体外诱导骨髓间充质干细胞向神经细胞分化探究进展.doc

体外诱导骨髓间充质干细胞向神经细胞分化探究进展项正兵　吴晓牧 中图分类号：R392.4　文献标识码：A　文章编号：1672-1349(2007)07-0604-02 随着人类胚胎干细胞(embryonic stem cell，ESC)的使用，提出了许多伦理学上和病人特异性胚胎干细胞获得的困难性上的问题，选择成体干细胞作为细胞移植替代治疗变得非常现实。骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cell，BMSC)作为一种自体干细胞，具有很强的自我更新、增殖能力以及多向分化的潜能。BMSC在体外不同的诱导条件下可分化为骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞、肌腱、肌肉细胞、神经细胞等多种细胞。由于BMSC有取材方便、易于体外培养扩增、植入体内不易引起免疫排异反应、不存在伦理学争议等众多优点，且最近的研究表明BMSC在体内、外都能被诱导成神经元样细胞，且植入体内能改善神经功能缺损症状。因此，BMSC的研究越来越受到人们的关注。本文结合最新进展就体外诱导BMSC向神经元样细胞分化的方法及其可能的机制进行综述。 1　以抗氧化剂为基础的诱导方案 BMSC向神经元样细胞的分化，首先由Woodbury等报道，他们用抗氧化剂β-巯基乙醇(β-mercaptoethanoi，BME)或二甲基亚砜(dimethytsulfoxide，DMSO)／丁羟茴香醚(butylated hydroxyanisole，BHA)等体外诱导成年大鼠和人BMSC分化。发现BMSC呈现为神经元形态，同时表达神经元特异性烯醇化酶(neuron-specific enolase，NSE)、神经元核抗原(neuronal nuclear antigen，NeuN)和神经微丝M(neumfilament－M，NFM)等神经细胞标志物。5h后，被诱导的细胞表达神经干细胞标志物神经巢蛋白(Nestin)；6d后，Nestin表达消失，而TrkA(一种神经生长因子受体)则在5h至6d持续表达。这提示BMSC经诱导后先分化为神经干细胞而后逐渐向成熟的神经细胞转化。此后，这一诱导方法被广泛用于BMSC向神经元体外分化的研究。抗氧化剂诱导作用机制尚不清楚，研究证实，活性氧在细胞增殖分化过程中起到第二信使的作用，抗氧化剂是否通过改变BMSC内的氧化还原状态使其分化为神经细胞有待进一步研究。近年来在探讨抗氧化剂诱导BMSC体外分化机制时，有的研究发现，用DMSO和BHA等化学诱导剂使BMSC在1h内诱导分化为神经元样细胞，其实是由于细胞骨架结构肌动蛋白断裂、细胞收缩而产生的一种现象。Lu等也证明，在BME或DMSO／BHA诱导BMSC分化过程中，在不同时间点对镜下相同视野观察，形成的所谓神经元样细胞的突起是细胞延长部分收缩而成。化学诱导剂诱导神经元样细胞形成可能是化学物质产生的毒性使细胞收缩或细胞骨架变化的结果，并不能代表复杂的细胞分化进程。 2　以提高胞内cAMP为基础的诱导方案 Deng等联合应用异丁甲基黄嘌呤(isobutylmethylxanthine，IBMX)和双丁酰环腺苷酸(dibutyryl cvclicAMP，dbcAMP)提高BMSC胞内cAMP的含量，6d后，发现约25％的BMSC在形态上转变为神经样细胞。最近Long等用NEUROBASAL培养液诱导BMSC向神经细胞分化，即在dbcAMP和IBMX以提高胞内cAMP基础上加入新的细胞因子如脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)、人表皮生长因子(human epidermal growth factor，hEGF)和碱性成纤维生长因子(basic fibroblast growth factor，hFGF)。诱导6d，66％的细胞具有典型的神经细胞树突形态，免疫组化和反转录聚合酶链反应(RT-PCR)证实部分细胞表达早期的神经标记物(如Nestin和β微管蛋白Ⅲ)，也有细胞表达成熟神经细胞的标记物，如神经丝蛋白(neurofilament，NF)，NeuN，Tau，胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein，GFAP)。关于提高胞内camP浓度能促使BMSC向神经细胞的分化的机制，有人认为可能与cAMP能激活PICA或p38，ERK1/2等信号途径有关。最近Jori等认为除了胞内cAMP浓度的增加会激活经典的PKA途径从而影响BMSC向神经细胞的分化外，MEK-ERK信号等也和BMSC向神经细胞诱导分化有关。此外，cAMP还可引起POU家族转录因子Brn-3a表达的增加。Brn-3a在神经元的早期分化中起关键作用，它调控了NF，α-intexnextin等多种神经轴