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- 帕金森病的临床脑内移植治疗近况
- 作者:陈琳|发布时间:2015-05-27|浏览量:236次
陈琳1,2,*黄红云1,2
基金项目: 北京市优秀人才培养资助(D类)项目(编号:20081D1101000337)
摘要:脑内细胞植入策略是神经修复学研究的一个重要方面,在帕金森病的治疗中有广阔应用前景。近年来研究的细胞有多种,目前临床结果初步显示有一定效果的细胞类型包括中脑细胞、视网膜色素上皮细胞、交感神经细胞、颈动脉体球细胞、骨髓基质细胞和嗅鞘细胞等,值得深入探讨,本文就这一领域的研究近况作一汇总。
关键词:帕金森病;细胞;治疗;神经修复;脑内移植
帕金森病(Parkinson’s disease, PD)脑内移植研究开始于20世纪80年代中期,中国、瑞典、墨西哥和英国研究者分别报道胚脑移植治疗帕金森病的临床尝试,近20多年来,人体试用过的细胞种类包括:① 自体组织如颈动脉体、肾上腺髓质、交感神经节神经元;② 胚胎同种异体组织如胚胎中脑腹侧神经元;③ 异种移植物如猪中脑腹侧神经元、牛视网膜色素上皮细胞;④ 干细胞如同种异体:在体外扩增和分化的胚胎神经前体细胞、胚胎干细胞;自体移植:内源性神经前体细胞、间充质细胞干细胞等[1]。
1. 胚胎中脑移植
1.1 来源于人胚胎中脑组织和细胞(human embryonic mesencephalic tissue)
开放试验显示,自6~9 周龄流产人胚胎中脑获得的多巴胺(DA)能神经元可以在PD患者脑内存活,在纹状体内释放DA,扩展其突触到7 mm,与宿主神经元建立传入、传出突触联系,改善症状(运动迟缓、僵直、震颤),效果最好病例可恢复工作;能提高对L-dopa反应,减少用量,部分患者甚至可停用药物。PET证实移植物长期存活(至少10年)并发挥功能,患者尸检也显示供体DA能细胞存活、纤维向外生长进入受体脑[2,3]。
美国完成了两项大样本双盲安慰剂对照试验:Freed等[4]研究方案是2个胚胎VM组织团移植到1个壳核中,移植前细胞团块体外培养4周。术后12个月,年龄轻的患者神经功能改善较好。PET显示18F-dopa摄取增加,2例尸检显示数目不大的DA神经元存活。分析提示对移植反应好的患者,一般术前对L-dopa反应也好,且年龄较小。一些技术细节与大部分开放试验比较,存在差异:① 人中脑供体组织在移植前体外培养1~4周,不同储存技术对细胞影响尚有待深入研究;② 移植物没有离解,而是组织块,穿刺入路存在不同;③ 移植受体没有使用任何免疫抑制剂。
Olanow等[5,6]研究方案:组织块取出后不培养,在体外48小时后即植入,患者术后接受6个月环孢素A免疫抑制剂治疗。分组:与既往报道有效临床研究相同的双侧移植到壳核每侧4个供体组、仅使用1个供体组和假手术组。术后6~9个月,2个移植组有功能改善趋势(特别是一侧接受4个供体者)。然后差异逐渐消失,在术后24个月无显著不同。结果初步提示,免疫反应影响移植物功能。但PET显示18F-dopa在两移植组均明显升高,虽然没有功能变化。4例患者后死于与手术无关疾病,尸检发现每侧移植区30 000~120 000 DA神经元存活,其中接受每侧4个供体者,细胞存活数多。有升高的CD45免疫染色,提示在移植物周围存在免疫或慢性炎症反应。
效果差异可能原因,除了开放试验固有缺陷因素外,免疫抑制剂不同,移植物准备差异和患者选择都有可能。而移植物导致的“关”期运动障碍(仅有少数患者有较长久的临床治疗问题)[7]、神经移植细胞中PD样病理改变值得重视,虽然现在一般认为运动障碍程度与移植后衍生的DA再控制或症状缓解程度无关,严重运动障碍不是移植DA神经元的特征,但这些现象出现,促使人们需要更谨慎深入地评价本项治疗。最近两项研究则鼓舞人心,3例PD患者在去世前11~16年前曾接受流产人胚神经移植,尸检显示,1例患者移植物包含数目众多的TH免疫反应神经元((14,400~27,600个/注射道),细胞形态典型,密集来自移植物的TH阳性纤维网支配宿主壳核[8,9]。
