神经干细胞与神经系统疾病.ppt

神经干细胞治疗脑梗死神经干细胞治疗脑梗死的研究进展的研究进展v干细胞干细胞v神经干细胞神经干细胞v神经干细胞与脑梗死神经干细胞与脑梗死v我们的工作我们的工作干干 细细 胞胞1、干细胞、干细胞 干细胞是一类具有自我更新和分化干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞潜能的细胞2、干细胞分类干细胞分类胚胎干细胞：指胚胎早期的干细胞。这类胚胎干细胞：指胚胎早期的干细胞。这类干细胞分化潜能宽，具有分化为机体任何干细胞分化潜能宽，具有分化为机体任何组织细胞的能力组织细胞的能力成体干细胞：指成体各组织器官中的干细成体干细胞：指成体各组织器官中的干细胞，成体干细胞具有自我更新能力，但分胞，成体干细胞具有自我更新能力，但分化潜能窄，只能分化为相应化潜能窄，只能分化为相应(或相邻或相邻)组织组织器官组成的细胞器官组成的细胞3、干细胞的自稳定性、干细胞的自稳定性指干细胞可在个体生命过程中自我更新并指干细胞可在个体生命过程中自我更新并维持其自身数目恒定维持其自身数目恒定干细胞的自稳定性是区别肿瘤细胞的本质干细胞的自稳定性是区别肿瘤细胞的本质特征特征细胞通过其特有的分裂方式维持自稳定性细胞通过其特有的分裂方式维持自稳定性5、干细胞的分化潜能、干细胞的分化潜能 根据其分化潜能大小，干细胞可分为三类根据其分化潜能大小，干细胞可分为三类全能干细胞全能干细胞多能干细胞多能干细胞专能干细胞专能干细胞（1）全能干细胞全能干细胞(胚胎干细胞胚胎干细胞)具有形成完整个体的分化潜能具有形成完整个体的分化潜能如如胚胚胎胎干干细细胞胞(ES)具具有有很很强强的的分分化化能能力力，可可无无限限增增殖殖并并分分化化为为全全身身200多多种种细细胞胞类类型，及机体的各种组织、器官型，及机体的各种组织、器官（2）多能性干细胞）多能性干细胞多多能能干干细细胞胞具具有有分分化化出出多多种种细细胞胞组组织织的的潜能，但失去了发育成完整个体的能力潜能，但失去了发育成完整个体的能力如如骨骨髓髓多多能能造造血血干干细细胞胞，它它可可分分化化出出至至少少十十二二种种血血细细胞胞，但但不不能能分分化化出出造造血血系系统以外的其它细胞统以外的其它细胞（3）专能干细胞）专能干细胞(成体干细胞成体干细胞)专专能能干干细细胞胞(也也称称单单能能、偏偏能能干干细细胞胞)，这这类类干干细细胞胞只只能能向向一一种种类类型型或或密密切切相相关关的的两两种种类类型的细胞分化型的细胞分化如如上上皮皮组组织织基基底底层层的的干干细细胞胞、肌肌肉肉中中的的成成肌肌细胞细胞(卫星细胞卫星细胞)6、干细胞的转分化和去分化、干细胞的转分化和去分化（1）干细胞的转分化）干细胞的转分化 一一种种组组织织类类型型的的干干细细胞胞在在适适当当条条件件下下分分化化为为另另一一种种组组织类型的细胞的过程称干细胞的转分化织类型的细胞的过程称干细胞的转分化（2）干细胞去分化）干细胞去分化一种干细胞向其前体细胞逆向转化称干细胞去分化一种干细胞向其前体细胞逆向转化称干细胞去分化 干干细细胞胞转转分分化化和和去去分分化化表表明明成成体体干干细细胞胞被被移移植植入入受受体体中具有很强的可塑性，为干细胞治疗提供了可能中具有很强的可塑性，为干细胞治疗提供了可能神经干细胞神经干细胞 传统观点传统观点：神经细胞无再生能力。：神经细胞无再生能力。新发现新发现：中枢神经系统中部分细胞仍具：中枢神经系统中部分细胞仍具有自我更新及分化产生各种神经细胞的有自我更新及分化产生各种神经细胞的能力，这些细胞被称为能力，这些细胞被称为神经干细胞神经干细胞。1992年年Rynolds和和Weiss首先从成体小首先从成体小鼠侧脑室旁膜下的神经组织中分离并鼠侧脑室旁膜下的神经组织中分离并培养了神经干细胞培养了神经干细胞Svendsen等用同样的方法从人的胚胎等用同样的方法从人的胚胎中分离出神经干细胞中分离出神经干细胞（1）胚胎来源胚胎来源在发育过程中，哺乳动物中枢神经系统的在发育过程中，哺乳动物中枢神经系统的大部分区域都存在神经干细胞，如大脑皮大部分区域都存在神经干细胞，如大脑皮层、嗅球、脊髓及海马等部位层、嗅球、脊髓及海马等部位这是由于发育中的组织具有较多的具有分这是由于发育中的组织具有较多的具有分化潜能的神经前体细胞化潜能的神经前体细胞1、神经干细胞的来源神经干细胞的来源（2）成年来源成年来源海马齿状回下分子层和前脑的室管膜下区是海马齿状回下分子层和