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间充质干细胞(mesenchymal stem cell,MSC),是来源于胚胎早期中胚层的一类多能成体干细胞。绝大多数的中枢神经系统疾病,如颅脑创伤(traumatic brain injury,TBI),脊髓损伤、脑卒中、神经系统变性疾病,主要的发病原因或发病机理为神经细胞的变性、凋亡、损伤或死亡。神经细胞的及时、有效的补充对神经系统疾病的预防和治疗尤为重要。当前基础和临床研究均显示,MSC具有向神经系统细胞分化的潜能,可以向受损的神经组织中迁移、归巢、生存、增殖和向神经细胞分化成为神经样细胞,为TBI的治疗提供“种子细胞”,从而改善患者的神经系统功能,改善患者生存状态和预后。因MSC本身免疫原性极低,在神经系统可视为免疫豁免,因此其可作为一种理想的“种子细胞”干预TBI,提高患者的生存质量。脐带来源广、变废为宝,本研究所选择的MSC为人脐带间充质干细胞(human umbilical cord mesenchymal stem cells,hUC-MSCs)。本研究的目的是为了探讨hUC-MSCs移植治疗TBI的疗效、作用机制、安全性以及蛋白质组学变化情况,为hUC-MSCs临床治疗TBI提供理论支持和临床经验。本研究中将45只雄性SD大鼠随机分为3组:对照组、TBI模型组以及TBI干细胞治疗组,每组15只,利用电子大脑皮质挫伤撞击仪建立TBI大鼠模型,TBI干细胞治疗组大鼠经尾静脉给予0.1ml hUC-MSCs悬液和0.1ml生理盐水,对照组及TBI模型组给予0.2ml生理盐水,利用PCR、Western Blot、免疫组化以及ELISA检测,分别检测脑组织中和血清中白细胞介素-12(interleukin-12,IL-12)及超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)的表达情况,并进行比较,发现TBI干细胞治疗组脑组织中IL-12 mRNA和蛋白表达水平明显下调,SOD mRNA和蛋白表达水平明显上调,血清中IL-12浓度显著降低,免疫组化结果也证实了脑组织中SOD表达水平上调。为了验证hUC-MSCs移植治疗TBI的疗效、细胞移植方式和安全性,本研究通过回顾性分析原武警后勤学院附属医院神经重症科自2015年4月至2015年11月收治的24例重型TBI患者的临床资料,分为常规治疗组和hUC-MSCs治疗组,比较常规治疗组与hUC-MSCs治疗组患者性别、年龄、致伤原因等基本临床资料,比较两组患者入院时、伤后1个月及3个月GCS评分,比较两组患者住院时间及伤后6个月GOS评分,观察hUC-MSCs治疗组不良反应事件,发现hUC-MSCs治疗组在伤后3个月GCS评分、伤后6个月GOS评分以及住院时间均显著优于常规治疗组,移植治疗期间以及后期的随访过程中,无明显不良事件发生。为了更深层次探讨hUC-MSCs治疗急性TBI的分子机制,本研究采用数据非依赖采集技术进行数据采集,对经hUC-MSCs治疗前后的脑脊液进行生物信息学处理,经过严格的定量多肽以及子离子筛选,本实验共鉴定到722个蛋白,其中对633个蛋白进行了可靠的定量分析,筛选到hUC-MSCs治疗前后发生改变的42种差异蛋白,其中上调蛋白有29种,下调的蛋白有13种,主要包括白介素(IL-6、IL-12)、神经穿透素、过氧化物酶、神经生长因子等。对筛选到的差异蛋白进行GO分析、KEGG Pathway分析、蛋白质相互作用网络图分析以及聚类分析,发现这些差异蛋白的改变主要表现在对应激反应调节、免疫调节、轴突重塑以及血管重建方面。经本实验研究证明:hUC-MSCs移植后,通过下调IL-12,控制炎症反应;同时通过上调SOD,有效的抑制氧化应激反应,减少对受损脑组织的二次伤害;hUC-MSCs移植治疗重型TBI,可改善患者预后,缩短住院时间;多次、多途径、序贯式的hUC-MSCs移植治疗TBI是一种行之有效且安全性高的治疗方法;hUC-MSCs移植治疗TBI的作用机理可能为改善应激反应、进行免疫调节、改善机体微环境、促进轴突再生重塑以及血管再生重建;通过细胞替代治疗与“伪旁观者作用”共同发挥作用,在一定程度上修复损伤脑组织形态结构,同时通过旁分泌或自分泌作用分泌具有生物活性的物质,促进恢复神经系统功能。