临床医学论文-脑缺血后的神经发生及其调节.doc

1、 临床论文-脑缺血后神经发生及其调节【关键词】脑缺血；神经发生；传统的调节观点认为，成年哺乳动物的中枢神经系统(CNS)缺乏损伤后的自我修复能力。1992年以来，Reynolds等用无血清培养基从小鼠纹状体中分离出神经干细胞，并证明其可以分化为三种主要类型的中枢神经系统细胞，打破了这一观点。 Gage将NSC的生物学特性总结为:来源于神经组织，能生成神经组织；自我更新能力；不对称分裂可以产生新的细胞类型1 目前，已经认识到成年哺乳动物中枢神经系统中NSCs存在的主要脑区是侧脑室的脑室下区(SVZ)和齿状回(DG)的颗粒下层(SGL)。 在一定条件下，NSCs可以增殖分化为神经元和胶质细胞，参与

2、神经功能的修复过程，称为神经发生。 脑缺血是一种导致神经功能缺损的常见疾病。研究脑缺血后脑组织的病理生理变化以及自体NSC的反应和调节具有重要的临床意义。 1脑缺血后神经发生的位置1.1 SVZ在哺乳动物大脑发育过程中，直接来源于神经管的胚胎神经上皮细胞位于胚胎脑室腔表面，形成脑室带，脑室带部分细胞深入脑组织形成SVZ。 Doetsch等发现该区域主要有三种细胞类型:A型细胞:数量最多、迁移性最强的成神经细胞；B型细胞:即星形胶质细胞，在A型细胞外形成髓鞘；C型细胞:增殖最活跃的细胞2 Parent等应用5溴脱氧尿苷(BrdU)标记结合免疫组化方法的局灶性脑缺血模型，发现SVZ的神经干细胞在脑

3、缺血后10 21天显著增殖，成神经细胞呈链状延伸至梗死灶旁的纹状体。缺血35天后，新纹状体中的BrdU标记细胞分化成神经元，表明脑缺血促进了SVZ的神经发生3 1.2成年海马中的DG NSC位于SGL和齿状回颗粒细胞的最内层。 证实脑缺血后齿状回SGZ细胞出现明显的增殖反应。 Tanaka等人将携带绿色荧光蛋白(EGFP)的逆转录病毒注射到沙鼠的DG中，48小时后阻断双侧颈总动脉5分钟，建立短暂全脑缺血模型。他们发现，几乎所有的EGFP阳性细胞都存在于SGL，这些细胞增殖并迁移到颗粒细胞层(GCL)。用聚唾液酸神经细胞粘附分子(PSA NCAM)和双皮质素标记的生长神经元在30天后分化成成熟神

4、经元，表明脑缺血促进了DG区的神经发生4 1.3室管膜细胞、室管膜下细胞和脉络丛细胞Johansson利用DII将室管膜细胞分化为嗅球神经元，而体外培养的标记细胞可分裂发育为神经球，表明室管膜细胞为NSC 5 李等采用大鼠大脑中动脉闭塞模型，在脑缺血后第2、4、7、14、21、28天用BrdU标记室管膜细胞、室管膜下细胞和脉络丛细胞。MCAO后第2 28天，发现BrdU阳性细胞存在于室管膜细胞形成的小丘中，散在于脉络丛细胞中。约0.1% 3.5%表达神经元核抗原(Neun)，约8.6%表达胶质纤维酸性蛋白(GFAP)，表明脑缺血也促进室管膜、室管膜下和脉络丛的神经发生6 2脑缺血后神经发生的主

5、要形式2.1原位激活正常情况下，成年哺乳动物中枢神经系统的NSCs大多处于静止状态。 脑缺血可原位激活静止的NSCs增殖，进而迁移至损伤部位并分化。 张等在大鼠模型中发现，脑缺血2 14天后，同侧缺血区BrdU标记细胞数量明显增多，7天时达到高峰。脑缺血后14天，SVZ和嗅球内BrdU免疫反应细胞数量持续增加，缺血同侧SVZ内有大量PSA NCAM免疫反应细胞，提示局灶性脑缺血可诱导同侧SVZ细胞增殖分化7 2.2脑缺血异位激活不仅可以激活缺血区的NSCs，还可以激活偏远地区的NSCs，甚至可以使缺血灶周围的一些成熟细胞从细胞骨架的胚胎中恢复，重新表达胚胎神经上皮细胞的特性。 李等发现，后6