成功进行PD细胞学治疗的技术关键:①移植细胞必须具备表达、合成和释放DA的完整机制,具有成熟中脑DA神经元的形态和电生理性质;②植入后DA神经元数目多少是症状缓解的一个重要因素,每侧壳核中植入的DA神经元应大于100,000个。每例患者一次需要6~8个胚胎,以保证来自A9区DA神经元的数量;③移植的DA神经元应在大部分纹状体中重新建立密布、有功能释放的DA终端网络;④移植的神经元必须功能性地整合到宿主基底神经节-丘脑-皮层神经元通路中去;⑤在临床前PD动物模型中,必须测试这些细胞功能,包括药物引起的行为和自发运动行为;⑥移植后神经元能长期存活,例如数年;⑦不形成肿瘤,分化后的神经元或胶质细胞不进一步破坏黑质-纹状体环路。
移植作用机制:① 移植恢复了患者纹状体中多巴胺释放:细胞移植后10年的1名症状明显改善已经停用L-dopa治疗的患者,测定其DA释放情况,11C-雷氯必利(raclopride)结合受体,用PET测定内源性DA占领D2受体程度,发现在植入VM壳核中,基础和苯丙胺引起DA释放以及氟多巴的摄入均正常,与患者临床所见一致。②移植恢复了与运动有关的额叶皮质激活:双侧细胞移植的4名患者测定局部脑血流发现,术前运动区有小部分激活,而背侧前额叶无明显激活。植入后6.5个月激活状况还没有明显改善,而植入18.3个月时,运动区和背侧前额叶都有明显激活。
1.2 来源于动物胚胎的中脑组织和细胞
Schumacher等[10]将胚胎27天的猪胚胎腹侧中脑细胞单侧移植入12例PD患者的豆状核和尾状核中,同时给予免疫抑制剂治疗。随访12个月,患者耐受良好,未见明显副作用,没有细菌和猪的内源性病毒感染,MRI显示壳核和尾状核针道附近移植区,没有或微小水肿,无占位效应,证明该法安全。在关期,总的UPDRS评分与移植前基线相比有19%改善,其中3例患者超过30%。有1例临床效果显著的患者在移植后7个半月意外死于肺栓塞。脑尸检发现,猪多巴胺能神经元存活良好,与宿主已形成突触联接。抗免疫排斥是异种移植临床实践中,首先需要攻克的一个重要课题[11]。
2. 视网膜色素上皮细胞移植
视网膜色素上皮细胞(retinal pigment epithelial,RPE)是近年来发展前景良好的新型供体,可产生左旋多巴,从尸检的人眼组织中分离出来,进行体外培养,然后附着在微载体上植入脑内。实验证实,能改善啮齿类动物和非人类灵长类动物帕金森病模型的运动障碍。美国一项临床开放性试验研究,将人胚RPE细胞用明胶微载体包裹,立体定向移植入6例H&Y III/IV期PD患者的纹状体,细胞数量每例大约325000个。治疗过程未应用免疫抑制剂。主要观察指标:处于“关”状态(前一天晚上至少12h未服用抗帕金森病药物)帕金森病患者从基线至12个月时的统一帕金森病评定量表(UPDRS)中的运动功能亚评分变化情况。结果显示,安全性及耐受性良好。在术后6、9、12个月复查,“关”期UPDRS平均运动分依次改善33%(n = 6)、42%(n = 6)、48%(n = 3)。随后又报道患者的分数改善、日常生活、生活质量和运动波动性方面的提高持续至24个月,没有观察到“关”期异动症。基于上述结果,他们目前正在进行随机、双盲、安慰剂对照的研究[12,13]。
3. 交感神经节神经元和颈动脉体球细胞移植
作为DA分泌替代类型细胞,自体或胎儿肾上腺髓质细胞曾最早尝试用于临床,但由于其存活率低,现已被淘汰。日本一项研究认为,移植的交感神经元通过转化外源性L-dopa,产生和储存DA,而发挥治疗作用。他们用内镜切取PD患者自体的胸交感干,将获得的交感神经元移植到单侧尾状核头部和壳核。4例患者术后1年观察提示,能减少“关”状态的时间[14]。