前脑的室管膜下区是2个神经干细胞聚集区个神经干细胞聚集区嗅球、小脑、脑干、脊髓和视网膜等部位也嗅球、小脑、脑干、脊髓和视网膜等部位也已分离培养出神经肝细胞已分离培养出神经肝细胞NSC在成年哺乳动物的脑内广泛存在在成年哺乳动物的脑内广泛存在1、神经干细胞的来源神经干细胞的来源（3）其它来源其它来源诱导胚胎干细胞向诱导胚胎干细胞向NSC分化分化诱导少突胶质细胞的前体细胞逆向分化为诱导少突胶质细胞的前体细胞逆向分化为NSC诱导骨髓间充质干细胞分化为诱导骨髓间充质干细胞分化为NSC通过基因操作使胚胎通过基因操作使胚胎NSC获得永生化获得永生化1、神经干细胞的来源神经干细胞的来源2、神经干细胞的特点、神经干细胞的特点缺乏神经系统分化的标志缺乏神经系统分化的标志具有自我更新及增殖的能力具有自我更新及增殖的能力具有多种细胞分化的潜能，可分化为神经具有多种细胞分化的潜能，可分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞以及它元、星形胶质细胞和少突胶质细胞以及它们的前体细胞们的前体细胞（1）nestin，巢蛋白，巢蛋白属于第属于第类中间丝蛋白类中间丝蛋白仅在胚胎早期神经上皮表达，出生后停止仅在胚胎早期神经上皮表达，出生后停止表达表达在神经前体细胞最先表达，一旦神经前体在神经前体细胞最先表达，一旦神经前体细胞朝向终末方向分化成神经元和胶质细细胞朝向终末方向分化成神经元和胶质细胞胞(如星形胶质细胞如星形胶质细胞)时，时，nestin便停止表达便停止表达3、神经干细胞的标志物神经干细胞的标志物（2）vimentin，波形蛋白，波形蛋白属于第属于第类中间丝蛋白类中间丝蛋白表达起始于神经迁移完成时表达起始于神经迁移完成时分化完成后表达下降分化完成后表达下降3、神经干细胞的标志物神经干细胞的标志物（3）Musashi1RNA结合蛋白结合蛋白最先在果蝇中发现，是果蝇感觉神经前体细胞最先在果蝇中发现，是果蝇感觉神经前体细胞不对称分裂所必需的蛋白不对称分裂所必需的蛋白选择性地在各种哺乳类动物的神经干细胞选择性地在各种哺乳类动物的神经干细胞/祖祖细胞表达细胞表达在维持干细胞状态和分化中发挥重要的作用在维持干细胞状态和分化中发挥重要的作用被作为哺乳类神经干细胞的标志蛋白被作为哺乳类神经干细胞的标志蛋白3、神经干细胞的标志物神经干细胞的标志物（4）CD133又称又称AC133，是相对分子量为，是相对分子量为120kD五次跨膜的糖五次跨膜的糖基化多肽基化多肽最早由最早由Miraglia等等1997年报道为一种新的细胞表面年报道为一种新的细胞表面抗原，表达于人的造血干细胞表面抗原，表达于人的造血干细胞表面分选的分选的CD133阳性的胚胎来源的脑细胞能增殖形阳性的胚胎来源的脑细胞能增殖形成细胞球，而成细胞球，而CD133阴性的细胞不能形成细胞球阴性的细胞不能形成细胞球3、神经干细胞的标志物神经干细胞的标志物（5）GFAP，胶质纤维酸性蛋白，胶质纤维酸性蛋白属于第属于第类中间纤维类中间纤维星形胶质细胞的标志蛋白星形胶质细胞的标志蛋白位于室管膜下区的细胞表达位于室管膜下区的细胞表达GFAP，显示，显示出神经干细胞的特性出神经干细胞的特性3、神经干细胞的标志物神经干细胞的标志物4、神经干细胞的增殖与分化神经干细胞的增殖与分化基因调控基因调控细胞因子细胞因子甲状腺激素与维甲酸甲状腺激素与维甲酸神经细胞黏附分子神经细胞黏附分子其他其他基因调控基因调控(1)bHLH基因家族基因家族主要包括主要包括Neurogenine1、Neurogenine2和和Mash1Neurogenine1和和Neurogenine2促进神经干细胞向促进神经干细胞向神经元方向分化，同时抑制其向胶质细胞分化神经元方向分化，同时抑制其向胶质细胞分化Mash1促进神经干细胞向神经元前体细胞分化促进神经干细胞向神经元前体细胞分化(2)Notch基因基因Notch基因编码一个基因编码一个3 