陳仁輝(通信作者)

天津市第四中心醫(yī)院創(chuàng)傷骨科 (天津 300140)

脊髓損傷是由高處墜落、交通事故、體育意外、工礦事故等導(dǎo)致的脊柱損傷的嚴重并發(fā)癥之一，會導(dǎo)致患者損傷節(jié)段以下肢體發(fā)生嚴重的功能障礙，給其身體及心理帶來較大的痛苦。手術(shù)解除壓迫、物理治療、急性期大量激素治療均是臨床使用較多的治療脊髓損傷患者的方法。隨著醫(yī)療技術(shù)的進步，組織工程學(xué)與干細胞移植技術(shù)得到快速發(fā)展，骨髓間充質(zhì)干細胞(bone marrow mesenchymal stem cells，BMSC)成為治療脊髓損傷患者的新思路，其能促進部位軸突的再生，重建突觸，恢復(fù)脊髓功能，對于脊髓損傷患者具有重要的意義。本研究主要介紹BMSC的生物學(xué)特征及其治療脊髓損傷患者的治療途徑、時間、次數(shù)及治療機制。

1 BMSC的生物學(xué)特征

(1)低免疫原性：BMSC表達MHC Ⅰ分子，但CD40、CD80、CD86、MHC Ⅱ等不表達；BMSC缺乏共刺激分子，其不會激活T淋巴細胞，能避免NK細胞、細胞毒性T細胞溶解，不會發(fā)生同種異體反應(yīng)和移植物抗宿主病[1]。(2)增殖和分化潛能：在特定的培養(yǎng)條件下，BMSC體外培養(yǎng)會表現(xiàn)出較強的增殖能力，10周內(nèi)可以倍增50次，具有分化潛能，能被誘導(dǎo)為成纖維細胞、脂肪細胞、骨與軟骨細胞等間充質(zhì)細胞，還能分化成血管內(nèi)皮細胞、神經(jīng)細胞、心肌細胞等實質(zhì)性細胞[2]。(3)趨化性：脊髓細胞損傷后，BMSC可以趨化損傷處，為組織修復(fù)提供理想的細胞移植來源。

2 BMSC治療脊髓損傷患者的途徑、時間、次數(shù)及機制

2.1 治療途徑

(1)靜脈內(nèi)細胞懸液輸入法：此方法操作簡便，可以為患者輸入大量的BMSC，相比于直接注射于患者的脊髓損傷部位，靜脈注射對于患者的損害明顯更??；吳朗等[3]經(jīng)靜脈將BMSC注射進大鼠的脊髓損傷部位，使用BBB評分評價治療效果，發(fā)現(xiàn)治療后大鼠后肢的運動功能較治療前有明顯好轉(zhuǎn)，Brd U抗體及免疫組化分析顯示，BMSC有效遷移至大鼠的脊髓損傷部位并存活。(2)細胞懸液立體定位注射法：目前多使用CT或MRI定位、三維立體頭架、神經(jīng)導(dǎo)航指引等方式對移植細胞進行定點，移植細胞量一般為107～109/ml，相鄰的2個注射點間的距離為5 mm；此方法不會對BMSC造成損失，但是患者術(shù)后需要再次暴露脊髓，發(fā)生出血、感染等并發(fā)癥的概率大；此外，患者需要將已經(jīng)愈合的皮膚再次剪開，將BMSC注射于損傷原位，會使患者脊髓損傷情況進一步加重，治療效果差異較大。(3)誘導(dǎo)分化后移植：BMSC是一種干細胞，其能通過移植治療脊髓損傷患者的理論基礎(chǔ)是可以向神經(jīng)細胞方向分化，首先將BMSC在體外誘導(dǎo)分化成為神經(jīng)膠質(zhì)細胞或神經(jīng)元，然后進行移植，此方法是一種有效的治療方法。(4)腰穿細胞懸液注射法：將BMSC懸液直接注入患者腦脊液中，能使其定向遷移至中樞神經(jīng)損傷區(qū)聚集；此方法可以避開血腦屏障，讓更多的BMSC進入患者已受損傷的腦實質(zhì)中，使得注射部位更接近于損傷部位，可提高治療效果；王謙等[4]研究表明，使用腰穿細胞懸液注射法能夠提高BMSC遷移至脊髓損傷部位的概率，使其能充分促進脊髓再生，代替死亡的細胞。(5)經(jīng)蛛網(wǎng)膜下腔途徑移植：BMSC可以通過腰椎穿刺注入腦脊液中，能遷移至患者脊髓損傷部位，對受損的神經(jīng)細胞進行修復(fù)；蔣顯鋒等[5]發(fā)現(xiàn)，相比于直接注射BMSC，使用經(jīng)蛛網(wǎng)膜下腔途徑移植BMSC治療脊髓損傷患者的效果更好，且注射方法較為簡便，可以重復(fù)使用，是理想的使用BMSC治療脊髓損傷患者的途徑。

