海馬神經(jīng)干細(xì)胞增生分化及影響因素.pdf

1、腦損傷包括有圍產(chǎn)期窒息所致的缺氧缺血性腦病是造成人類死亡和傷殘的主要疾病之一,給家庭和社會(huì)帶來了巨大的負(fù)擔(dān)。既往一直認(rèn)為中樞神經(jīng)元無法再生,因此,對腦損傷研究的重點(diǎn)是神經(jīng)元死亡機(jī)制以及抑制神經(jīng)細(xì)胞死亡的措施,但是在眾多有神經(jīng)保護(hù)作用的措施中,除早期的亞低溫干預(yù)、促紅細(xì)胞生成素治療被證明有臨床療效以及組織纖溶酶原激活物對早期缺血性腦中風(fēng)有療效外,其它藥物或治療措施尚未被廣泛認(rèn)可。自從1998年,瑞典科學(xué)家Eriksson等應(yīng)用5一溴脫氧尿

2、苷(BrdU)標(biāo)記分裂細(xì)胞的方法發(fā)現(xiàn)成人腦中存在神經(jīng)元再生現(xiàn)象以來,神經(jīng)干細(xì)胞因具有增生分化的特點(diǎn)和用來進(jìn)行移植治療腦損傷的潛在優(yōu)勢迅速成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn),哺乳動(dòng)物包括人類內(nèi)源性的神經(jīng)干細(xì)胞存在于海馬齒狀回顆粒層下和室管膜下區(qū),在生理刺激以及腦損傷等病理因素的刺激下,內(nèi)源性的神經(jīng)干細(xì)胞可以大量增生并持續(xù)數(shù)周,新生的細(xì)胞可分化成神經(jīng)元并向腦損傷的區(qū)域遷移替代受損的神經(jīng)元,如果抑制神經(jīng)干細(xì)胞的增生將影響腦損傷后認(rèn)知功能的恢復(fù),提

3、示內(nèi)源性神經(jīng)細(xì)胞再生對腦損傷后功能的恢復(fù)有重要影響。為了促進(jìn)腦損傷后神經(jīng)功能的恢復(fù)與重建,近年來國內(nèi)外對神經(jīng)干細(xì)胞移植治療腦損傷進(jìn)行了初步的探討,國內(nèi)報(bào)道應(yīng)用人胚胎神經(jīng)干細(xì)胞移植治療缺氧缺血性腦損傷病人取得了一定的療效,但爭議很大,關(guān)于神經(jīng)干細(xì)胞移植目前仍有很多問題尚待解決,特別是神經(jīng)干細(xì)胞的定向分化,遷移和功能連接以及控制神經(jīng)干細(xì)胞的過度增生導(dǎo)致腫瘤的問題需要深入探討。但是如果能夠刺激或者誘導(dǎo)內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞增生分化并替代因腦損傷受損

4、的神經(jīng)元將可以避免神經(jīng)干細(xì)胞移植存在的潛在技術(shù)、倫理等問題,為腦損傷的治療開辟新的途徑。但是由于影響神經(jīng)干細(xì)胞增生、分化的因素比較多,特別是一些臨床相關(guān)的診療措施對神經(jīng)干細(xì)胞的增生是否有影響尚不完全清楚,因此,為了避免不當(dāng)?shù)呐R床診療措施影響神經(jīng)干細(xì)胞的增生,影響腦損傷后神經(jīng)功能的修復(fù)與重建,需要對可能影響內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞的增生的診療措施進(jìn)一步探討。
　　 方法與結(jié)果:現(xiàn)代麻醉醫(yī)學(xué)的進(jìn)展使得新生兒期甚至胎兒期進(jìn)行手術(shù)成為可能,其中

5、異氟醚是臨床應(yīng)用最廣泛的麻醉藥,既往研究提示異氟醚麻醉是安全的并且有神經(jīng)保護(hù)作用。但是新近的臨床研究認(rèn)為,兒童期多次暴露于麻醉劑導(dǎo)致學(xué)習(xí)障礙的發(fā)生率提高,提示兒科病人用麻醉藥應(yīng)該更加慎重。為了明確異氟醚是否對發(fā)育期腦有影響,我們給予不同年齡的大鼠進(jìn)行異氟醚吸入,以評價(jià)對學(xué)習(xí)記憶以及神經(jīng)干細(xì)胞增生的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)14日齡大鼠經(jīng)異氟醚吸入麻醉后認(rèn)知功能出現(xiàn)損害,麻醉結(jié)束后4周大鼠認(rèn)知功能指數(shù)(26.3％±10.1％)顯著低于對照組(56.4

6、％±9.4％),并隨麻醉后時(shí)間的延長而認(rèn)知功能損害進(jìn)一步加重,但是60日齡的成年大鼠異氟醚吸入麻醉后并未出現(xiàn)明顯的認(rèn)知功能損害。為進(jìn)一步確定異氟醚吸入麻醉對神經(jīng)行為的影響,采用14日齡小鼠經(jīng)異氟醚吸入麻醉后應(yīng)用無偏差的IntelliCage評價(jià)學(xué)習(xí)與記憶功能,結(jié)果顯示異氟醚吸入的麻醉組與對照組動(dòng)物學(xué)習(xí)功能無明顯差別,但是記憶功能明顯低于對照組。對其機(jī)制進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),短時(shí)間的異氟醚吸入麻醉對動(dòng)物的血壓及體溫?zé)o明顯影響,對海馬的神經(jīng)元以及