105的跨膜蛋白的跨膜蛋白Notch蛋白通过两种类型细胞间作用起局蛋白通过两种类型细胞间作用起局部调控功能：侧方抑制信号和诱导性信号部调控功能：侧方抑制信号和诱导性信号Notch蛋白的作用为抑制干细胞向神经元蛋白的作用为抑制干细胞向神经元方向分化，并促进向胶质方向分化方向分化，并促进向胶质方向分化基因调控基因调控(3)PTEN基因基因抑癌基因抑癌基因PTEN基因敲除小鼠的脑体积显著增长，基因敲除小鼠的脑体积显著增长，海马和小脑出现分层结构混乱海马和小脑出现分层结构混乱PTEN基因对基因对NSC的增殖起负向调节作用的增殖起负向调节作用基因调控基因调控(1)表皮生长因子（表皮生长因子（EGF）家族）家族EGF是促有丝分裂因子是促有丝分裂因子促进神经干细胞的增殖促进神经干细胞的增殖EGF多诱导多诱导NSC向星形胶质细胞分化向星形胶质细胞分化细胞因子细胞因子(2)纤维生长因子（纤维生长因子（FGF）家族）家族FGF家族在胚胎期和成年期的中枢神经系家族在胚胎期和成年期的中枢神经系统和周围神经系统发育中都有表达统和周围神经系统发育中都有表达FGF1和和FGF2发挥主要作用发挥主要作用可刺激干细胞增殖可刺激干细胞增殖诱导干细胞分化的作用与诱导干细胞分化的作用与FGF的浓度有关，的浓度有关，高剂量可以刺激产生神经元和少突胶质细高剂量可以刺激产生神经元和少突胶质细胞，低剂量只产生神经元胞，低剂量只产生神经元细胞因子细胞因子(3)转化生长因子转化生长因子（TGF-）超家族）超家族主要包括活化素、骨形成蛋白家族主要包括活化素、骨形成蛋白家族(BMPs)、白细胞、白细胞抑制因子抑制因子(LIF)和血小板源生长因子和血小板源生长因子(PDGF)活化素仅影响细胞系的增殖，不影响分化活化素仅影响细胞系的增殖，不影响分化BMP4可诱导可诱导NSC向星形胶质细胞分化向星形胶质细胞分化LIF可促进可促进NSC的分化的分化PDGF可减少干细胞分化为成熟神经元的数量可减少干细胞分化为成熟神经元的数量细胞因子细胞因子通过细胞内核受体发挥作用通过细胞内核受体发挥作用3表达水平增加可诱导小脑区域前体神表达水平增加可诱导小脑区域前体神经元的分化经元的分化RA可增加可增加NSC向神经元前体细胞的分化向神经元前体细胞的分化甲状腺激素甲状腺激素(T3)和维甲酸和维甲酸(RA)神经细胞黏附分子神经细胞黏附分子(neural cell adhesion molecule,NCAM)是细胞外基质的一种成是细胞外基质的一种成分，介导细胞间的接触，调节神经迁移、分，介导细胞间的接触，调节神经迁移、轴突生长和基因表达等过程轴突生长和基因表达等过程抑制抑制NSC的增殖的增殖诱导诱导NSC向神经元方向分化向神经元方向分化神经细胞黏附分子神经细胞黏附分子GABA在早期神经系统发育中调节神经前体细在早期神经系统发育中调节神经前体细胞的增殖和神经元的迁移、存活和分化胞的增殖和神经元的迁移、存活和分化谷氨酸可以抑制皮质前体细胞增殖而促进细胞谷氨酸可以抑制皮质前体细胞增殖而促进细胞分化分化血管活性肠肽血管活性肠肽(VIP)和垂体腺苷酸环化酶活性和垂体腺苷酸环化酶活性肽肽(PACAP)具有促进具有促进NSC增殖作用增殖作用其他因素其他因素神经干细胞的治疗作用包括：神经干细胞的治疗作用包括：替代治疗，用分化得到的神经元细胞或者胶质细替代治疗，用分化得到的神经元细胞或者胶质细胞来代替损伤或者变性的细胞胞来代替损伤或者变性的细胞转基因治疗，通过转基因的神经干细胞释放神经转基因治疗，通过转基因的神经干细胞释放神经营养因子，来促进神经再生，释放肿瘤杀伤因子，营养因子，来促进神经再生，释放肿瘤杀伤因子，遏制肿瘤生长遏制肿瘤生长作为基因载体，与病毒媒介结合后，发挥治疗作作为基因载体，与病毒媒介结合后，发挥治疗作用用5神经干细胞的应用神经干细胞的应用NSC移植治疗的主要途径移植治疗的主要途径利用体外分离培养的利用体外分离培养的NSC直接移植直接移植利用利用NSC系进行移植系进行移植通过目的基因修饰后移植通过目的基因修饰后移植通过神经营养因子原位诱导通过神经营养因子原位诱导NSC增殖、分化增殖、分化体外培养的体外培养的NSC作为移植供体的优点作为移植供体的优点(1)在可控制的培养条件下，实现快速体外扩增以在可控制的培养条件下，实现快速体外扩增以满足移植所需的细胞数量满足移植所需的细胞数量(2)可根据拟移植部位的细胞类型及细胞结构特异可根据拟移植部位的细胞类型及细胞结构特异性，在体外使其分化成与受者部位细胞类型及性，在体外使其分化成与受者部位细胞类型及构成相似的细胞群体后再行移植构成相似的细胞群体后再行移植(3)可低温冻存，复苏后仍能维持原来的生物学特可低温冻存，复苏后仍能维持原来的生物学特性，故可构建性，故可构建NSC库，源源不断地供应细胞库，源源不断地供应细胞(4)可来源于受体自身，结构上易与宿主固有组织整合可来源于受体自身，结构上易与宿主固有组织整合而无免疫反应而无免疫反应(5)具有潜在的迁移能力，能在脑实质内弥散较远的距具有潜在的迁移能力，能在脑实质内弥散较远的距离到达靶部位离到达靶部位(6)在中枢神经系统中不受血在中枢神经系统中不受血 