1、神經(jīng)干細胞
從哺乳類動物腦組織分離的神經(jīng)干細胞,在
表皮生長因子和纖維細胞生長因子作用下,增殖形成的神經(jīng)球,不是純的干細胞簇,而是包括真正的干細胞、限制性前體細胞和分化細胞的雜合體。神經(jīng)干細胞的基因表達圖譜是前腦的基因圖譜,故一般情況下,神經(jīng)干細胞不能分化為前腦以外的其他腦區(qū)如中腦和小腦的神經(jīng)元。腦中風后,移植的神經(jīng)干細胞分化為前腦各種細胞如皮質(zhì)投射神經(jīng)元、中間神經(jīng)元和海馬錐體細胞。用逆行標記、突觸整合和動作電位實驗,證明移植細胞分化的神經(jīng)元與宿主神經(jīng)元整合。
移植的神經(jīng)干細胞分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞、少突膠質(zhì)細胞甚至血管內(nèi)皮細胞,提示神經(jīng)干細胞能部分代替腦中風后丟失的各種細胞。但是臨床前實驗的結果,報道差異很大。神經(jīng)干細胞移植后,動物的神經(jīng)功能恢復,但是腦梗塞體積的改變,各實驗組報道不一致。因此,移植的神經(jīng)干細胞除了部分細胞替代的作用外,其神經(jīng)保護和免疫調(diào)節(jié)的作用有助于神經(jīng)功能的恢復。干細胞移植促進神經(jīng)功能恢復的機制可能是:
(1)營養(yǎng)作用,神經(jīng)干細胞產(chǎn)生的神經(jīng)營養(yǎng)因子使功能失調(diào)的神經(jīng)元恢復正常,使受損神經(jīng)元存活;
(2)細胞替代,神經(jīng)干細胞分化為局部受損區(qū)域的神經(jīng)元,代替死亡的神經(jīng)元;
(3)促進突觸可塑性,促進宿主神經(jīng)元新突觸的產(chǎn)生或直接參與新環(huán)路的形成。
2、全能胚胎干細胞
包括多能干細胞,是全能干細胞可分化為各種類型的成體細胞。胚胎干細胞移植到人的腦內(nèi),其分化的神經(jīng)元整合宿主的神經(jīng)環(huán)路,形成功能性神經(jīng)元。移植后,胚胎干細胞細胞幾乎能分化為所有的細胞類型,故胚胎干細胞移植有產(chǎn)生畸胎瘤的風險。因此,胚胎干細胞移植時,必需確保胚胎干細胞為無未分化的多能干細胞。移植前需誘導胚胎干細胞向神經(jīng)細胞系分化。盡管有很多誘導胚胎干細胞向神經(jīng)細胞系分化的方法,但是沒有一種方法誘導分化的神經(jīng)細胞系的純度為100,都含有致畸胎瘤的未分化細胞。因此,在分化時或分化后,必須用抗生素篩選和熒光激活細胞篩選方法剔除殘存的致腫瘤的多能干細胞。
胚胎干細胞能分化為神經(jīng)干細胞難以分化的細胞,如多巴胺能神經(jīng)元和運動神經(jīng)元。腦中風后移植胚胎干細胞與神經(jīng)干細胞,其差別僅僅是胚胎干細胞分化為神經(jīng)元的比例略高些。胚胎干細胞分化的神經(jīng)元與中風后功能恢復之間的因果關系尚需證實。
3、骨髓細胞和臍帶血細胞
骨髓含有各種類型的細胞,細胞移植后,對缺血性腦損傷有益處。臍帶血富含骨髓里大部分各種前體細胞,具有多向分化的潛能。腦中風后移植骨骼基質(zhì)干細胞和臍帶血細胞,能增強血管再生和神經(jīng)再生,減小腦梗塞體積和促進神經(jīng)功能恢復。
骨骼基質(zhì)干細胞是實驗性腦中風被廣泛采用的移植細胞。多數(shù)實驗報道骨骼基質(zhì)干細胞移植后,骨骼基質(zhì)干細胞在動物體內(nèi)存活、向神經(jīng)元分化,動物的神經(jīng)功能恢復,但也有報道骨骼基質(zhì)干細胞移植后遭遇宿主的免疫排斥而死亡。腦內(nèi)移植后,骨骼基質(zhì)干細胞的存活率低。骨骼基質(zhì)干細胞移植后促進神經(jīng)功能恢復的機制與其分泌神經(jīng)營養(yǎng)因子有關。
盡管骨骼基質(zhì)干細胞移植后存活、分化存在爭議,但這沒有影響其臨床前實驗。
人的骨骼基質(zhì)干細胞在體外多次傳代后,有惡變的風險,并且免疫抑制劑增加了惡變的概率。因此,在臨床應用之前,必需評估其安全性。
MAPC源自于骨骼基質(zhì)干細胞,但MAPC較骨骼基質(zhì)干細胞有更大增殖潛能。MAPC能產(chǎn)生3個胚層來源的各種功能性細胞,包括成熟的神經(jīng)元。嚙齒類動物中風后,MAPC移植促進神經(jīng)功能恢復,但是體內(nèi)的神經(jīng)分化實驗尚未證實。