胚胎中脑移植治疗帕金森病
引言:
脑内细胞植入策略是神经修复学研究的一个重要方面,在帕金森病的治疗中有广阔应用前景。近年来研究的细胞有多种,目前临床结果初步显示有一定效果的细胞类型包括中脑细胞、视网膜色素上皮细胞、交感神经细胞、颈动脉体球细胞、骨髓基质细胞和嗅鞘细胞等,值得深入探讨,本新技术系列漫谈就这一领域的研究近况作一介绍。
帕金森病脑内移植研究开始于20世纪80年代中期,中国、瑞典、墨西哥和英国研究者分别报道胚脑移植治疗帕金森病的临床尝试,近20多年来,人体试用过的细胞种类包括:
①自体组织如颈动脉体、肾上腺髓质、交感神经节神经元
②胚胎同种异体组织如胚胎中脑腹侧神经元
③异种移植物如猪中脑腹侧神经元、牛视网膜色素上皮细胞
④干细胞包括同种异体和自体移植。同种异体移植包括:在体外扩增和分化的胚胎神经前体细胞、胚胎干细胞;自体移植:内源性神经前体细胞、间充质细胞干细胞等。
来源于人胚胎中脑组织和细胞的开放试验显示,自6~9周龄流产人胚胎中脑获得的多巴胺(DA)能神经元可以在PD患者脑内存活,在纹状体内释放DA,扩展其突触到7mm,与宿主神经元建立传入、传出突触联系,改善症状(运动迟缓、僵直、震颤),效果最好病例可恢复工作;能提高对L-dopa反应,减少用量,部分患者甚至可停用药物。PET证实移植物长期存活(至少10年)并发挥功能,患者尸检也显示供体DA能细胞存活、纤维向外生长进入受体脑。
美国完成了两项大样本双盲安慰剂对照试验:Freed等]研究方案是2个胚胎VM组织团移植到1个壳核中,移植前细胞团块体外培养4周。术后12个月,年龄轻的患者神经功能改善较好。PET显示18F-dopa摄取增加,2例尸检显示数目不大的DA神经元存活。分析提示对移植反应好的患者,一般术前对L-dopa反应也好,且年龄较小。一些技术细节与大部分开放试验比较,存在差异:①人中脑供体组织在移植前体外培养1~4周,不同储存技术对细胞影响尚有待深入研究;②移植物没有离解,而是组织块,穿刺入路存在不同;③移植受体没有使用任何免疫抑制剂。
Olanow等研究方案:组织块取出后不培养,在体外48小时后即植入,患者术后接受6个月环孢素A免疫抑制剂治疗。分组:与既往报道有效临床研究相同的双侧移植到壳核每侧4个供体组、仅使用1个供体组和假手术组。术后6~9个月,2个移植组有功能改善趋势(特别是一侧接受4个供体者)。然后差异逐渐消失,在术后24个月无显著不同。结果初步提示,免疫反应影响移植物功能。但PET显示18F-dopa在两移植组均明显升高,虽然没有功能变化。4例患者后死于与手术无关疾病,尸检发现每侧移植区~DA神经元存活,其中接受每侧4个供体者,细胞存活数多。有升高的CD45免疫染色,提示在移植物周围存在免疫或慢性炎症反应。
效果差异可能原因,除了开放试验固有缺陷因素外,免疫抑制剂不同,移植物准备差异和患者选择都有可能。而移植物导致的“关”期运动障碍(仅有少数患者有较长久的临床治疗问题)、神经移植细胞中PD样病理改变值得重视,虽然现在一般认为运动障碍程度与移植后衍生的DA再控制或症状缓解程度无关,严重运动障碍不是移植DA神经元的特征,但这些现象出现,促使人们需要更谨慎深入地评价本项治疗。
最近两项研究则鼓舞人心,3例PD患者在去世前11~16年前曾接受流产人胚神经移植,尸检显示,1例患者移植物包含数目众多的TH免疫反应神经元(14,~27,个/注射道),细胞形态典型,密集来自移植物的TH阳性纤维网支配宿主壳核。
成功进行PD细胞学治疗的技术关键:
①移植细胞必须具备表达、合成和释放DA的完整机制,具有成熟中脑DA神经元的形态和电生理性质。
②植入后DA神经元数目多少是症状缓解的一个重要因素,每侧壳核中植入的DA神经元应大于,个。每例患者一次需要6~8个胚胎,以保证来自A9区DA神经元的数量。
③移植的DA神经元应在大部分纹状体中重新建立密布、有功能释放的DA终端网络。
④移植的神经元必须功能性地整合到宿主基底神经节-丘脑-皮层神经元通路中去。
⑤在临床前PD动物模型中,必须测试这些细胞功能,包括药物引起的行为和自发运动行为。
⑥移植后神经元能长期存活,例如数年。
⑦不形成肿瘤,分化后的神经元或胶质细胞不进一步破坏黑质-纹状体环路。
移植作用机制:
①移植恢复了患者纹状体中多巴胺释放:细胞移植后10年的1名症状明显改善已经停用L-dopa治疗的患者,测定其DA释放情况,11C-雷氯必利(raclopride)结合受体,用PET测定内源性DA占领D2受体程度,发现在植入VM壳核中,基础和苯丙胺引起DA释放以及氟多巴的摄入均正常,与患者临床所见一致。
②移植恢复了与运动有关的额叶皮质激活:双侧细胞移植的4名患者测定局部脑血流发现,术前运动区有小部分激活,而背侧前额叶无明显激活。植入后6.5个月激活状况还没有明显改善,而植入18.3个月时,运动区和背侧前额叶都有明显激活。
作者简介
陈琳,医院(医院)功能神经外科/修复神经外科副主任医师,清华大学神经外科学博士。“神经修复学”学科开创人之一。
专业特长:在神经外科一线工作23年。年开始在国内率先开展丘脑底核立体定向手术治疗帕金森病的实验研究。较早研究α-Synuclein蛋白、γ-氨基丁酸与帕金森病的发病机制,探索了帕金森病早期诊断、磁共振波谱分析、临床基因治疗、重复经颅磁刺激治疗、细胞移植、神经修复治疗。
主要从事:1.颅神经微血管减压术MVD(面肌痉挛、三叉神经痛、舌咽神经痛);2.神经修复功能神经外科手术(脑脊髓神经损伤功能重建、面瘫修复);3.帕金森病、梅杰综合征立体定向功能神经外科手术及综合神经修复。
清华大学医学伦理委员会委员
国际神经修复学会秘书长
中国医师协会神经修复学专业委员会常委
中国康复医学会脊柱脊髓专业委员会基础研究学组委员
医院学会神经损伤专家委员会常委
中国医促会神经损伤分会委员
中国生物材料学会神经修复材料分会理事会委员
中日神经外科联盟秘书长
全国科学技术名词神经外科(学)名词编写委员会委员
北京医师协会神经修复学专业专家委员会常委
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