脑屏障限制，以稳定直脑屏障限制，以稳定直接的方式运送基因产物或替换无功能神经细胞接的方式运送基因产物或替换无功能神经细胞体外培养的体外培养的NSC作为移植供体的优点作为移植供体的优点NSC基因治疗的作用机制基因治疗的作用机制（1）低免疫源性与自我更新）低免疫源性与自我更新NSC不表达成熟细胞抗原，具有低免疫源性，较少发不表达成熟细胞抗原，具有低免疫源性，较少发生异体排斥反应，因而有助于长期存活，是基因治疗生异体排斥反应，因而有助于长期存活，是基因治疗较理想的载体较理想的载体转染了治疗基因的转染了治疗基因的NSC植入后可表达基因产物，从而植入后可表达基因产物，从而达到治疗目的达到治疗目的通过不对称分裂增殖，自我更新，使通过不对称分裂增殖，自我更新，使NSC载体在表达载体在表达外源性基因同时，能修复肿瘤组织侵蚀的正常脑组织外源性基因同时，能修复肿瘤组织侵蚀的正常脑组织（2）迁移能力）迁移能力参与病变部位神经结构和功能的修复参与病变部位神经结构和功能的修复迁移追踪肿瘤细胞，释放特定基因产物迁移追踪肿瘤细胞，释放特定基因产物（3）良好的组织融合性）良好的组织融合性移植后的移植后的NSC可透过血脑屏障至脑实质中，与宿主细可透过血脑屏障至脑实质中，与宿主细胞在细胞形态结构和功能上形成初步的良好融合，使胞在细胞形态结构和功能上形成初步的良好融合，使外源性基因高效稳定表达，而达到治疗作用外源性基因高效稳定表达，而达到治疗作用NSC基因治疗的作用机制基因治疗的作用机制神经干细胞治疗神经系统疾病的研究神经干细胞治疗神经系统疾病的研究神经系统变性疾病神经系统变性疾病帕金森病帕金森病阿尔茨海默病阿尔茨海默病亨廷顿病亨廷顿病脑血管病脑血管病脑梗死脑梗死脑出血脑出血神经系统损伤神经系统损伤脊髓损伤脊髓损伤脑外伤脑外伤神经系统肿瘤神经系统肿瘤遗传代谢性疾病遗传代谢性疾病粘多糖综合症粘多糖综合症神经节苷脂沉积症神经节苷脂沉积症-（1）帕金森病）帕金森病Nishino等将神经干细胞植入大鼠帕金森病等将神经干细胞植入大鼠帕金森病模型纹状体中，发现植入的神经干细胞可分模型纹状体中，发现植入的神经干细胞可分化为多巴胺能神经元，半数以上的模型动物化为多巴胺能神经元，半数以上的模型动物症状缓解症状缓解Anton等通过转染了酪氨酸羟化酶等通过转染了酪氨酸羟化酶(TH)基因基因的神经干细胞提供的神经干细胞提供TH，可补偿帕金森病的，可补偿帕金森病的多巴胺缺失多巴胺缺失Akerud等采用从人胚胎的腹侧中脑内分离等采用从人胚胎的腹侧中脑内分离出黑质细胞植入出黑质细胞植入PD病人脑中，发现有一半病人脑中，发现有一半以上的病人症状明显改变而且效果持续存在以上的病人症状明显改变而且效果持续存在Wang等用胚胎干细胞来源的胆碱能神经干等用胚胎干细胞来源的胆碱能神经干细胞移植到小鼠细胞移植到小鼠AD模型大脑，结果显示胆模型大脑，结果显示胆碱能神经干细胞进入损伤区，向胆碱能神碱能神经干细胞进入损伤区，向胆碱能神经元细胞分化经元细胞分化Gray将将NSC注射入阿尔茨海默病模型动物注射入阿尔茨海默病模型动物脑内，观察到有胆碱能神经元表型和胶质脑内，观察到有胆碱能神经元表型和胶质细胞表型且实验动物认知功能恢复细胞表型且实验动物认知功能恢复（2）阿尔茨海默病）阿尔茨海默病Brasted等将神经干细胞植入亨廷顿病大鼠模等将神经干细胞植入亨廷顿病大鼠模型脑内，使大鼠受损的运动习性重新恢复，型脑内，使大鼠受损的运动习性重新恢复，表明亨廷顿病动物植入的神经干细胞可在脑表明亨廷顿病动物植入的神经干细胞可在脑内形成功能性连接，对促进亨廷顿病症的改内形成功能性连接，对促进亨廷顿病症的改善具有一定的作用善具有一定的作用Freeman等利用神经干细胞移植治疗人类亨等利用神经干细胞移植治疗人类亨廷顿病，病人症状和体征改善，组织学显示廷顿病，病人症状和体征改善，组织学显示移植细胞替代了受损细胞并部分重建了神经移植细胞替代了受损细胞并部分重建了神经元间的联系元间的联系（3）亨廷顿病）亨廷顿病Jin等发现脑缺血可以促使大鼠海马齿状回和室管膜的等发现脑缺血可以促使大鼠海马齿状回和室管膜的NSC增殖增殖Park等将等将NSC移植到缺血性脑损伤的小鼠脑中，移植到缺血性脑损伤的小鼠脑中，NSC显示强烈的移植物外源基因表达，并分化为损伤缺失显示强烈的移植物外源基因表达，并分化为损伤缺失的神经细胞的神经细胞Kondziolka等将人的等将人的NSC体外分化为神经元并移植到体外分化为神经元并移植到12例脑卒中患者的基底节。