鉴于颈动脉体球细胞高表达DA能,且分泌胶质细胞源性神经营养因子,西班牙研究者近年完成一项I~II期临床研究,评价自体球细胞纹状体内移植对PD的治疗可行性。选取13例晚期PD患者,双侧细胞植入。术前和术后1~3年随访。结果12例获随访者中10例病情改善,改善最明显的时期在移植细胞后的6~12个月(改善程度为5%~74% ),在6个月时,平均改善度为23%。6例患者完成3年长期随访,其中3例保持改善(程度15%~48%)。“关”期移动症未出现。运动改善与所取颈动脉体的组织完整性和病情严重程度密切相关[15]。
虽然以上自体移植解决了异体移植的一些伦理上的争议,但应用价值仍有限,因其切去了部分交感神经节和颈动脉体,可能产生一些副作用,故临床应用将大大受到限制。
4. 干细胞及其他细胞移植
干细胞包括胚胎干细胞、神经干/祖细胞、嗅粘膜干细胞以及间充质细胞治疗,为干细胞移植治疗PD提供了一个新方向。各类干细胞除了分化成能产生DA类型的细胞外,其他分化类型细胞所产生的神经营养因子和神经生长因子,也是其发挥治疗PD的作用机制[16,17]。
最近河北医科大学第一医院报道了自体骨髓基质细胞经蛛网膜下腔移植对帕金森叠加综合征的治疗效果,发现能改善帕金森叠加综合征患者的临床症状,在共济运动、言语及吞咽功能方面尤为突出。选择7例帕金森叠加综合征患者,移植前1d皮下注射重组人粒细胞集落刺激因子进行动员。取自体骨髓,体外分离培养制成骨髓基质细胞悬液(细胞总数1×107),注入蛛网膜下腔。分别于移植前及移植后2个月,采用UPDRS量表(part I、II、III、IV分别评价心理活动、日常生活活动、运动神经特性、并发症的治疗)、国际共济失调量表(包括姿势步态、肢体共济失调、构音障碍、眼球运动障碍4项因子)、日常生活能力量表、简易智力量表对患者临床症状的变化进行评定。结果7例患者均完成12个月随访,其中自觉症状明显好转4例,移植后轻度好转或病情未进展2例,基本无效1例。与移植前比较,移植后2个月患者统一帕金森病评定量表总分、part I及part III分数均明显降低,part I分数无明显变化;国际共济失调量表总分及姿势步态、肢体共济失调、构音障碍3项因子分数均明显下降,眼球运动障碍因子分数无明显变化;日常生活能力量表分数明显增高;简易智力量表分数无明显变化[18]。其他如嗅鞘细胞脑内植入,对帕金森叠加综合征也有一定疗效[19]。
5. 免疫抑制剂的使用
异种移植后必须应用免疫抑制剂,但同种异体胚胎组织或细胞脑内移植是否需要免疫抑制剂尚存在争议。细胞制备技术不同,所引发宿主对移植物的免疫反应也不同;最近研究发现,在灵长类动物胚胎VM团块同种异体植入比细胞悬液诱发的胶质反应更强;尸检发现患者团块移植物可导致明确的免疫和小胶质细胞反应。虽然一些临床研究未使用免疫抑制剂,但有报道移植后使用6个月免疫抑制剂停药后,同期又出现临床症状恶化。相反,细胞悬液移植仅造成轻微受体免疫反应,这很可能是主要组织相容性I类复合物(major histocompatibility complex Class I,MHC-I)诱发,块状组织供体血管显著表达MHC-I;而细胞悬液移植物可更好的衍生宿主的血管新生过程[20]。
6. 展望
不同类型的细胞共移植优势互补,很可能提高PD细胞学神经修复的治疗效果。例如将嗅鞘细胞与胚胎中脑细胞联合植入,胶质细胞分泌的因子强有力支持神经元存活和轴突再生,而植入的神经元反过来,对嗅鞘细胞在宿主脑内的长期存活也起到关键促进作用。相信随着细胞研究的逐渐成熟及发展,供体来源的瓶颈有望解决,基于细胞移植的干预策略将成为PD临床治疗的重要选择。
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