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第四章：脊髓损伤的干细胞治疗第一节、干细胞概述干细胞是存在于胚胎和成体中的一类特殊细胞，它能长期地自我更新，在特定的条件下具有分化形成多种终末细胞的能力。干细胞研究自1967年第一次用于骨髓移植治疗造血功能障碍起,直至1998年美国成功地在人类胚胎干细胞体外培育后,才使干细胞研究上了一个新台阶。为此,1999年美国《科学》杂志把干细胞研究列为21世纪的10项最重要的研究领域之首,位于破译人类基因组计划之上。干细胞领域的新知识和研究方法的不断涌现最终将产生针对脊髓损伤、肿瘤、心脏病、糖尿病，以及影响人类健康的许多其他疾病的崭新的治疗手段。科学的历史已经证明，关于干细胞的研究最终将为人类健康带来无限的益处，最终我们将构建出新的、可供安全移植到患者体内的器官，而干细胞的研究无疑会为这项突破作出巨大贡献。干细胞是指同时兼具自我更新能力和产生分化细胞能力的一类细胞，这类细胞可经培养进行不定期分化并产生特化细胞。依据分化潜能的大小，可将干细胞分为3种类型：一是单能干细胞(也称专能干细胞)，这类干细胞只能向一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化，如神经干细胞；二是全能干细胞，此类细胞具有分化为完整个体的能力，如胚胎干细胞；三是多能干细胞，这类细胞具有分化为多种细胞组织的潜能，但不具备发育为完整个体的能力，如骨髓间充质干细胞。【3】初步研究表明：在脊髓中移植入这些全能干细胞或多能干细胞后，能够在宿主体内存活、迁移、与宿主组织整合，并可根据所处的局部环境发生分化，一般先分化成神经元祖细胞和胶质祖细胞，然后再分化成神经元和胶质细胞，科学家希望移植的干细胞可替代损伤、死亡的神经元，重建神经元回路，并在损伤部位的近端和远端间起连接中断作用。此外，还希望可通过基因修饰使干细胞表达外源性基因，然后将其移植到受损部位，使它们分泌大量的治疗性神经营养因子，以防止神经元死亡并促进神经再生。第二节干细胞治疗脊髓损伤的机理脊髓损伤的病理机制：脊髓损伤后，血．脊髓屏障被破坏，局部缺血，缺氧，多种炎性因子进入损伤区域，触发细胞坏死和凋亡等级联效应。在损伤残存的神经细胞的同时，还会造成脊髓创伤区边缘脊髓组织的损伤，因此预防继发损伤是早期治疗的重要内容。从病理生理机制角度分析，脊髓损伤后出现的局部微环境改变也是造成神经系统再生失败的重要原因。脊髓损伤后局部微环境的变化包括：①损伤造成神经细胞死亡，脊髓屏障破坏造成脊髓内环境失衡。②细胞毒性物质造成缺血再灌注损伤。③损伤后多种抑制性因子表达于细胞表面。④反应性胶质细胞大量增殖，所形成的胶质瘢痕及再生抑制分子阻止了轴突再生和跨越损伤区【1】。干细胞的选择及治疗脊髓损伤的机理：NSC可通过以下几方面修复脊髓损伤：（1）NSC及分化后产生的神经元和胶质细胞可以分泌多种神经营养因子，改善损伤脊髓局部微环境，促进轴突再生，同时它们还能产生多种细胞外基质填充脊髓损伤后遗留的空腔，为轴突的再生提供支架；（2）补充缺失的神经元和胶质细胞；（3）使残存脱髓鞘的神经纤维髓鞘化，以恢复神经纤维结构的完整性。MSCs移植治疗脊髓损伤的临床显效的机理可能包括以下几个方面，(1)单核巨噬细胞侵入损伤部位并对坏死组织发挥吞噬作用；(2)促进局部新生血管生成和血管重建，改善神经营养；(3)神经再生，包括促进自体神经细胞再生和移植细胞定向分化为神经细胞两个方面。骨髓间充质干细胞移植治疗脊髓损伤的基础：骨髓间充质干细胞可作为填充物填补损伤部位，定向再生为神经细胞锚靠周围组织完成上行下传功能的重建，移植时创造抑制胶质细胞再生、保护神经细胞胞体存活、促进自体神经细胞再生的微环境。【5】胚胎干细胞是来源于胚泡分化5d后的内细胞团，最早用于治疗脊髓损伤。在一定条件下，ES细胞可诱导分化成为神经前体细胞及有生理功能的神经细胞，当移植到健全或损伤的中枢神经系统后，可以与宿主细胞整合，修复重建损伤的神经组织。同时脊髓损伤的环境除了产生某种细胞因子刺激ES迁移外，同时也能使ES存活，并按微环境的诱导，分化成为神经细胞，分泌相关细胞因子，以继续促进损伤脊髓功能的恢复，防止继发...