术前、术后的神经功能、例脑卒中患者的基底节。术前、术后的神经功能、PET和和MRI检查结果表明检查结果表明NSC移植是安全的，移植是安全的，6例患者例患者的神经功能明显改善，的神经功能明显改善，PET扫描显示梗死部位的代谢扫描显示梗死部位的代谢活动增强活动增强（4）脑梗死）脑梗死Nonaka等用全反式维甲酸诱导胚胎干细胞分等用全反式维甲酸诱导胚胎干细胞分化为神经干细胞，注射到脑出血大鼠模型的化为神经干细胞，注射到脑出血大鼠模型的对侧侧脑室内，对侧侧脑室内，28后在出血腔周围看到胚后在出血腔周围看到胚胎干细胞来源的神经元细胞和星形胶质细胞胎干细胞来源的神经元细胞和星形胶质细胞,神经元在侧脑室室管膜下区形成细胞结节神经元在侧脑室室管膜下区形成细胞结节Jeong等发现，通过静脉移植的神经干细胞选等发现，通过静脉移植的神经干细胞选择性地移行到大鼠脑血肿周围，分化为神经择性地移行到大鼠脑血肿周围，分化为神经元细胞元细胞(约约10%)和星形胶质细胞和星形胶质细胞(约约75%)（5）脑出血）脑出血McDonald等将等将NSC注入大鼠胸髓损伤模型，注入大鼠胸髓损伤模型，2周后分化成少突胶质细胞、星形胶质细胞和神周后分化成少突胶质细胞、星形胶质细胞和神经元，并发现后肢部分负重与协调能力恢复经元，并发现后肢部分负重与协调能力恢复Iwanami等将体外扩增的人等将体外扩增的人NSC移植到损伤后移植到损伤后9的狨猴脊髓，的狨猴脊髓，8周后分化为神经元、星形胶周后分化为神经元、星形胶质细胞和少枝胶质细胞，损伤腔减小，同时运质细胞和少枝胶质细胞，损伤腔减小，同时运动功能明显增强动功能明显增强（6）脊髓损伤）脊髓损伤Riess等对颅脑损伤的动物进行等对颅脑损伤的动物进行NSC移植治疗，移植治疗，发现发现NSC能分化为神经元并改善实验动物的能分化为神经元并改善实验动物的运动功能运动功能Wennersten等在成年大鼠单侧顶叶皮质脑挫等在成年大鼠单侧顶叶皮质脑挫伤后伤后,立即将人立即将人NSC移植到损伤附近，移植到损伤附近，2周和周和6周后周后,移植细胞出现在损伤区域周围、海马、移植细胞出现在损伤区域周围、海马、胼胝体和同侧的室管膜下区，双重染色显示胼胝体和同侧的室管膜下区，双重染色显示分化为神经元细胞和星形胶质细胞分化为神经元细胞和星形胶质细胞（7）脑外伤）脑外伤Be nedetti 将转染将转染IL-4的鼠的鼠NSC注入的鼠胶注入的鼠胶质瘤模型发现，动物生存期明显延长，肿瘤质瘤模型发现，动物生存期明显延长，肿瘤体积明显缩小体积明显缩小Abody等利用等利用NSC做载体，转导胞嘧啶脱氨做载体，转导胞嘧啶脱氨酶基因后治疗颅内胶质瘤模型动物，发现能酶基因后治疗颅内胶质瘤模型动物，发现能有效的将有效的将5-Fc转变为转变为5-Fu，80%的肿瘤细胞的肿瘤细胞被杀灭，同时被杀灭，同时NSC还能追踪向正常组织浸润还能追踪向正常组织浸润的肿瘤细胞的肿瘤细胞（8）中枢神经系统肿瘤）中枢神经系统肿瘤Buchet等将转导等将转导-葡糖苷酸酶基因的葡糖苷酸酶基因的NSC注射注射到粘多糖综合症新生鼠体内，结果发现到粘多糖综合症新生鼠体内，结果发现-葡糖葡糖苷酸酶活性在整个中枢神经轴表达，治疗组苷酸酶活性在整个中枢神经轴表达，治疗组动物能长大成熟，而非治疗对照组动物在成动物能长大成熟，而非治疗对照组动物在成熟前全部死亡熟前全部死亡Lacorazza等的研究表明：将等的研究表明：将NSC移植入神经移植入神经节苷脂沉积症小鼠脑内后，能表达节苷脂沉积症小鼠脑内后，能表达-氨基己糖氨基己糖酶酶8周以上并增加酶的活性，脑内部分区域神周以上并增加酶的活性，脑内部分区域神经节苷脂的贮积减少经节苷脂的贮积减少（9）遗传代谢性疾病）遗传代谢性疾病神经干细胞与脑梗死神经干细胞与脑梗死1、外源性、外源性NSC治疗脑梗死治疗脑梗死2、内源性、内源性NSC治疗脑梗死治疗脑梗死3、诱导造血干细胞转分化治疗脑梗死、诱导造血干细胞转分化治疗脑梗死4、我们的工作、我们的工作1、外源性外源性NSC治疗脑梗死治疗脑梗死1997年，年，Mattsson,B 等从妊娠等从妊娠17天的大鼠胚胎新皮质取出脑组天的大鼠胚胎新皮质取出脑组织，移植入局灶性缺血织，移植入局灶性缺血7天的大鼠病灶内，发现移植物可以在脑天的大鼠病灶内，发现移植物可以在脑内存活，并改善动物的神经系统功能；但需要严格的控制饲养内存活，并改善动物的神经系统功能；但需要严格的控制饲养条件条件2001年，年，Riolobos,A