张金才，温树正，景尚斐，张国荣，韩旭，许鹏程，郭文，韩超前

（1.内蒙古医科大学，内蒙古自治区 呼和浩特 010059；2.内蒙古医科大学第二附属医院 手足显微外科，内蒙古自治区 呼和浩特 010030）

周围神经损伤（peripheral nerve injury,PNI）一直以来是国内外专家学者研究的热点，其修复过程是一个相当复杂的过程，受多种因素影响。近年来，随着科学技术的快速发展和研究的日臻深入，PNI修复方法越来越丰富多样，修复手段日益完善，各类方法对于修复神经结构上的连续性较为肯定，但功能的恢复往往并不尽人意，同时也都存在其自身局限性。干细胞移植作为PNI修复的替代疗法，为PNI的治疗提供一个新的策略。本文围绕近年来关于PNI修复的干细胞移植技术最新进展作一综述。

周围神经损伤是指原发或继发于周围神经系统的病变，其中以创伤最为常见。创伤常直接导致神经的连续性中断甚至大段缺损等继而导致支配区域产生一系列相应功能障碍表现。PNI的现有治疗手段是多种多样的，如：外科修复，在PNI中神经缝合术适用于无神经缺损或两断端的缺口相对很小的PNI，尽管显微外科技术不断发展提高，优质的、兼容性更好的缝线越来越多，但因神经自身结构的复杂性，神经端对端的缝合只能是修复其宏观结构的连续性，尚不能取得令人满意的功能恢复[1]。自体神经移植虽然是大段神经缺损临床修复的金标准，但因其来源受限，供区并发症、受区神经瘤等，也无法满足临床的需求。同种异体神经移植、异种神经移植因面临排异、感染、伦理等问题[2]，同样很难在临床中推广。各种新材料的应用近年来也有了长足的发展与进步，但作用仅提供支架、细胞外基质[3]。中医中药虽有一定效果，但需要更多的循证医学证据。据此，更多专家学者把研究方向回归到PNI修复的自身机制上来，探寻一种切实可行又能达到满意效果的疗法。近年来，干细胞技术用于各种疾病治疗的研究不断深入，在治疗PNI方面的研究也有了很多进展，下面就此作一归纳总结。

1 细胞分类

干细胞是指具有自我更新能力及分化为其他细胞类型能力的细胞，可以通过分化来表现不同的功能特点。干细胞是疾病治疗的宝库，人类在不断研究利用干细胞治疗各种疾病的可行性，众所周知的造血干细胞（HSCs）是临床已广泛应用的干细胞。按发育阶段，干细胞可以分为胚胎、胎组织和成体干细胞三类[4]。胚胎干细胞（ESCs）是早期胚胎发育过程中，可形成一个生命个体并能传代的细胞，可以分化形成人体各种不同类型的组织细胞，因此是全能干细胞（TSCs）；胎组织干细胞（ETSCs）是指未脱离母体的胎儿、胎盘、脐带以及其血液中的多能干细胞（PSCs），包括胎儿干细胞（FDSCs）、羊膜组织干细胞(ATDSCs)、脐带间充质干细胞（UC-MSCs）、华通氏胶间充质干细胞（WJMSCs）等；成体干细胞存在于出生后体内分化成熟的组织器官之中，是能够分化形成相应组织的多功能干细胞，通过分化增殖和更新衰老的细胞来构筑相应器官，维持正常生理功能[5]。

