脱落乳牙干细胞治疗神经系统疾病的研究进展.pdf

文章编号（）综 述脱落乳牙干细胞治疗神经系统疾病的研究进展郭蓉，于金华（南京医科大学附属口腔医院牙体牙髓科，江苏省口腔疾病研究重点实验室，江苏省口腔转化医学工程研究中心，江苏 南京）摘要 脱落乳牙干细胞（）是一种神经脊来源的牙源性干细胞，具有神经分化潜能、高度增殖能力、自我更新能力，具有神经再生和神经保护方面作用。本文结合病理特点对 及其衍生物在神经退行性和损伤性疾病的治疗作用进行综述。关键词 脱落乳牙干细胞；神经退行性疾病；神经损伤中图分类号 文献标识码 基金项目：国家自然科学基金（，）；江苏省科教能力提升工程 江苏省研究型医院（），江苏省医学创新中心（）通信作者：于金华，：脱 落 乳 牙 干 细 胞（，）是一类分离自乳牙牙髓的间充质干细胞，与其他来源的间充质干细胞相比，具有更强的增殖能力和自我更新能力，来源广泛且获取途径较为简单。作为一种胚胎神经脊起源的牙源性干细胞，具有更突出的神经再生和神经保护的潜能。的治疗潜能主要通过其神经向分化及衍生物的调控来实现。神经系统疾病主要包括急慢性神经退行性疾病和神经损伤性疾病。急性神经退行性疾病如脑缺血（，）、脑损伤（，）、癫痫等；慢性神经退行性疾病如帕金森病（，）、阿尔茨海默病（，）、肌萎缩性侧索硬化症（，）和三叉神经痛（，）等。神经损伤包括中枢神经（脑和脊髓）损伤和周围神经（脑神经、脊神经和内脏神经）损伤两大类，神经损伤可能导致神经功能异常、甚至永久性失能。神经损伤的严重程度与神经结构的破坏程度密切相关，而复杂的神经病理机制使损伤神经的修复及功能性愈合在临床上充满挑战。的神经元体外分化 在非诱导条件下培养可表达神经祖细胞及成熟神经细胞相关蛋白，如神经巢蛋白（）、微管蛋白（）、神经营养因子受体和神经丝蛋白等。将 体外诱导分化后，神经相关蛋白表达量增加。传统的诱导方式是在神经基础培养基中添加 或 和 补充剂以及其他生长因子进行无血清诱导。而最新的一项研究显示，将 培养在钛酸钡 聚偏氟乙烯共聚物复合膜（）上，显示出更强的神经分化潜能，早期（天以内）检测到神经祖细胞特异性的 结合蛋白（）以及与细胞伸展延长相关的纤维型肌动蛋白（，）的表达；而分化中晚期标志物神经元特异性烯醇酶（，）和神经微丝蛋白（，）的表达也随着膜表面电荷量的增加而增加。诱导 时，检测到成熟神经元特异性蛋白 在细胞中广泛表达，表明 分化为神经元。机制上，研究表明分化的细胞中检测到钙沉积，整合素胞外信号调节激酶（）机械感觉信号通路及神经元相关的 信号通路被激活。有研究显示，激酶抑制剂 上调骨形态发生蛋白（，）信号转导抑制剂。是神经管的生长和形成所需的一种关键蛋白，可促进 增殖及神经元分化。也参与了 的神经元分化，比如 通路调控 神经元相关基因的表达。因此，强大的体外快速扩增能力及神经向分化的潜能使其成为神经再生的理想种子细胞。衍生物 衍生产物主要包括 条件培养基（，）和 胞外囊泡（，）。中含有各种神经活性因子，如神经生长因子（，）、脑源性神经营养因子（口腔生物医学 年 月（第 卷第 期），）、神经营养素（，）、胶质细胞源性神经营养因子（，）、睫状神经营养因子（，）等。有研究显示 可抑制谷氨酸诱导的神经祖细胞凋亡。分散在 中，是细胞通过胞吐的方式释放到细胞外的双层膜泡，根据不同的生物发生模式、释放途径及粒径尺寸，主要分为外泌体、微囊泡和凋亡小体。