2.2 治療時間

脊髓損傷后，患者會在短時間內(nèi)出現(xiàn)靜脈瘀血、脊髓動脈栓塞、灰白質(zhì)壞死、脊髓水腫等癥狀，損傷后2～4 d癥狀會達高峰，經(jīng)過數(shù)十天的發(fā)展，損傷的脊髓會廣泛壞死?，F(xiàn)階段，醫(yī)學(xué)界試驗關(guān)注的熱點是BMSC治療脊髓損傷急性期患者的臨床效果。有研究顯示，在患者脊髓損傷的急性期與亞急性期、慢性期，BMSC的保護、修復(fù)機制不同：在亞急性期和慢性期，BMSC具有重建神經(jīng)通路，填充膠質(zhì)細胞，刺激神經(jīng)元再生的作用；在急性期，BMSC的作用以抗氧化、抗免疫反應(yīng)為主[6]。莫翠萍等[7]在大鼠脊髓損傷的急性期與亞急性期使用BMSC治療，作用較為明顯，而在大鼠脊髓損傷的慢性期使用BMSC進行治療，幾乎無治療效果，研究還顯示，進行BMSC移植的最佳時間是大鼠發(fā)生脊髓損傷的第9天左右，此時大鼠體內(nèi)的微環(huán)境適宜神經(jīng)干細胞的生長、分化。

2.3 治療次數(shù)

增加治療次數(shù)能夠使BMSC數(shù)量增多，提高患者受損組織修復(fù)的效率，進而提高治療效果，但是患者發(fā)生二次損傷的風(fēng)險增高，使患者遭受更大的痛苦，增加醫(yī)療費用。薛榮利等[8]分別對兩組大鼠進行單次移植和多次移植，結(jié)果顯示，對脊髓損傷進行多次BMSC移植，可促進脊髓損傷的恢復(fù)，改善神經(jīng)功能，療效明顯優(yōu)于單次移植，研究還顯示，最佳的移植次數(shù)是3次，接受3次BMSC移植后，神經(jīng)改善功能不會再出現(xiàn)明顯改善，效果不會隨著移植次數(shù)的增加而提高。

2.4 治療機制

目前醫(yī)學(xué)界對于BMSC治療脊髓損傷患者的機制尚未有明確的報道，但有研究表明其與以下因素有關(guān)。(1)營養(yǎng)作用：BMSC能夠產(chǎn)生多種神經(jīng)營養(yǎng)因子，如免疫復(fù)合物(IC)、神經(jīng)生長因子(NGF)、腦源性神經(jīng)生長因子(BDNF)、血管內(nèi)皮細胞生長因子(VEGF)等，在修復(fù)患者脊髓損傷的過程中，上述因子能調(diào)控神經(jīng)遞質(zhì)的生成，調(diào)節(jié)神經(jīng)元的存活，介導(dǎo)軸突生長，還可以重建血管，促進局部新生血管的生成，使得神經(jīng)營養(yǎng)得到改善，提高神經(jīng)細胞的存活率，有利于防止患者的脊髓組織受到二次損傷，提高神經(jīng)元軸突的再生功能，重建神經(jīng)傳導(dǎo)功能與髓鞘化。(2)替代作用：醫(yī)學(xué)界普遍認為，BMSC可以向神經(jīng)細胞表型分化，表達神經(jīng)細胞特異性標記蛋白，替代已經(jīng)受損或者死亡的脊髓神經(jīng)細胞；但有研究表明，若是分化細胞的數(shù)量過少，脊髓神經(jīng)功能得到恢復(fù)的現(xiàn)象難以使用細胞分化替代進行解釋[9]。(3)吞噬作用：將BMSC移植到患者的脊髓受損部位，能夠吞噬壞死組織，抑制不利于神經(jīng)再生的瘢痕形成。(4)橋梁作用：BMSC能夠橋接患者的脊髓損傷斷端，使得功能性突觸形成；移植到脊髓受損部位的BMSC可以提供支架，促使軸突再生，引導(dǎo)、趨化軸突向前生長；有研究證實，共同培養(yǎng)BMSC和神經(jīng)干細胞，BMSC可以誘導(dǎo)干細胞分化為神經(jīng)元，使其進行自我修復(fù)，能促進患者恢復(fù)脊髓神經(jīng)功能[10]。

綜上所述，使用BMSC治療脊髓損傷患者有較高的前途及希望，給予脊髓損傷患者BMSC治療，向BMSC施以定向遷移的能力，能使其聚集到脊髓受損部位，促進受損部位的神經(jīng)修復(fù)，改善脊髓損傷的微環(huán)境，提高治療效果，恢復(fù)患者的脊髓功能。但是，BMSC治療脊髓損傷患者的同時面臨較大的挑戰(zhàn)，仍存在較多的問題待探究、解決，需要科研人員及醫(yī)學(xué)工作者進行大樣本臨床試驗，開展更長期、更合理、更精細的試驗分析。