S等将大鼠胚胎的脑组织移植入脑梗死模型等将大鼠胚胎的脑组织移植入脑梗死模型的脑组织后，对患侧肢体进行强制性训练，结果运动能力得到的脑组织后，对患侧肢体进行强制性训练，结果运动能力得到一定改善，荧光示踪显示移植细胞可向宿主脑内迁移；但未进一定改善，荧光示踪显示移植细胞可向宿主脑内迁移；但未进行训练组未见改善行训练组未见改善说说明：胚胎脑组织移植可以改善脑梗死大鼠模型的神经功能，明：胚胎脑组织移植可以改善脑梗死大鼠模型的神经功能，但需要特殊的饲养条件和功能训练但需要特殊的饲养条件和功能训练胚胎脑组织移植治疗脑梗死胚胎脑组织移植治疗脑梗死脐带血干细胞移植治疗脑梗死脐带血干细胞移植治疗脑梗死2001年，年，Chen J等将人脐带血细胞经尾静脉注入大脑等将人脐带血细胞经尾静脉注入大脑中动脉梗死的大鼠体内，中动脉梗死的大鼠体内，14天后发现其神经功能明显天后发现其神经功能明显改善改善2004年，年，Vendrame M等通过实验发现，静脉给予人等通过实验发现，静脉给予人脐带血细胞可以改善脑梗死大鼠模型的神经功能，减脐带血细胞可以改善脑梗死大鼠模型的神经功能，减小梗死灶体积，且其效果呈剂量依赖性小梗死灶体积，且其效果呈剂量依赖性 说明脐带血干细胞移植可以促进脑梗死动物模型功能说明脐带血干细胞移植可以促进脑梗死动物模型功能恢复，且可以通过静脉输入恢复，且可以通过静脉输入2001年，年，Veizovic等将胚胎鼠来源的永生化神等将胚胎鼠来源的永生化神经上皮细胞系直接植入大脑中动脉梗死大鼠经上皮细胞系直接植入大脑中动脉梗死大鼠的病灶内，发现肢体运动功能显著改善的病灶内，发现肢体运动功能显著改善2002年，年，Modo,M.等将相同细胞系植入大脑等将相同细胞系植入大脑中动脉梗死大鼠的侧脑室内，结果发现大鼠中动脉梗死大鼠的侧脑室内，结果发现大鼠的认知功能显著改善的认知功能显著改善说明同种胚胎源性说明同种胚胎源性NSC可以改善脑梗死大鼠的神经功可以改善脑梗死大鼠的神经功能，但不同位置的植入效果不同能，但不同位置的植入效果不同同种胚胎源性同种胚胎源性NSC移植治疗脑梗死移植治疗脑梗死2003年，年，Jeong 等将人等将人NSC经静脉注入脑梗死大鼠模型经静脉注入脑梗死大鼠模型体内，结果显示神经功能显著改善体内，结果显示神经功能显著改善2004年，年，Kelly等将人等将人NSC直接注入大鼠脑梗死模型的直接注入大鼠脑梗死模型的大脑皮层，可见大脑皮层，可见NSC在宿主脑内存活，并迁移分化为在宿主脑内存活，并迁移分化为神经元和神经胶质细胞神经元和神经胶质细胞说明异种胚胎源性说明异种胚胎源性NSC亦可以在大鼠脑内分化为神经亦可以在大鼠脑内分化为神经细胞，并改善宿主的神经功能细胞，并改善宿主的神经功能异种胚胎源性异种胚胎源性NSC移植治疗脑梗死移植治疗脑梗死2003年，年，Zhang ZG等首次从成年大鼠的侧脑室下区分离等首次从成年大鼠的侧脑室下区分离培养出培养出NSC，采用强磁性标记后植入脑梗死大鼠模型，采用强磁性标记后植入脑梗死大鼠模型的脑池内，利用磁共振示踪观察的脑池内，利用磁共振示踪观察NSC的迁移情况，结的迁移情况，结果显示：果显示：NSC可以定向向梗死灶内迁移，增殖分化为神经元和可以定向向梗死灶内迁移，增殖分化为神经元和胶质细胞，代替缺失的神经组织胶质细胞，代替缺失的神经组织大鼠的神经功能明显改善大鼠的神经功能明显改善说明，成年来源的说明，成年来源的NSC同样可以对脑梗死动物模型起同样可以对脑梗死动物模型起到治疗作用到治疗作用成年来源的成年来源的NSC移植治疗脑梗死移植治疗脑梗死2、内源性、内源性NSC治疗脑梗死治疗脑梗死脑梗死后的神经再生脑梗死后的神经再生2001年，年，Kee NJ等通过阻断双侧颈动脉造成大鼠的全脑缺血模型，等通过阻断双侧颈动脉造成大鼠的全脑缺血模型，1周后齿状回的神经干细胞数目为正常水平的周后齿状回的神经干细胞数目为正常水平的2到到3倍；倍；2周后，周后，60%的新生细胞分化为的新生细胞分化为CRMP-4阳性的幼稚细胞；阳性的幼稚细胞；5周后，周后，60%的的新生细胞分化为钙结合蛋白（新生细胞分化为钙结合蛋白（calbindin）阳性的成熟细胞）阳性的成熟细胞2001年，年，Arvidsson A等通过阻断一侧大脑中动脉等通过阻断一侧大脑中动脉2小时，造成局灶小时，造成局灶性脑梗死模型，性脑梗死模型，5周后，免疫荧光显示周后，免疫荧光显示NeuN 