脑缺血后内源性激活神经干细胞的机制研究

【关键词】  脑缺血；神经发生；调节
    脑缺血再灌注损伤发生、的机制的研究，一直是近年来神经的研究热点。脑缺血后，神经细胞由于缺血、缺氧，细胞膜上的离子泵及细胞膜的通透性受到影响，造成神经细胞水肿、坏死。脑内的神经干细胞（ｎｅｕｒｏｎ　ｓｔｅｍ　ｃｅｌｌ，ＮＳＣ）在多种因素的作用下通过增殖、迁移、分化三个过程，可以填补和部分修复坏死的脑组织，使神经功能部分恢复，本文就脑缺血后激活内源性NSC机制作一综述。
　　１  脑缺血被激活的NSC
　　成年动物脑中神经细胞的再生发生在两个区域：其中一个位于侧脑室壁的脑室下层（ｓｕｂｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒ　ｚｏｎｅ，ＳＶＺ），该区可产生新的内源性神经元，并沿嘴侧迁移路径（ｒｏｓｔｒａｌｍｉｇｒａｔｏｒｙ　ｓｔｒｅａｍ，　ＲＭＳ）迁移至嗅球（ｏｌｆａｃｔｏｒｙ　ｂｕｌｂ，　ＯＢ）；另一区域为海马齿状回（ｄｅｎｔａｔｅ　ｇｙｒｕｓ，ＤＧ）的颗粒下层（ｓｕｂｇｒａｎｕｌａｚｏｎｅ，ＳＧＺ），ＳＧＺ的干细胞可发育形成新的颗粒细胞［１］。脑缺血可激活ＳＶＺ及ＳＧＺ内的MC。Ｊｉｎ等以Ｂｒｄｕ标记（５－溴脱氧尿苷，是脱氧尿苷的拟似物，在有丝分裂的Ｓ期，整合入ＤＮＡ，故Ｂｒｄｕ阳性细胞表示新生成的ＮＳＣ）结合免疫、组织化学方法观察脑缺血对ＳＶＺ的ＮＳＣ增殖和分化的影响，结果发现脑缺血后双侧大脑半球ＳＶＺ和ＳＧＺ的ＮＳＣ增殖最为明显［２］。这表明内源性ＮＳＣ具有修复神经功能缺损的能力。Ｋｅｅ等采用局灶脑缺血模型，１周后发现ＤＧ的Ｂｒｄｕ阳性细胞数较对照组增加２～３倍，２周后６０％的增殖细胞分化为幼稚神经元，５周后６０％的幼稚神经元发育成熟［３］。这表明内源性ＮＳＣ具有修复神经功能缺损的能力。
　　２  脑缺血后神经再生的过程
　　脑缺血后神经再生可分为增殖、迁移、分化三个阶段。Ｉｗａｉ等用沙土鼠制作脑缺血模型，以Ｂｒｄｕ，唾液酸?神经细胞黏附分子，神经核抗原和胶质纤维蛋白分别作为神经细胞增殖、迁延、分化的标志。结果显示，脑缺血后首先激活ＳＧＺ和ＳＶＺ的ＮＳＣ，促进其发生增殖并在再灌注后１０ｄ其增殖达到高峰；然后是增殖细胞的迁移，ＳＶＺ增殖的ＮＳＣ在唾液酸?神经细胞黏附分子的作用下经ＲＭＳ迁移至ＯＢ，而ＳＧＺ增殖的细胞则迁移至颗粒细胞层；最后，增殖细胞发生分化。ＳＶＺ的ＮＳＣ迁移至嗅球后分化成为神经元，并不断发育成熟，参与嗅神经再生，而ＳＧＺ的ＮＳＣ迁移至颗粒细胞层后向神经元分化，新生神经元参与海马神经元的再生。这三个过程约需要２个月［４］。
　　３  脑缺血后内源性神经元激活的机制
　　各种细胞因子，黏附分子都能影响ＮＳＣ的增殖、迁移和分化，脑缺血后ＮＳＣ的活化与多种因素有关［５］。
　　３.１  兴奋性氨基酸 