研究表明 可将母细胞的含有脂质、蛋白质、和 等功能性物质转移到受体细胞，从而介导细胞间通讯和调节靶蛋白表达。与细胞疗法相比，基于 和 的无细胞治疗伦理限制更少，呈现出更低的免疫排斥反应，因此具有广阔的临床转化应用前景。及其衍生物促进神经再生及神经保护作用 治疗、的研究进展 和 是脑部的神经血管性疾病，可引起行为和认知障碍，其慢性发展可导致 等多种脑血管病。已有多项研究证明 在 和 中的疗效。等研究发现将 局部移植或静脉注射到慢性脑缺血大鼠模型，可通过抑制半胱氨酸蛋白酶（）表达来保护海马神经元并抑制其凋亡。等采用鼻饲法对脑缺血的大鼠给予，可改善大鼠运动障碍，减少脑梗死面积，促进神经元细胞和血管内皮细胞的再生，提示 促进脑缺血部位的神经发生及血管发生。等对新生大鼠进行颈动脉结扎并低氧处理建立脑损伤模型，对侧静脉注射，观察到凋亡细胞和 型小胶质细胞减少，而 型小胶质细胞增加，行为学也得到改善，推测这种神经保护的作用来自 的旁分泌途径。等发现 外泌体对创伤性脑损伤（，）呈现一定的疗效，恢复模型鼠的运动功能及促进损伤皮质的愈合。从机制上来看，外泌体是通过促进小胶质细胞 向 型转变来实现对损伤脑组织的保护作用。最近的一项研究显示，可通过阻断核转录因子（，）信号通路来抑制小胶质细胞炎症。等发现 靶向结缔组织生长因子（，）促进、微管相关蛋白（，）和胶质纤维酸性蛋白（，）表达，从而对脑损伤发挥保护作用。治疗 的实验性研究 是因黑质多巴胺（，）能神经元的缺失导致的一系列运动或非运动障碍的中枢神经系统退行性疾病，患者通常还伴随脑血管病。等将 体外诱导分化为 能神经元样细胞，然后移植于六羟基多巴胺诱导的 模型，发现 可显著改善模型鼠的神经功能并提高 水平。等采用改良的方法将 诱导为 能神经元，进行动物体内移植后采用膜片钳技术分析膜电位，发现移植的细胞具有和 能神经元一致的膜电位分布，且这些移植的细胞可释放免疫调节因子，提示其潜在机制是神经元替代和免疫调节。等将 通过尾静脉注射至鱼藤酮诱导的 模型，观察到 症状的改善以及纹状体酪氨酸羟化酶（，）含量的增加，同时发现小胶质细胞活化标志物 和 水平的降低，通过基因组分析发现其生物学过程主要涉及神经再生和神经发育；通过酶联免疫实验检测细胞因子，发现其表达量从高到低依次为胰岛素样生长因子结合蛋白（，）、金属蛋白酶组织抑制剂（，）、转化生长因子（，）、等，而这些细胞因子的表达有助于调节胆碱能突触、钙离子信号通路、血清素能突触和轴突引导。治疗、的实验性研究 是一种好发于老年人的以空间记忆丧失、自我认知障碍和语言功能受损为特征的神经退行性疾病，传统药物疗效有限。最近的研究表明，将 通过静脉途径输送到 大鼠，尽管迁移到大脑受损部位的 数量较少，却显著改善认知行为、保护神经元及抑制神经炎症，提示 主要通过旁分泌方式发挥作用。通过蛋白组及生信分析发现，与能量代谢相关的过氧化物酶体增殖物激活受 体（，）信号通路的参与，主要表现为 促进过氧化物酶体增殖物激活受体（）表达来改善 大鼠的糖代谢，进而减少神经元损伤，最终结果表现 为、磷 酸 化 蛋 白（，）、淀 粉 样 蛋 白（，）表达下调，而神经元相关标志物 表达上调。