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抑制星形胶质细胞增殖和瘢痕形成治疗脊髓损伤研究进展

发布时间:2014-10-20 09:50   浏览量:  次

  武亮 李建军 杜良杰 杨明亮

  (中国康复研究中心;北京博爱医院脊柱脊髓神经功能重建科; 首都医科大学康复医学院 100068 北京市)

  脊髓损伤(spinal cord injury,SCI )后小胶质细胞激活、星形胶质细胞(astrocytes,AS)增殖和胶质瘢痕的形成等[1]是阻碍损伤脊髓轴突有效再生和生长的主要因素。国内外学者先后利用药物治疗、体外诱导及基因技术等实验手段,调控AS中胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein,GFAP)的表达,抑制AS的过度增殖以及阻止瘢痕组织形成,取得了阶段性的成果。

  1 AS在脊髓损伤后的作用

  1.1 脊髓损伤后AS的激活有利于脊髓损伤修复方面的作用

  AS激活后,其分化的不同时期对脊髓损伤修复有起着不同的作用。AS在神经系统发育期主要是诱导神经细胞的迁移,发育成熟以后的AS主要是维持神经组织形态,同时其在提供神经生长因子、参与细胞间的通讯等方面也发挥重要作用[2]。活化增殖的胶质细胞以及形成的胶质瘢痕,与AS在激活和增殖过程中产生的细胞因子一起,可将脊髓损伤区与外界隔离,避免损伤区受到感染[3]。

  1.2 脊髓损伤后AS的激活不利于脊髓损伤修复方面的作用

  AS成熟以后,早期具有的多种有益功能逐渐消失,反而分泌有害因子,形成化学性胶质屏障,影响神经再生,阻碍轴突延长[4]。位于脊髓损伤界面内成熟的AS显示有抑制轴突生长的蛋白聚糖表达[5-7],并且在瘢痕组织的形成中起主要的作用[8]。胶质细胞过度增生和胶质瘢痕形成,导致机械性障碍,影响轴突的再生、延长和融合[9]。并且胶质瘢痕可以形成微血管套,压迫微血管,影响局部的血液供应[10]。此外,反应性AS还能产生大量的一氧化氮,通过对大分子特别是DNA的修饰产生毒性作用,可导致神经元发生迟发性坏死[11]。

  2 抑制AS增殖和瘢痕形成的实验方法

  2.1 药物抑制AS增殖和瘢痕形成的实验研究

  2.1.1 钙蛋白酶抑制剂阻止AS的激活

  钙蛋白酶抑制剂MDL-28170可以改善脊髓损伤的病理过程,抑制钙蛋白酶的激活,同时AS的活化被抑制,胶质瘢痕明显减少[12]。Ray等[13]发现Calpain特异性抑制剂E-64-d(1 mg/kg) 能显著地抑制Calpain的活性,反应性胶质增生的程度减轻。

  2.1.2 细胞周期素依赖的蛋白激酶(cyclin-dependent protein kinases,CDK)抑制剂olomoucine

  Olomoucine可以明显下调脊髓损伤组织中 cyclin A、cyclin B1、cyclin E和 PCNA的高表达,从而有效抑制AS细胞的增殖[14]。但是,olomoucine只能选择性地抑制cdk1、cdk2、cdk5和erk1,而对cdk6的抑制作用较弱,对cdk4则无抑制作用[15]。

  2.1.3 核心蛋白多糖decorin抑制活化AS的增殖和降解已形成的胶质瘢痕

  Decorin抑制病理性瘢痕的最主要机制之一是其抑制了转化生长因子-β(transforming growth factor,TGF-β)的作用,同时下调细胞Ⅰ、Ⅲ前胶原的 mRNA 表达,有效地抑制增生性瘢痕成纤维细胞的增殖 [16]。神经系统内的decorin能够调节细胞外胶原基质,促进轴突纤维结合蛋白粘附、SCs增殖和(或)不同神经细胞的存活[17]。

  2.2 移植衍生型限制性AS前体细胞调控AS的过度增殖和胶质瘢痕的形成

  衍生型限制性胶质细胞前体细胞(GRP-derived astrocytes,GDAs) 是限制性胶质细胞前体细胞(glial-restricted precursor,GRP)通过MBP4诱导产生的新型神经胶质细胞种类,GDAs移植治疗脊髓损伤较GRP移植具有更理想的功能,不仅具有类似于AS促进神经轴突再生和保护神经的的生理功能,而且能够有效诱导新生的AS成线性排列,为神经轴突再生和生长提供理想的通道,调控AS的过度增殖和胶质瘢痕的形成 [18]。

  2.3 体外基因干预调控AS中GFAP基因的表达

  通过在体外针对GFAP的目的基因,采取基因封闭[19]、基因敲除[20]和体外修饰等技术[21],调控GFAP的表达,从而抑制或延缓胶质瘢痕形成,为神经再生和功能重建创造良好的微环境。

  3 问题与展望

  目前,摆在我们面前有三个难点:①尽管我们发现很多神经生长因子,但单独使用一种神经生长因子时,起效时间都很慢;②神经细胞的再生非常缓慢,而损伤远端等不到修复结束就已经失去了功能;③在神经的修复过程中,有很多因素起阻碍作用,如瘢痕、各种因子,有些机制还不明确,需要研究。其中AS增殖和胶质瘢痕形成是影响轴突再生的一个重要方面。

  为了有效抑制AS增殖和胶质瘢痕形成,我们单独运用一种方法难以达到预想的效果。所以我们在治疗SCI时,要整体考虑AS的三种状态,在脊髓损伤的早期,采用联合抑制的方法,有效控制AS从静止态向活化态转化,避免AS达到增殖态。利用现有的实验方法,采用联合抑制的策略可能是我们今后研究的重点。

  参考文献:

  1. 樊沛,贺西京. 嗅鞘细胞移植治疗脊髓损伤应用进展.美中国际创伤杂[J].2007,6(2):54-57.