2 干细胞移植的应用

2.1 胚胎干细胞移植的应用

胚胎干细胞（ESCs）因其强大的分化潜能备受研究者的青睐，同时其涉及的伦理问题也饱受争议，因为ESCs在某种意义上来说已经具备了发育成为完整的人的条件，可以将它作为一个独立的生命个体来看待。虽然其研究仅限于动物实验阶段，但也取得了极大进展。将ESCs分化成为相应的组织细胞，或者前体细胞，是常用的移植治疗手段。在小鼠动物实验中，Ramamurthy等[6]利用微流体装置，将一群老鼠的ESCs分化成神经细胞和雪旺细胞（SCs）。ESCs分化的SCs不仅使轴突髓鞘化，同时可以产生移动抑制因子（MIF），MIF作为定向吸引神经的细胞因子，进一步诱发小鼠胚胎干细胞(mESC)分化出神经元及SCs，从而代替丢失或受损的螺旋神经节神经元。为了取代神经再生所需的必要的Schwann细胞，Ziegler等[7]开发了一种从人类ESCs中产生Schwann细胞的方法，其效率可达60%。在老鼠的模型中，分化型的Schwann细胞与轴突联系在一起。把中性诱导的ESCs在显微镜下注射植入受损部位，显著提高了损伤坐骨神经的再生能力。胚胎干细胞移植后，再生的有髓神经纤维数量明显增加[8]。另一种策略是在神经损伤后，将ESCs注入目标肌肉以防止肌肉的损伤，同时还有轻微的加速恢复作用。一项研究表明，神经再生过程中，实验人员采用胚胎脊髓衍生细胞（ESCDCs），能够有效防止肌肉功能的萎缩，损伤肌皮神经后，使用汉密尔顿氏注射器将培养的靶细胞注射到人为离断的肌皮神经远端。在早期阶段，一些肌肉萎缩仍然发生，但是在后期，移植的细胞停止萎缩，导致肌肉纤维的增大，特别是腰源的ESCs，在12周后，肌肉重量和肌纤维面积都有极大的保留，与对照组相比，肌纤维甚至存在肉眼的可见差异，移植后的胚胎细胞可以分化为神经细胞、胶质细胞、祖细胞等，多种细胞共同作用，改变微环境促进神经再生[9]。此外，干细胞移植结合电刺激，可以有效地促进轴突再生、肌肉神经功能恢复，同时能增强再生神经对相应肌肉的重新支配[10]。

2.2 胎组织干细胞移植的应用

胎组织是MSCs最原始的来源。胎组织干细胞（ETSCs）可以从多种来源获得，如羊水、羊膜、脐带和华通氏胶等。由于这些组织通常在出生后就被丢弃，只要在胎儿娩出后妥善保存，不需要侵入性的手术就可以轻易获得，提供较为丰富的干细胞来源。ETSCs可以在培养基中增殖，并分化为神经表现型。

羊膜组织干细胞（ATDSCs）是由羊水或羊膜产生的。人类的羊膜具有很多生物特性，包括易获得性，相对较低的贮存、制备和使用成本，抗粘连、抗菌、低免疫原性、抗炎、抗瘢痕形成等，并通过其生长因子调节组织修复，增强愈合过程[11]。它具有间质性和NSCs的特点，可以分化为神经组织[12]。它们也表现出很强的血管生成潜力，因为它们的植入除了促进外周神经再生外还可以增强血灌注[13]。使用ATDSCs和倍他米松修复大鼠坐骨神经试验中，人类的ATDSCs和倍他米松能够提高动物模型损伤坐骨神经再生能力和功能恢复速度[14]。同时，人类ATDSCs还能够加强实验动物模型臂丛神经机械应力[15]。大鼠坐骨神经损伤模型中，鸡胚胎组织为期2周、每日一次皮下注入，能够增加有髓神经纤维的数量，提高其传导速度[16]。由羊膜管及骨骼肌碎片组成的羊膜肌联合移植(AMCG)导管，可修复达5cm的正中神经缺损，并恢复良好感觉及运动功能[17]。Gaspar等[18]研究发现，对8例复发型肘管综合征患者进行手术松解尺神经和同种异体羊膜包裹，可以有效防止局部粘连，并且在术后30个月的随访中，发现肌力及感觉恢复良好。

脐带间充质干细胞（UC-MSCs）及其衍生细胞移植实验中，发生肿瘤的情况很少[19]。Wharton’s Jelly间充质干细胞（WJMSCs）同样具有分化为类SCs的能力[20]。分化移植的SCs具有与自体SCs相同的特性，SCs进一步释放神经营养因子，如NGF和BDNF。免疫组化和电子显微镜证实了其同样具有促进轴突再生的作用[21]，并在体外触发轴突生长[22]。因此，Wharton’s Jelly和UC-MSCs均可以成为一种理想的干细胞来源。加入WJ-MSCs的神经导管，神经营养因子和血管生成因子的表达为神经再生创造更有利的环境[23]。从UC-MSCs中释放出的细胞外小泡可以有效地降低移植所导致的急性抗宿主病[24]。这表明，UC-MSCs和Wharton’s JellyMSCs可用于治疗PNI。