是一种以上下运动神经元缺失为特征的神经退行性疾病，病理机制可郭蓉，等脱落乳牙干细胞治疗神经系统疾病的研究进展能为过度氧化应激、线粒体功能障碍、错误折叠蛋白的积累。有研究显示 显著抑制一氧化氮岐化酶突变诱导的细胞内毒性及内质网应激，的神经保护作用可能与胰岛素样生长因子（，）受体的启动有关。缓解神经病理性疼痛 是一种典型的神经病理性疼痛，发生于头面部三叉神经支配区域，发作呈现撕裂样电击样剧烈疼痛，其病理机制尚未完全阐明，但目前最具说服力的理论主要为外周痛觉敏化和中枢痛觉敏化。等对 大鼠模型进行 局部及全身注射给药，发现 可募集至三叉神经节（，），并抑制痛觉敏化；此外，可减少 炎细胞浸润和炎性因子释放、抑制神经元表面受体 瞬时受体电位香草酸亚型（，）的表达及抑制 的磷酸化。最新的一项研究显示，可通过抑制病理状态下管腔结合蛋白（，）和 的上调导致的内质网肿胀缓解。此外，有研究显示，可改善糖尿病大鼠周围神经病变，减轻其周围神经痛，增加毛细血管数量和表皮内神经纤维密度以及骨骼肌中的神经营养因子。促进脊髓损伤修复脊髓损伤（，）是指因损伤引起脊髓组织学改变，病变进程中会引起不同程度的神经元和胶质细胞死亡，可影响运动、感觉和自主功能。多项研究表明，在损伤部位直接注射，可有效改善 大鼠的运动功能，细胞迁移并长期存活在脊髓组织。虽然在不进行细胞移植的情况下，损伤脊髓也能实现一定程度自愈，但是与自然愈合相比，移植后组织愈合面更大，凋亡的神经元细胞更少，形成的胶质瘢痕更少，浸润的 细胞更少，而炎性因子的表达下调。另有研究显示，与直接移植 相比，将 诱导分化再移植到损伤区域能获得更佳的功能性愈合、更少的胶质瘢痕及更多的髓鞘基质蛋白（，）。基于早期干细胞移植在 中取得的疗效，等将负载有 的水凝胶植入脊髓损伤部位，发现疗效更为显著。促进周围神经再生修复创伤性周围神经损伤是临床最常见的神经损伤形式，其修复与愈合依赖神经细胞的再生，包括神经元轴突、施万细胞（，）的再生。可以直接移植到损伤部位，也可以体外诱导分化后移植，还可以通过 促进周围神经损伤修复。有研究显示，促进 的迁移、增殖，提高脊髓后角神经元活性，促进轴突和髓鞘再生、血管生成，改善坐骨神经结扎模型大鼠的运动功能。等将 加载到聚丙交酯共乙交酯支架并植入大鼠坐骨神经切断位点，观察到神经再生和功能恢复。总结与展望近年来随着干细胞疗法、无细胞疗法的深入研究，在神经再生与神经保护方面的潜力逐渐受到重视，在多种神经系统疾病中发挥潜在作用，揭示其广阔的临床转化应用前景。然而，这一领域仍然存在许多问题亟待解决：体外诱导分化为目的神经细胞的程序需要统一和规范；目前 促进神经再生且具有神经保护作用的研究停留在初始阶段，其深层调控机制亟待进一步探索；目前的研究大多数是以动物模型为基础的临床前研究，或其衍生物应用于人类受试者能否获得同样疗效，还需要进一步研究。参 考 文 献 ，（），（）：，：，（）：，：，：，（）：，（）：，（）：口腔生物医学 年 月（第 卷第 期），（）：，（）：，：，（）：，（）：，（）：，（）：，：，：，（）：，：，（）：，（）：，：，（）：，：，（），：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，：，：，：，（）：，：，：，（）：，：，：，（）（），：（收稿日期：）（本文编辑：尚海霞）郭蓉，等脱落乳牙干细胞治疗神经系统疾病的研究进展