6、12小时，缺血灶中心的星形胶质细胞开始表达巢蛋白，随着时间的推移，缺血灶及周围区域的小胶质细胞和单核细胞也有巢蛋白表达，缺血后持续4周，缺血灶附近的部分神经元也呈巢蛋白阳性，因其具有成熟神经元和胶质细胞的特征，提示其为反向转化的神经干细胞，并非来自和DG6 Takasawa等利用永久性局灶性脑缺血模型研究了外侧半球DG区对神经前体细胞的反应，发现脑缺血后7天BrdU阳性细胞数量增加了6 7倍，其中80%以上的新生细胞表达Musasil，约10%的BrdU阳性细胞表达GFAP，提示脑缺血可刺激外侧半球神经前体细胞的增殖和分化，增加远处部位的神经发生8 3脑缺血后神经发生的调节3.1内源性神经营养

7、因子(NTF)和干细胞因子(SCF)脑缺血后，海马和皮质可表达碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、表皮生长因子(EGF)、脑源性神经营养因子(BDNF)等多种NTF。 Katomi等发现脑缺血后向脑室注射NGF可显著促进内源性NSCs的激活和增殖，进而迁移至海马并融入脑回路，从而改善神经功能缺损症状9 BFGF是一种具有多种生物活性的NTF，在脑缺血和创伤的自我修复中发挥重要作用。 林等证实脑缺血再灌注后海马bFGF mRNA在缺血后60 min开始增加，并持续2周。表达的时间规律与DG神经元发育基本一致10 金等报道脑缺血促进bFGF和SCF的合成，SCF受体CKIT在SV和的表达也增加。

8、可见脑缺血后bFGF和SCF水平的升高促进了脑内神经发生11 NTF的监管不是独立的，它们相互作用，相互影响。 除EGF和bFGF外，神经干细胞的增殖和分化也受多种神经营养因子的协同和拮抗作用的影响。 Scf作为NSC存活，也需要NGF、BDGF和NT23的共同作用。 3.2神经递质神经递质不仅介导神经元之间、神经元与效应物之间的信号传递，还参与神经干细胞的增殖和分化。 脑缺血和正常状态下，神经递质对神经干细胞的影响是不同的。 脑缺血时释放兴奋性谷氨酸，通过N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体使细胞去极化，从而引起与细胞增殖相关的基因转录和蛋白表达，最终导致细胞增殖。 在脑缺血的早期，低浓度

9、的谷氨酸促进NTF及其受体的表达，而后期谷氨酸的爆炸性增加导致神经毒性。 问题与展望脑缺血可以激活自体神经干细胞的增殖、迁移和分化，但增殖的神经干细胞数量有限，一些调节神经干细胞迁移、分化、存活、神经元修复和突触形成的因子不足，从而不能完成自我修复。 如何增加自体神经发生，如何诱导损伤区域的神经发生分化为神经元并在神经组织中整合，如何避免体内抑制神经发生的因素，如何防止新生神经元的凋亡等。都是值得深入研究的。 目前，中枢神经系统修复研究已经形成了两个重要的研究方向:试图控制中枢神经系统神经元存活和轴突生长的信号通路，改变中枢神经系统的内在生长能力；通过干预手段，为中枢神经系统受损神经元创造适宜

10、的生存环境，进一步激活其自身的神经干细胞和内源性修复机制。 如果能在体内促进自体神经干细胞的增殖、存活、迁移和分化，修复受损的神经细胞，将使脑缺血等各种脑损伤的修复成为可能，为神经干细胞的研究提供更广阔的应用前景。 参考文献 1 Gage FH。哺乳动物神经干细胞J.科学，2000，287 (5457): 1433-1438。2 Doetsch F，Caillei，Limda，等.脑室下区星形胶质细胞是成年哺乳动物脑中的神经干细胞J.细胞，1999，97(6):703-713。3，龚，等.大鼠局灶性卒中后前脑神经发生和纹状体神经元的替代J.人工神经网络，2002，52(6):802-813。4

11、Tanaka R，Yamashiro K，Mochizuki H，等.用改进的etroviral vector显示成人海马短暂全脑缺血后的神经发生J.中风，2004，35(6):1154-1459。5Johansson CB，Momma S，ClarkeDL等.成年哺乳动物中枢神经系统中神经干细胞的鉴定。细胞，1999，96:25-34。6李燕，陈军，陈.急性脑卒中大鼠室管膜下细胞和脉络丛细胞增殖与分化的研究J.神经科学杂志，2002，193(2):137-146。7张，张，张L，等.成年大鼠局灶性脑缺血后大脑皮质和室下区祖细胞的增殖和分化J.神经科学，2001，105(1):33- 41。8

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