和和BrdU阳性的阳性的NSC数数目显著增加目显著增加提示：全脑和局灶性大脑缺血，均可直接刺激脑内提示：全脑和局灶性大脑缺血，均可直接刺激脑内NSC的增生的增生2002年，年，Arvidsson A等在大脑中动脉阻塞造成的等在大脑中动脉阻塞造成的脑梗死大鼠模型中发现：脑梗死大鼠模型中发现：侧脑室下区侧脑室下区NSC大量增生，并向基底节区迁移大量增生，并向基底节区迁移6周内周内80%的新生细胞相继发生死亡的新生细胞相继发生死亡仅有仅有0.2%的损伤细胞得到新生细胞的替代修复的损伤细胞得到新生细胞的替代修复提示：单纯依靠机体的自身反应产生的提示：单纯依靠机体的自身反应产生的NSC增殖、分化尚远不足以修复梗死造成的神经细胞增殖、分化尚远不足以修复梗死造成的神经细胞缺失缺失脑梗死后的神经再生脑梗死后的神经再生2002年，年，Nakatomi H等向全脑缺血大鼠脑梗死模型的脑等向全脑缺血大鼠脑梗死模型的脑室内注射室内注射EGF和和FGF，结果显示：，结果显示：海马区的海马区的NSC数目显著增加，并分化为颗粒细胞数目显著增加，并分化为颗粒细胞大鼠的神经功能，尤其是空间定位能力得到明显改善大鼠的神经功能，尤其是空间定位能力得到明显改善说明：说明：EGF和和FGF可以在体内促进内源性可以在体内促进内源性NSC增殖、增殖、分化为功能性神经细胞，改善大鼠的缺血性损伤分化为功能性神经细胞，改善大鼠的缺血性损伤神经生长因子诱导的内源性神经生长因子诱导的内源性NSC增殖增殖2003年，年，Sun Y等在大脑中动脉阻塞造成大鼠脑梗死后等在大脑中动脉阻塞造成大鼠脑梗死后1-3天，通过侧脑室给予天，通过侧脑室给予VEGF，结果发现：，结果发现：侧脑室下区和齿状回侧脑室下区和齿状回NSC的存活数目增加的存活数目增加缺血半暗带的血管显著增生缺血半暗带的血管显著增生梗死灶体积明显减小梗死灶体积明显减小大鼠神经功能明显改善大鼠神经功能明显改善说明：说明：VEGF可以通过多种途径促进梗死后神经的再可以通过多种途径促进梗死后神经的再生和修复生和修复神经生长因子诱导的内源性神经生长因子诱导的内源性NSC增殖增殖2002年，年，Sun Y等将载有等将载有BDNF基因的重组腺病基因的重组腺病毒注入大鼠脑梗死模型的海马区，结果发现：毒注入大鼠脑梗死模型的海马区，结果发现：BDNF在宿主脑内可以大量表达在宿主脑内可以大量表达内源性神经干细胞的数量较对造组减少内源性神经干细胞的数量较对造组减少大鼠的神经功能未见明显改善大鼠的神经功能未见明显改善说明：外源性说明：外源性BDNF对大鼠内源性对大鼠内源性NSC的增殖的增殖有抑制作用有抑制作用神经生长因子诱导的内源性神经生长因子诱导的内源性NSC增殖增殖2002年，年，Ehrenreich H等选择等选择13发病发病8小时以内的脑梗死小时以内的脑梗死病人，在第病人，在第1-3天给予天给予EPO静脉注射，结果发现：静脉注射，结果发现：病人脑脊液内病人脑脊液内EPO水平达到对照组的水平达到对照组的60-100倍倍一个月后，病人神经功能明显优于对照组一个月后，病人神经功能明显优于对照组颅脑颅脑MRI现实梗死灶体积显著减小现实梗死灶体积显著减小未见明显副作用出现未见明显副作用出现提示：提示：EPO可以促进急性脑梗死病人的恢复可以促进急性脑梗死病人的恢复神经生长因子诱导的内源性神经生长因子诱导的内源性NSC增殖增殖2004年，年，Wang L等通过体外试验证明，等通过体外试验证明，EPO可以促进可以促进养的养的NSC分化为神经元和血管上皮细胞；同时将分化为神经元和血管上皮细胞；同时将EPO注入脑梗死大鼠的腹腔内，结果发现：注入脑梗死大鼠的腹腔内，结果发现：梗死灶周围内的梗死灶周围内的NSC明显增殖，并分化为神经细胞明显增殖，并分化为神经细胞大鼠脑内的大鼠脑内的VEGF和和BDNF水平显著升高水平显著升高大鼠的神经功能显著改善大鼠的神经功能显著改善说明：说明：EPO可以通过促进可以通过促进VEGF和和BDNF的分泌促进的分泌促进NSC的增殖，对大鼠脑梗死起到治疗作用的增殖，对大鼠脑梗死起到治疗作用神经生长因子诱导的内源性神经生长因子诱导的内源性NSC增殖增殖内源性内源性NSC治疗的优点治疗的优点不使用胚胎不使用胚胎NSC可避开伦理学责难可避开伦理学责难NSC的来源稳定可靠的来源稳定可靠无免疫源性，供体源于受体自身无免疫源性，供体源于受体自身具有正常具有正常NSC自我更新、多潜能分化