隨著干細(xì)胞技術(shù)的不斷更新，以及對(duì)脊髓損傷認(rèn)識(shí)的不斷深入，將干細(xì)胞技術(shù)應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)性脊髓損傷的修復(fù)是一個(gè)必然。雖然在干細(xì)胞作用于臨床脊髓損傷的治療過程中取得了一定的成績，但運(yùn)動(dòng)性脊髓損傷修復(fù)過程中，由于多種細(xì)胞因子和基因參與了調(diào)控，其基本機(jī)制還未能了解清楚，因此仍需要對(duì)干細(xì)胞移植、誘導(dǎo)分化機(jī)制及其基因治療和營養(yǎng)因子的作用等多方面進(jìn)行深入的研究。

文章來源：中國組織工程研究 第16卷  第6 期  2012–02–05出版 作者：劉富順