7、新生細(xì)胞死亡也無明顯影響,但是海馬齒狀回顆粒細(xì)胞層的細(xì)胞數(shù)量在幼年動(dòng)物麻醉組隨麻醉后恢復(fù)時(shí)間的延長顯著低于對照組,但是成年動(dòng)物麻醉后海馬齒狀回顆粒細(xì)胞層的細(xì)胞數(shù)量與對照組相比無明顯差別。進(jìn)一步通過檢測BrdU和磷酸化組蛋白H3標(biāo)記的陽性細(xì)胞對神經(jīng)細(xì)胞增生進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),14日齡大鼠在麻醉后24h細(xì)胞增生明顯降低(21％),隨麻醉后時(shí)間的延長,細(xì)胞增生抑制效應(yīng)更加明顯,麻醉后4周細(xì)胞增生減少了71％,而60日齡大鼠細(xì)胞增生沒有明顯減少。新生

8、的BrdU陽性細(xì)胞在麻醉后4周通過BrdU-NeuN-GFAP進(jìn)行表型鑒定,結(jié)果發(fā)現(xiàn)14日齡大鼠異氟醚吸入麻醉后分化為神經(jīng)元的數(shù)目顯著低于對照組,而分化為星形膠質(zhì)的數(shù)目顯著高于對照組,進(jìn)一步通過SOX-2和GFAP雙染色檢測神經(jīng)干細(xì)胞池發(fā)現(xiàn)異氟醚吸入降低了未成熟腦神經(jīng)干細(xì)胞的數(shù)量,而對成熟腦的影響則不太明顯。
　　 頭顱放射線照射是治療或者預(yù)防兒童顱腦腫瘤的有效措施之一,但是放射線照射后引起的神經(jīng)系統(tǒng)的長期副作用已經(jīng)逐漸引起人們

9、的重視。發(fā)育期大腦接受放射線照射后對成年缺血性損傷的影響如何尚未見報(bào)道,本研究采用10日齡小鼠給予8Gy照射左側(cè)大腦半球,在照射后50天制作缺氧缺血腦損傷模型,并在腦損傷后30天對腦損傷的程度,神經(jīng)干細(xì)胞的增生分化以及炎癥反應(yīng)進(jìn)行分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在幼年期接受照射的動(dòng)物在成年期發(fā)生缺血性腦損傷的梗塞體積(9.8±1.2mm3)較單純成年缺血小鼠腦梗死體積(5.1±1.6mm3)幾乎增加一倍,腦組織丟失體積分別是32.0±3.5mm3和18.

10、2±5.8mm3也顯著增加,對缺氧缺血腦損傷各個(gè)部位進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),放射線照射可加重海馬、皮質(zhì)和紋狀體對缺氧缺血腦損傷的敏感性。在幼年期接受射線照射顯著降低神經(jīng)元發(fā)生區(qū)的體積以及海馬齒狀回的細(xì)胞增生與存活以及神經(jīng)元再生。BrdU陽性細(xì)胞的數(shù)量在缺氧缺血腦損傷后明顯增加并且與腦損傷的程度相關(guān),但是新生的細(xì)胞主要為小膠質(zhì)細(xì)胞。
　　 補(bǔ)陽還五湯由黃芪、歸尾、川芎、桃仁、紅花、芍藥和地龍等藥物組成,主要用于治療缺血性腦卒中及其后遺癥,其

11、機(jī)制被認(rèn)為主要是改善腦血流及血液流變,拮抗興奮性氨基酸毒性,但是對神經(jīng)細(xì)胞的再生是否有影響尚未見詳細(xì)報(bào)道。采用大鼠MCAO腦缺血(缺血3h再灌注12d)動(dòng)物模型,觀察補(bǔ)陽還五湯(大、中、小劑量)對腦缺血再灌注大鼠神經(jīng)癥狀積分、腦組織含水量、病理改變、海馬齒狀回細(xì)胞增殖、分化及其變化的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)補(bǔ)陽還五湯可抑制腦缺血再灌注大鼠腦組織含水量增加,降低神經(jīng)功能障礙評分,明顯減輕腦缺血再灌注損傷。電鏡檢查顯示補(bǔ)陽還五湯可以減輕細(xì)胞器的水腫,

12、尤其以中劑量組作用較顯著。補(bǔ)陽還五湯能夠增加BrdU陽性細(xì)胞、BrdU/NeuN雙標(biāo)陽性細(xì)胞數(shù),刺激神經(jīng)干細(xì)胞的增生及分化成神經(jīng)元。
　　 針灸刺激在腦損傷臨床康復(fù)促進(jìn)方面作用已經(jīng)得到世界衛(wèi)生組織的認(rèn)可,并認(rèn)為針灸可以鎮(zhèn)痛維持內(nèi)穩(wěn)態(tài),改善腦循環(huán)以及對中樞神經(jīng)系統(tǒng)重要調(diào)節(jié)等功能,有研究報(bào)道,針灸可刺激神經(jīng)干細(xì)胞再生,但對幼年動(dòng)物的影響如何報(bào)道較少。
　　 本研究采用14日齡的大鼠,觀察電針穴位(曲池,外關(guān),環(huán)跳和足三里)刺

13、激,每次30min連續(xù)7天,對海馬齒狀回細(xì)胞增殖分化的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)末次針刺后4周,用BrdU標(biāo)記的細(xì)胞數(shù)目顯著高于空白對照組(P=0.0281),90％以上的新增殖細(xì)胞分化為神經(jīng)元。PHH-3陽性細(xì)胞數(shù)目觀察顯示,電針刺激穴位對細(xì)胞增殖有著長時(shí)程的影響。
　　 結(jié)論:
　　 1.異氟醚吸入麻醉對認(rèn)知與記憶功能的影響與年齡有關(guān),對于發(fā)育期未成熟的大腦可引起記憶和認(rèn)知功能損害,其機(jī)制與異氟醚抑制神經(jīng)干細(xì)胞增生和向神經(jīng)元分化