  2. Gimenez Y,Ribotta M,Menet V,et al.The role of astrocytes in axonal regeneration in the mammalian CNS[J].Prog Brain Res,2001,132:587-610.

  3. 李建明,初同伟.脊髓损伤后星形胶质细胞的病理变化及相关治疗措施进展.中国脊柱脊髓杂志,2007,17(8):632-634.

  4. Hobohm C,Gunther A,Grosche J,et al.Decompsition and long-lasting downregulation of extracellular matrix in perineuronal nets induced by focal cerebral ischemia in rats[J]. J Neurosci Ras,2005,80(4);539-548.

  5. Tang X,Davies JE,Davies SJ. Changes in distribution,cell associations,and protein expression levels of NG2,neurocan,phosphacan,brevican,versican V2,and tenascin-C during acute to chronic maturation of spinal cord scar tissue[J]. J Neurosci Res,2003,71:427-444.

  6. McKeon RJ,Schreiber RC,Rudge JS,Silver J.Reduction of neurite outgrowth in a model of glial scarring following CNS injury is correlated with the expression of inhibitory molecules on reactive astrocytes[J]. J Neurosci,1991, 11:3398-3411.

  7. McKeon RJ,Jurynec MJ,Buck CR.The chondroitin sulfate proteoglycans neurocan and phosphacan are expressed by reactive astrocytes in the chronic CNS glial scar[J]. J Neurosci,1999,19:10778-10788.

  8. Berry M,Maxwell WL,Logan A,Mathewson A,McConnell P,Ashhurst DE, Thomas GH.Deposition of scar tissue in the central nervous system[J]. Acta Neurochir Suppl (Wien),1983,32:31-53.

  9. Alonso G. NG2 proteoglycan-expressing cells of the adult rat brain: possible involvement in the formation of glial scar astrocytes following stab wound[J]. Glia,2005,49(3):318-338.

  10. West H,Richardson WD,Fruttiger M. Stabilization of the retinal vascular network by reciprocal feedback between blood vessels and astrocytes[J]. Development,2005,132,(8):1855-1862.

  11. Kozuka N,Itofusa R,Kudo Y,et al. Lipopolysaccharide and proinflammatory cytokines require different astrocytes states to induce nitric oxide production[J]. J Neurosci Res,2005,82(5):717-728.

  12. Hung KS,Hwang SL,Liang CL,et al. Calpain inhibitor hibits p35-p25-Cdk5 activation dcreases tau hyperphosphorylation,and improves neurological function after spinal cord hemisection in rats[J]. J Neuropathol Exp Neurol,2005,64(1):15-26.

  13. Swapan K. Ray, Denise D. , et al. Inhibition of calpain-mediated apoptosis by E-64 d-reduced immediate early gene (IEG) expression and reactive astrogliosis in the lesion and penumbra following spinal cord injury in rats[J]. Brain research , 2001,916(1-2):115-126.

  14. 田代实,王伟,等.细胞周期素依赖性激酶抑制剂 olomoucine对大鼠脊髓损伤后轴突再生微环境的影响及其意义. 中华医学杂志,2006,86(13):901-905.

  15. Krystof V,McNae IW,Walkinshaw MD,et al. Antiproliferactivity of olomoucineⅡ,a noval 2,6,9-trisubstituted purine cyclin-dependent Kinase inhibitor[J]. Cell Mol Life Sc,2005,62(15)1763-1771.

  16. Fukui N,FukudaA,KojimaK,et al.Suppression of fibrous adhesion by proteoglycan decorin [J]. J Orthop Res,2001,19(3):456-462.

  17. Hanemann CO,Kuhn G,Lie A,et al. Expression of decorin mRNA in the nervous system of rat[J]. J Histochem Cytochem,1993,41(9):1383-1391.

  18. Davies,et al.Astrocytes derived from glial-restricted precursors promote spinal cord repair[J]. J Biol,2006,5(3):7.

  19. 朱丹,王伟,等.CDK抑制剂olomoucine对星形胶质细胞增殖活化的影响.华中科技大学学报(医学版),2005,34(2):159.

  20. Menet V,Prieto M,Privat A,et al. Axonal plasticity and functional recovery after spinal cord injury in mice deficient in both glial fibrillary acidic protein and vimentin genes[J]. Proc Natl Acad Sci USA,2003,100(15):8999-9004.

  21. Pencalet P,Serguera C,Corti O,et al. Integration of genetically modified adult astrocytes into the lesioned rat spinal cord[J]. J Neurosci Res,2006,83(1): 61-67.

作者:管理员  来源:未知
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