　　兴奋性氨基酸是脑缺血病理生理过程中重要的毒物，而ＮＭＤＡ受体（Ｎ?甲基Ｄ?天门冬氨酸受体）拮抗剂可减少脑梗死的体积。王细林等将大鼠采用传统线栓法做成大脑中动脉缺血再灌注模型，实验组大鼠腹腔注射ＭＫ８０１（ＮＭＤＡ受体拮抗剂），通过免疫组织化学技术标记大鼠ＳＧＺ、ＳＶＺ及梗死皮质周边区，注射后第３　ｄ、７　ｄ、１１　ｄ、１８　ｄ检测Ｂｒｄｕ阳性细胞数，实验组在１１　ｄ、１８　ｄ，ＳＧＺ、ＳＶＺ及梗死灶周边较对照组明显增多，显示在ＭＫ８０１的作用下，有较多的ＮＳＣ分化成前体细胞，即表达中间丝蛋白的细胞［６］。Ｃｏｕｌｄ等通过对大鼠的研究认为ＭＫ８０１可增加大鼠海马齿状回胸腺嘧啶核苷的合成而促进海马神经发生［７］。在脑缺血中，ＮＭＤＡ受体拮抗剂内源性激活ＮＳＣ机制不明，可能是因为：（１）脑缺血后，　ＮＭＤＡ受体拮抗剂通过抑制兴奋性氨基酸毒性，促进ＮＳＣ增殖，且降低Ｃａ２+浓度，维持Ｃａ２+的体内平衡，刺激ｂｃｌ?２２，抑制细胞凋亡，使ＮＳＣ顺利通过有丝分裂增殖分化，而不至于凋亡夭折；（２）脑缺血后，　ＮＭＤＡ受体拮抗剂可调节表皮生长因子（ＥＧＦ）、碱性成纤维细胞生长因子（ｂＦＧＦ），尤其使海马区ｂＦＧＦ　ｍＲＮＡ，ＢＤＧＦ　ｍＲＮＡ的表达增高，而脑源性神经生长因子可促进ＥＧＦ敏感的ＮＳＣ前体细胞向神经元方向分化，ＮＭＤＡ受体拮抗剂通过改变脑内微环境而内源性激活ＮＳＣ增殖、分化。但Ａｒｖｉｄｓｓｏｎ等发现ＭＫ８０１可以完全阻断局灶脑缺血后ＮＳＣ的增殖，其机制可能是因为其抑制了某些生长因子的表达［８］。另外兴奋性氨基酸对正常状态下与脑缺血时的ＮＳＣ的作用不同，正常沙土鼠应用ＭＫ８０１将促进海马齿状回ＮＳＣ增殖，而对脑缺血的ＮＳＣ却具有抑制其增殖的作用。兴奋性氨基酸受体拮抗剂对脑缺血后ＮＳＣ增殖究竟是促进还是抑制，还有待进一步研究。
　　３.２  碱性成纤维细胞生长因子（ｂＦＧＦ） 
　　ｂＦＧＦ具有促进有丝分裂、趋化、诱导分化的作用。正常情况下，ｂＦＧＦ以微量分布于大脑、垂体、下丘脑等处，海马皮层、中脑、纹状体和小脑的神经元细胞内存在其受体［９］。脑缺血后，早期可观察到ｂＦＧＦ的表达增加，其促进ＮＳＣ的增殖和分化，机制可能与下列因素有关：（１）诱导、促进神经元前体细胞细胞核有丝分裂增加：实验发现大鼠皮下注射ｂＦＧＦ后，ＳＧＺ、ＳＶＺ　［３Ｈ］胸腺嘧啶的合成增加２０％～８０％，提示ｂＦＧＦ增加细胞核ＤＮＡ合成，从而促进细胞增殖，脑室内注射ｂＦＧＦ也表现出同样的结果；（２）对抗兴奋性氨基酸的毒性，抑制ＮＭＤＡＲ的激活；（３）调节钙调蛋白基因，血小板凝血酶敏感蛋白（ＴＳＰ１）基因，特异性成骨细胞因子２（ＯＳＦ２）基因和细胞因子诱导核蛋白的表达。钙调蛋白参与调节神经细胞多种细胞分化的进程，ＴＳＰ１基因、ＯＳＦ２基因和细胞因子诱导的核蛋白均参与神经元增殖分化再生的过程。
　　３.３  表皮生长因子（ＥＧＦ） 
 