功能自我更新、多潜能分化功能治疗操作简便，仅需激活呈静息态的治疗操作简便，仅需激活呈静息态的NSC避免内环境的紊乱避免内环境的紊乱与异种与异种NSC相比相比,无动物致病基因存在可能无动物致病基因存在可能成瘤性较同种异体的成瘤性较同种异体的NSC降低，较异种更降低，较异种更为显著为显著缩短治疗时程，节省治疗费用缩短治疗时程，节省治疗费用可以像使用药物一样使用内源性可以像使用药物一样使用内源性NSC，有，有利于制定合理的治疗规范或指南利于制定合理的治疗规范或指南内源性内源性NSC治疗的优点治疗的优点3、诱导造血干细胞转分化、诱导造血干细胞转分化治疗脑梗死治疗脑梗死造血干细胞向造血干细胞向NSC的诱导分化的诱导分化造血干细胞（造血干细胞（haemopoietic stem cell，HSC）来源于骨髓来源于骨髓HSC具有分化为多种基质细胞的能力，包括具有分化为多种基质细胞的能力，包括骨、软骨、脂肪、肌腱以及其他结缔组织骨、软骨、脂肪、肌腱以及其他结缔组织HSC具有转分化为肌细胞和肝细胞等组织细具有转分化为肌细胞和肝细胞等组织细胞的能力胞的能力HSC可以转分化为可以转分化为NSCSugaya等在体外将等在体外将HSC与分化的与分化的NSCNSC共共同培养，发现同培养，发现HSCHSC可以转分化为可以转分化为NSC,NSC,进进而分化为神经元和胶质细胞而分化为神经元和胶质细胞提示：提示：HSCHSC可在分化的可在分化的NSCNSC诱导下转分化诱导下转分化为为NSCNSC造血干细胞向造血干细胞向NSC的诱导分化的诱导分化2000年，年，Mezey E等直接将等直接将HSC注入成年注入成年大鼠的侧脑室，免疫组化显示：大鼠的侧脑室，免疫组化显示：HSC可以在可以在CNS内增殖，并表达神经细内增殖，并表达神经细胞特异性抗原胞特异性抗原HSC来源的细胞可以在来源的细胞可以在CNS内迁移内迁移提示：提示：HSC可在脑内转分化为可在脑内转分化为NSC造血干细胞向造血干细胞向NSC的诱导分化的诱导分化外源性外源性HSC治疗脑梗死治疗脑梗死2001年，年，Chen J等从成年大鼠体内提取骨髓基等从成年大鼠体内提取骨髓基质细胞（质细胞（MSC），体外培养后，直接注入脑），体外培养后，直接注入脑梗死大鼠模型的梗死灶周围，结果显示：梗死大鼠模型的梗死灶周围，结果显示：MSC在大鼠脑内增殖并转分化为神经元表型在大鼠脑内增殖并转分化为神经元表型的细胞的细胞大鼠的运动功能和感觉功能及大鼠的运动功能和感觉功能及NSS评分均明显评分均明显优于对照组优于对照组说明：成体说明：成体MSC脑内移植向脑内移植向NSC转分化对脑转分化对脑梗死具有治疗作用梗死具有治疗作用外源性外源性HSC治疗脑梗死治疗脑梗死同年，同年，Chen J等又将从成年大鼠体内提取等又将从成年大鼠体内提取MSC，体外培养后，分别经静脉和颈动脉注入脑，体外培养后，分别经静脉和颈动脉注入脑梗死大鼠模型体内，结果均显示：梗死大鼠模型体内，结果均显示：MSC可以迁移至大鼠脑内增殖并转分化为神可以迁移至大鼠脑内增殖并转分化为神经元表型的细胞经元表型的细胞大鼠的神经功能均明显优于对照组大鼠的神经功能均明显优于对照组说明：成体说明：成体MSC经周围血管移植向经周围血管移植向NSC转分转分化对脑梗死具有治疗作用化对脑梗死具有治疗作用外源性外源性HSC治疗脑梗死治疗脑梗死2004年，年，Taguchi A等从人脐带血提取等从人脐带血提取CD34+的的HSC，经静脉注入免疫抑制的大鼠脑梗死模，经静脉注入免疫抑制的大鼠脑梗死模型体内，发现：型体内，发现：梗死灶内新生血管增生梗死灶内新生血管增生神经元样细胞增殖、迁移至病灶内神经元样细胞增殖、迁移至病灶内大鼠神经功能明显改善大鼠神经功能明显改善说明：脐带血来源的说明：脐带血来源的HSC经周围血管移植向经周围血管移植向NSC转分化对脑梗死具有治疗作用转分化对脑梗死具有治疗作用2003年，年，Schabitz WR等发现等发现G-CSF可以减轻谷可以减轻谷氨酸对体外培养氨酸对体外培养NSC的损伤；同时，他们把的损伤；同时，他们把G-CSF通过静脉注入大鼠脑梗死模型的体内，通过静脉注入大鼠脑梗死模型的体内，发现：发现：梗死灶体积较对照组减小梗死灶体积较对照组减小47%神经系统功能明显改善神经系统功能明显改善提示：提示：G-CSF对脑梗死大鼠具有神经保护作对脑梗死大鼠具有神经保护作用用内源性内源性HSC治疗脑梗死治疗脑梗死2003年，年，Willing AE等采用等