2.3 成体干细胞（MSSCs）移植的应用

MSSCs获得的来源可以从广泛的非骨髓组织中分离出来。因其良好的分化潜能、低侵入性、来源广泛而备受关注。NSCs是能够分化成神经元或胶质细胞的干细胞，在大脑和脊髓的适当组织中可以形成神经。虽然有研究表明NSCs和SCs联合培养会促进NSCs向神经元分化、增加神经肌肉联系、减缓肌肉萎缩、增加神经营养因子BDNF和GDNF的分泌[25]。但是，由于NSCs在成人大脑的室下区海马体[26]，难于获取，目前在PNI方面的研究较少。

相比而言，研究骨髓基质干细胞（BMSCs）者更多，BMSCs的分化倾向可能由移植后的生理微环境决定，在合适的条件下，骨髓基质干细胞（BMSCs）可以分化为神经元、星形胶质细胞和雪旺样细胞的表现型[27]。而对PNI的研究中，众多专家学者更倾向于将其分化为SCs，联合PROG、葡萄糖和胰岛素治疗诱导的MSCs，使其分化成类似于成熟SCs的显型细胞。与原来的BMSCs相比，显著增加了原有SCs的增殖，并改善了轴突的再生和髓鞘化[28]。在老鼠的坐骨神经损伤模型中Frattini等[29]将BMSCs植入聚已酸内酯（PLC）导管中，与单独使用PLC导管相比，BMSCs组能使背根神经节中神经元、髓鞘纤维的数目显著增加，对再生神经的定量分析显示神经生长因子、s-100蛋白阳性的SCs数量、腓肠肌的重量和肌磷酸激酶水平都有所增加，坐骨神经功能指数（SFI）显示了BMSCs治疗组的显著改善。在另一项将BMSCs植入PLC导管内促进正中神经再生的研究中，也得到了类似的结果[30]。虽然BMSCs比NSCs更容易获得，但BMSCs增殖和分化的能力不如后者。此外，BMSCs获取过程具有侵袭性、疼痛性、需要麻醉，增加了创伤及其他并发症的风险，而获得的干细胞分数明显低于胚胎来源，其临床应用受到限制[31]。

因此，来源广泛、侵入性低的MSSCs，成为近来研究的热点。ADSCs可以从脂肪组织中以低侵入性获得，如抽脂。这些细胞具有特别的优势，在培养基中仅培养4～6 d，每毫升液体脂肪就可以获得(0.25～0.375)106个细胞[32]。Sowa等[33]研究证实，ADSCs的移植促进了轴突的再生、髓磷脂的形成，并恢复了萎缩的神经细胞，达到了与Schwann细胞移植相同的水平。在移植4周后，ADSCs并没有分化成Schwann细胞，但促进了受伤部位的周围神经再生。这种现象可能是由于ADSCs通过提高神经营养因子的表达和抑制神经细胞的凋亡来促进神经修复[34]，而不是单纯的分化为SCs。ADSCs的神经营养潜力受到了获得部位、脂肪层和供体年龄的影响[35]。同时ADSCs也保留有分化为脂肪细胞倾向，这对神经再生不利[36]。在对其他MSSCs的研究得到与ADSCs类似的结果。

诱导多能干细胞（iPSCs）作为编程重组而得到的特殊MSSCs，具有同ESCs一样强大的分化潜能，同时可以避免伦理问题和免疫抑制，具有低侵入性、来源广泛的特点，2014年iPSCs首次应用于疾病治疗。但在随后对iPSCs的研究中，发现iPSCs也存在原始体细胞表观遗传记忆，也可能使染色体畸变、致瘤等[37]。这些问题有待进一步的解决，届时iPSCs可以替代ESCs成为治疗疾病的细胞库。

3 结语

综上所述，干细胞分化为SCs治疗PNI，是一种可行的替代治疗手段。众所周知，神经损伤初期，SCs和巨噬细胞协同构成“清道夫”，清除Waller变性反应中崩解坏死轴突[38]；SCs还形成Bungner氏带为神经再生提供细胞生长的管腔[39]，同时也可以分泌各种神经营养因子、细胞外基质，为神经再生提供了良好的微环境[25]。对第一次使用自体SCs来补充坐骨神经修复的2例临床病例的长期随访，结果证实自体SCs移植对PNI治疗的初步安全性和有效性[40]。虽然各类干细胞移植可以明显改善PNI的预后，同样也存在很多限制，如ESCs面临的伦理问题、ETSCs需要有效的细胞贮存库、MSSCs遗留的表观遗传记忆等。周围神经再生是一个动态的过程，干细胞移植仍处于临床前阶段，其具体的作用机制有待进一步阐述，突破干细胞临床应用的壁垒，其才可能为广大患者谋福利。

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