　　ＥＧＦ反应性ＮＳＣ存在于成年期ＳＶＺ内，外源性ＥＧＦ可直接促进其增殖和分裂。佘剑等观察到脑皮质梗死后２４～４８ｈ脑室内注入外源性ＥＧＦ，梗死灶同侧ＳＶＺ内ＮＳＣ显著增殖［１０］。而ＭＡＰ２阳性神经元并无增多反映出ＥＧＦ并不能或极少促进从ＳＶＺ迁移的ＮＳＣ向神经元分化，不能有效重建神经元功能，而仅能通过刺激星形胶质细胞增生加速梗死灶恢复。
　　３.４  转化生长因子（ＴＧＦ） 
　　Ｆａｌｌｏｎ等把ＴＧＦ注射到健康大鼠脑内，几天后发现ＳＶＺ的ＮＳＣ增殖。将ＴＧＦ注射到黑质?纹状体损伤的大鼠脑内，发现ＳＶＺ迁移到损害区，并分化为多巴胺能神经元［１１］。
　　３.５  促红细胞生成素（ＥＰＯ） 
　　脑缺血后缺氧可诱导ＥＰＯ升高，ＥＰＯ受体在ＳＶＺ区存在表达，向大鼠脑室内注射ＥＰＯ可促使ＳＶＺ区迁移到嗅球的细胞增多，而ＥＰＯ抗体则减少上述迁移的细胞数量。王淑丽等用ｒｈＥＰＯ中风大鼠，显著提高了神经功能的恢复。
　　研究发现ｒｈＥＰＯ治疗增加了脑血管内皮细胞生长因子（ＶＥＧＦ）和脑源性神经营养因子（ＢＤＮＦ）的水平［１２］。
　　３.６  炎症和凋亡对神经再生的影响 
　　炎症机制对缺血后神经元的再生也有促进作用，乙酰水杨酸可以减少脑缺血后ＮＳＣ的增殖。Ｅｋｄｌａｈｌ等发现，应用胱冬酶通路抑制剂可降低齿状回凋亡的发生，同时可增加该区增殖细胞的数量［１３］。
　　４  问题与展望
　　脑缺血后激活ＳＶＺ及ＳＧＺ内的ＮＳＣ通过增殖、迁移和分化等３个阶段，出现在梗死灶周围，但大部分最终转变为星型胶质细胞，仅小部分转变为神经元，因此对修复神经元无实际意义。所以内源性ＮＳＣ并不能完全修复脑缺血后神经功能的损伤。进一步弄清ＮＳＣ向神经元分化和实现脑缺血后内源性神经元增殖修复受损脑组织的机制，对脑缺血后引起的各种疾病有着极其重要的意义。
【】
  　　［１］刘尊敬，刘运海．缺血性脑损伤神经再生相关研究［Ｊ］．卒中与神经疾病，２００４，１１（６）：３９９－３４０．

　　［２］Ｊｉｎ　Ｋ，Ｍｉｎａｍｉ　Ｍ，Ｌａｎ　ＪＱ，ｅｔ　ａｌ．Ｎｅｕｒｏｇｅｎｅｓｉｓ　ｉｎ　ｄｅｎｔａｔｅ　ｓｕｂｇｒａｎｕｌａｒ　ｚｏｎｅ　ａｎｄ　ｒｏｓｔｒａｌ　ｓｕｂｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒ　ｚｏｎｅ　ａｆｔｅｒ　ｆｏｃａｌ　ｃｅｒｅｂｒａｌ　ｉｓｃｈｅｍｉａ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒａｔ［Ｊ］．Ｐｒｏｃ　Ｎａｔｌ　Ａｃａｄ　Ｓｃｉ　ＵＳＡ，２００１，９８（８）：４７１０．

