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《医学信息》成体神经干细胞的应用在法医学中的意义探究

摘要:多年来,人们一直认为成年哺乳动物的中枢神经系统缺少再生能力,即神经系统损伤后不能通过神经细胞增殖来替代丢失、缺损的神经元。然而在近年却有许多研究发现,哺乳动物无论在胚胎发育期还是在成年,其中枢神经系统内部都存在具有自我更新和多向分化能力的神经干细胞,在神经系统受到各种伤害时,这种细胞能被诱导分化为某种神经元来替代损伤的神经细胞,达到重建结构和功能的目的。这些结果为中枢神经系统的损伤修复研究带来了希望。神经再生业己成为医学自然科学领域研究的热点之一。


  关键词:神经细胞;增殖;干细胞


  随着神经管的发育,神经干细胞便被保留在脑室室管膜上皮以及室管膜下区(SubventriCularZ。ne,SVZ),这是主要的神经生发区之一。自从Reyn。lds和Weiss从成年鼠海马分离出了神经干细胞,之后的大量研究证明,在鼠前脑和室旁区以及有些被认为不可能存在神经细胞再生的区域,如脊髓、隔区也分离出了神经干细胞。在哺乳动物,不仅发育中的神经系统存在神经干细胞,成熟的神经系统也存在神经干细胞。一些神经干细胞专家通过3H示踪技术和逆转录病毒介导技术己经证实,成年哺乳动物包括人类的海马及室管膜下区都存在着神经干细胞或千细胞的前体细胞。由此可见成年动物中枢神经系统存在神经干细胞其实是一种普遍现象。有不少文献报道在中枢神经系统有所谓的神经干细胞,它们主要分布于脑室室管膜区、海马、纹状体、嗅球,以及发育中的大脑皮质,就连脊髓和小脑皮质外颗粒层也被报道存在神经干细胞。直到目前,各类相关的研究在胚胎、成年哺乳动物及人类中枢神经系统的大部分区域,包括大脑皮质、海马齿状回、室管膜下层、纹状体以及脊髓中央管室管膜区等均发现并业已证实有神经干细胞存在。目前可以肯定成年哺乳动物脑中有三个脑区:室管膜下层、海马的齿状回和嗅回具有神经干细胞。我们都知道海马是与学习、记忆等高级神经功能有密切关系的重要人脑结构,相关研究已经证实海马齿状回 (dentategyrus,DG)的颗粒下层 (:ubgranularZone,SGZ)和纹状体(striatum)不仅有而且是终生存在神经干细胞。海马组织是中枢神经系统内主要的神经干细胞聚集区,海马齿状回是神经干细胞的生发中心,成年海马的神经干细胞主要来源于海马齿状回的亚颗粒区及颗粒细胞最内层细胞。1998年Eriksson等证实成年人脑同样存在神经干细胞,使人们对神经系统再生的机制和神经系统疾病的治疗均有了新的认识。国内相关研究证实在胚胎时期,不同胎龄胎脑海马中均存在神经干细胞,神经干细胞位于海马多形细胞层、锥体细胞层、颗粒细胞层及分子层,而以其中的多形细胞层、锥体细胞层及颗粒细胞层中的干细胞数量最多。


  1、成体神经干细胞的应用


  就目前而言,成体脑中神经干细胞的发现已经为神经系统的发育研究,甚至是中枢神经系统疾病的治疗提供了新的线索、新的途径,神经干细胞专家认为它不仅可作为治疗药物的载体进行基因治疗,也可以作为药物干预的靶细胞,甚至可作为细胞移植的供体。神经干细胞作为基因治疗的载体细胞具有特殊的优点:它们可以在体外大量培养,可以与受体的脑组织形成结构和功能的整合;它们存活时间长,易于进行转基因操作并可携带多个外源基因和有高水平的表达;如取材于自体,还具有免疫耐受性及安全性等优点。经过多年以来对成体神经干细胞的研究和探索,目前领域内达成的基本共识是:成体神经干细胞在细胞替代疗法的研究和相关临床治疗方面确实具有极大的价值。简单的说,如果我们能将神经干细胞及时的移植到受损脑组织区域,那结果不仅可以补充替代受损的神经元,而且完全可以在一定的条件下,将某种外源性基因导入到神经组织,并使其在体内合理地表达。总之,我们已经看到,干细胞及其治疗技术正在快速发展,并逐步迈向成熟,这也就是说,人类将有能力合理、有效且安全地使用干细胞技术,为修复和代替受损人体组织提供全新的终极治疗方法,干细胞治疗时代正向我们走来。

  2、脑损伤与成体神经干细胞研究的法医学意义


  脑损伤是40岁以下病人最常见的死亡原因,创伤性脑损伤〔traumatiCbraininjury,TBI)后的并发症和后遗症也长期困扰病人,影响其生活质量。重型颅脑损伤后患者将出现明显的、长时间的意识障碍一昏迷,并有各种神经系统损害症状和体征出现,而患者必然会出现各种不同程度的人体功能障碍,甚至有些伤者因此致残或出现持续性植物状态。头部不仅是斗殴时打击的目标,也是交通事故、生产事故和生活中意外损伤的常见部位。颅脑损伤患者年龄覆盖各个阶段,是法医学鉴定工作中最常见的人体损伤类型,约占24%。如何合理有效利用神经干细胞技术来挽救患者生命,改善甚至恢复伤后感觉、运动躯体功能及认知、情感高级神经功能,己经成为临床医学包括法医学的关注、研究热点,这对于减轻伤者家属乃至社会的负担,对于提高伤者生存质量、恢复其家庭、社会职能具有现实意义。


  TBI的治疗涉及多个方面,除手术治疗外,目前主要集中在能够影响各种损伤因子的治疗方法上,其中药物治疗是TBI治疗的重要方面,脑保护剂的使用是关注的焦点。近年来,有许多颅脑创伤药物治疗研究的进展,如基因治疗、性激素和镁离子治疗、镇静剂和肌松药的应用、抗炎治疗和中枢神经系统用药等。但目前临床对TBI的治疗尚无特异性的方法,其治疗效果差。康复治疗是颅脑损伤患者改善伤后生存质量的重要临床手段。颅脑损伤后的康复治疗所要解决的功能障碍问题有肢体运动障碍、记忆缺失,人格改变、嗅觉缺失及脑损伤后综合征等,目前通过常规的康复治疗技术难以取得满意的疗效,究其原因,可以看到脑损伤往往使得正常神经组织缺失,某些情况下,因损伤而受损的的脑组织不可修复,将会作为局部病灶存在,这样的后果是不仅会使人脑各种高级功能受损缺失,也会导致反复发作的外伤性癫痈。


  我们己经充分地认识到,即使是成年的个体,脑部损伤或疾病后,也可以使用中枢神经干细胞对其进行有效的治疗、移植的神经千细胞不仅能够替代颅脑损伤后受损的中枢神经细胞,使其在结构上重构,也能使其在功能上逐步恢复,实践证实神经干细胞及其相关技术将在修复受损神经组织中发挥重要作用。

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