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干细胞重建神经系统
干细胞为替换神经元的生长带来了新的方向
就在10年前，神经学的教科书上还说成年人的脑和脊髓神经元是不可再生的。人们普遍认为一旦人死了，中枢神经系统的神经元也就永久地死了。因为重建神经组织被认为是不可能的，所以研究基本上都集中在防止进一步损害的治疗方法上了。
那种脑组织不能被再生的观点已经成为历史了。在90年代中期，神经学家就知道成人脑的某些部分可以产生新的神经元，至少是在一些特定的条件下可以产生。而且，他们发现，和成人一样，胎儿的脑内也可以由神经干细胞中长出新的神经元（见第四章）。这些未分化的细胞，就象胎儿内生长的细胞那样长成脑和脊髓。研究人员还发现了这些神经干细胞能产生即使不是全部，但也是许多种脑内的细胞。这包括神经元,它是神经系统中主要的信息携带者，通过细而长的轴突将信号发送到远处，还有重要的神经支持细胞，如少突胶质细胞和星形胶质细胞。（图8.1神经元）
成人中枢神经系统有再生能力的发现说明了它可以最终被用来修复诸如帕金森病和肌萎缩性侧索硬化（ALS,也就是Lou Gehrig病）、由脑卒中和创伤导致的脑和脊髓的损伤。（见Box 8.1，早期的研究表明干细胞可以改善神经麻痹鼠的运动）。
研究人员对这个发现正进行两个基本方向的研究。一个是通过实验室由未分化的神经细胞生长为适合移植到病人体内的已分化细胞。方法是在种植前就把这些细胞进行培养，让它们朝我们所需要的已分化神经细胞的方向分化，或者直接把它们种植到体内，由体内的信号来引导它们的分化成熟为合适的脑细胞。各种干细胞都可以有这个用途，包括所谓的神经祖细胞，它可以在体内分化成特定的并且在体外也不会改变的细胞类型，或者也可以变成多能胚胎干细胞，这是一类由人很早期的胚胎得到的，在体内保留了分化为任何细胞的能力，并且可以培养保存很长时间而不分化。
另一个修复方法是依靠发现生长激素和其它营养因子—生长因子，激素，其它可以帮助细胞存活并生长的信号分子—这些可以激活病人自己的干细胞和体内的修复机制来修复由疾病或损伤引起的损害。研究人员正热情极高地进行这两个方向的研究来寻找引起细胞死亡的中枢神经系统疾病的治疗方法，但是在新的有效的治疗方法出现之前还需做大量的基础研究工作。
Box 8.1早期的研究表明干细胞可以改善麻痹鼠的运动Johns Hopkins大学的研究人员最近报道了一些初步证据显示由胚胎干细胞来源的细胞
可以在肌萎缩性侧索硬化（ALS）的动物模型上恢复其运动功能。（1）这种退化性疾病，也被称为Lou Gehrig氏病，逐渐地破坏脊髓中控制机体运动的特殊细胞—运动神经元。ALS患者在数月到数年内渐进性肌无力，最终导致麻痹和死亡。其病因大部分都还不知道，而且也没有有效的治疗方法。在这个新的研究中，研究人员用ALS的大鼠模型进行干细胞的细胞修复功能的可行性测试。这些大鼠感染了可在中枢神经系统传染并破坏脊髓内的运动神经元的Sindbis病毒，存活的大鼠都留有臀部的肌肉麻痹和后肢的软弱无力。科学家通过测定大鼠运动、对支配后肢的神经进行电生理定量研究以及显微镜下观察判断神经损害的范围的方法对损伤的程度进行了评估。研究人员很想知道在大鼠身上干细胞能否修复神经并改善其运动功能。由于科学家们难于维持由鼠胚胎来源的细胞系，研究人员用1998年由John Gearhart和他的同事由胚胎组织分离出来的胚胎生殖细胞进行实验。这些细胞培养时能产生与自己一模一样的子代，这些细胞聚在一起就称为胚胎。在一定的条件下，研究显示给于特殊的实验条件后胚胎内的细胞就可以有象神经元一样的功能（2）。研究人员认为如果将这些处于非特异状态的胚胎细胞放到受损伤的脊髓内时这些细胞可能会特异分化为交换神经元，因此他们必须小心地准备一些胚胎细胞并把它们注射进运动神经元已经由Sindbis病毒破坏的麻痹大鼠脊髓周围的脑脊液内。为了试验这个设想，研究人员从实验室的培养皿内仅挑出了已分化的胚胎生殖细胞作为神经干细胞的分子标记物，这些胚胎生殖细胞包括蛋白质nestin和神经元特异性烯醇化酶。他们大量培养了这些细胞，并把它们注入受Sindbis病毒感染过的，身体部分麻痹的脊髓周围的脑脊液中。反应很明显。注射三个月后，许多治疗过的大鼠可以运动它们的后肢并行走，虽然走的很笨拙，但是那些未接受细胞注射的大鼠的肌肉是依然麻痹的。而且，在尸体解剖时研究人员发现人胚胎生殖细胞来源的细胞已经分布到了整个脊髓脑脊液内并开始生长，从其形态和分子标记属性来看为成熟的运动神经元。研究人员很快就意识到这个结果是很初步的，他们并不是很确切地知道到底是由于新神经元代替了旧神经元从而起到了治疗作用，还是由于注射细胞带的营养因子协助残余的神经细胞复原并帮助大鼠改善它们使用后肢的能力。而且他们谁也不知道这个方法转到治疗人的神经退化性疾病如ALS有多大的疗效。他们强调说在使用干细胞修复病人损害的运动神经元之前还有很多的难题需要考虑。然而，研究人员还是对这些研究结果很兴奋，因为这些结果一旦证实，将代表着使用胚胎和胎儿组织来源的特异干细胞重建神经系统功能的研究迈出了一大步。参考文献1. Kerr, D.A., Llado, J., Shamblott, M., Maragakis, N., Irani, D.N. Dike, S., Sappington, A., Gearhart, J., and
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作者:admin@医学,生命科学 2010-12-24 15:23
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