　　［３］Ｋｅｅ　ＮＪ　，Ｐｒｅｓｔｏｎ　Ｅ，ＷｏｊｔｏｕｉｃｚＪＭ．Ｅｎｈａｎｃｅｄ　ｎｅｕｒｏｇｅｎｅｓｉｓ　ａｆｔｅｒｔｒａｎｓｉｅｎｔ　ｇｌｏｂａｌ　ｉｓｃｈｅｍｉａ　ｉｎ　ｔｈｅｄｅｎｔａｔｅ　ｇｙｒｕｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒａｔ［Ｊ］．Ｅｘｐ　Ｂｒａｉｎ　Ｒｅｓ，２００１，１３６（３）：３１３－３２０．

　　［４］Ｉｗａｉ　Ｍ，Ｓａｔｏ　Ｋ，Ｋａｍａｄａ　Ｈ，ｅｔ　ａｌ．Ｔｅｍｐｏｒａｌ　ｐｒｏｆｉｌｅ　ｏｆ　ｓｔｅｍ　ｃｅｌｌｄｉｖｉｓｉｏｎ，ｍｉｇｒａｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ　ｆｒｏｍ　ｓｕｂｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒ　ｚｏｎｅ　ｔｏ　ｏｌｆａｃｔｏｒｙ　ｂｕｌｂ　ａｆｔｅｒ　ｔｒａｎｓｉｅｎｔ　ｆｏｒｅｂｒａｉｎ　ｉｓｃｈｅｍｉａ　ｉｎ　ｇｅｒｂｉｌｓ［Ｊ］．Ｊ　Ｃｅｒｅｂ　Ｂｌｏｏｄ　Ｆｌｏｗ　Ｍｅｔａｂ，２００３，２３（３）：３３１－３４１．

　　［５］黄艳君．脑缺血后的神经发生及其调节［Ｊ］．康复理论与实践，２００５，１１（５）：３５５－３５８．　

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　　［７］Ｇｏｕｌｄ　Ｅ，ＭｃＥｗｅｎ　ＢＳ，Ｃａｍｅｒｏｎ　ＨＡ，ｅｔ　ａｌ．Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｄｕｌｔ　ｎｅｕｒｏｇｅｎｅｓｉｓ　ｂｙ　ｅｘｃｉｔａｔｏｒｙ　ｉｎｐｕｔ　ａｎｄ　ＮＭＤＡ　ｒｅｃｅｐｔｏｒ　ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ　ｉｎｔｈｅ　ｄｅｎｔａｔｅ　ｇｙｒｕｓ［Ｊ］．Ｊ　Ｎｅｕｒｏｓｃｉ，２０００，１５（６）：４６８７－４６９２．

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　　［１１］Ｆａｌｌｏｎ　Ｊ，Ｒｅｉｄ　Ｓ　，Ｋｉｎｙａｍｕｒ　Ｄｅｔ　ａｌ．Ｉｎ　ｖｉｖｏ　ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｎｅｕｒａｌ　ｃｅｌｌｓ　ｉｎ　ａｄｕｌｔ　ｍａｍｍａｌｉａｎ　ｂｒａｉｎ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｎａｔｌ　Ｓｃｉ　ＵＳＡ，２０００，９７：１４６８６．

　　［１２］王淑丽．促红细胞生成素治疗卒中大鼠增强神经和血管生成并提高神经系统功能［Ｊ］．国外医学脑血管病分册，２００４，１２（８）：６３１．

　　［１３］Ｅｋｄｌａｈｌ　ＣＴ，Ｍｏｂａｐｅｌ　Ｐ，Ｍｉｙａｚａｋｉ　Ｈ　，　ｅｔ　ａｌ．Ｃａｐａｓｅ　ｉｎｈｉｂｉｔｏｒｓｉｎｃｒｅａｓｅ　ｓｈｏｒｔ?ｔｅｒｍ　ｓｕｒｖｉｖａｌ　ｏｆｐｒｏｇｅｎｉｔｏｒ?ｃｅｌｌ　ｐｒｏｇｅｎｙ　ｉｎ　ａｄｌｔ　ｒａｔ　ｄｅｎｔａｔｅ　ｇｙｒｕｓ　ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ　ｓｔａｔｕｓ，ｅｐｉｌｅｐｔｉｃｕｓ［Ｊ］．Ｅｕｒ　Ｊ　Ｎｅｕｒｏｓｃｉ，２００１，１４（６）：９３７－９４５