中藥誘導骨髓間充質干細胞分化為神經樣細胞的研究進展

車冠華 戴支凱

中藥誘導骨髓間充質干細胞分化為神經樣細胞的研究進展

車冠華 戴支凱

骨髓間充質干細胞是骨髓內的另一種干細胞，具有很強的增殖能力和可塑性，在體外能跨胚層分化，可定向分化為神經樣細胞。與胚胎干細胞和神經干細胞相比，具有取材方便，回植后不發生免疫排斥，易被外源基因轉染并能高效、穩定表達多種治療性外源基因等多種優勢，將為神經系統疾病的治療提供嶄新的思路，本文對近年來中藥誘導骨髓間充質干細胞向神經樣細胞分化的研究進展作一綜述。

中藥；骨髓間充質干細胞；神經樣細胞；細胞分化

干細胞是一類具有很強分化潛能和增殖能力的原始細胞，根據來源不同分為造血干細胞、神經干細、間充質干細胞等,其中間充質干細胞的來源廣泛,包括：骨髓、臍帶動脈血、脂肪組織等。骨髓間充質干細胞從實驗初步發現到應用于臨床疾病的治療不過半個世紀，1968年fridenstein等通過全骨髓培養法成功分離出骨髓間充質干細胞（bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs），首次證實了BMSCs在骨髓中的存在；之后的研究表明BMSCs主要參與造血干細胞的構成，為造血干細胞生存和分化提供微環境，然而最新的實驗證實這種細胞是由形態、增殖能力及分化潛能各不相同的不同亞型的異型性細胞構成，可分化為各個胚層的細胞，尤其可跨胚層分化為神經樣細胞。眾所周知，神經系統疾病嚴重影響人類生存質量，其中老年癡呆、帕金森病等的病因及其發病機制尚不清楚，能否通過誘導BMSCs分化為神經樣細胞移植治療神經系統疾病已引起醫學界的廣泛關注。本文對BMSCs分化為神經樣細胞的研究現狀及中藥在其中的作用作一綜述。

1 BMSCs 移植治療神經系統疾病

BMSCs的移植治療主要有顱內注射和經血管輸注2種途徑。以往研究顯示，移植的BMSCs是通過分化為神經樣細胞來改善動物的運動功能[1]，但是移植后分化形成的神經樣細胞只占很少一部分，同時有關BMSCs分化形成的神經樣細胞的功能也存在頗多爭議[2-3]。BMSCs治療神經系統疾病的機制有：（1）分泌營養因子細胞替代可能不是MSCs在體內發揮治療作用的主要途徑，而是通過自身或者刺激周圍宿主神經細胞分泌的營養因子修復損傷[4-5]；（2）生成血管MSCs通過Notch信號通路[6-7]分化為內皮細胞或動員內皮祖細胞參與血管生成[8-9]；（3）釋放激素增加腦梗死區腎上腺素的表達，引發神經干細胞的定向遷移[10]，進而通過神經干細胞擴增和分化發揮作用[8]；（4）抑制炎性反應MSCs可以通過分泌轉化生長因子β1（transforming growth factor-β，TGF-β1）來降低單核細胞趨化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1)的表達及由后者介導的CD 68+炎性細胞的浸潤[11]。

2 中藥誘導 BMSCs 分化為神經樣細胞

關于中藥誘導BMSCs分化為神經樣細胞的研究，從上個世紀末開始，在國內已逐步展開。

2.1 丹參 丹參具有心肌保護、降血脂、改善循環和改善記憶等的作用，臨床用于心腦血管疾病的治療。丹參水煎液[12]、丹參注射液[13]、香丹注射液[14]（復方丹參液）、丹參酮IIA[15]、丹參素[16]和隱丹參酮[17]等能在體外誘導BMSCs分化為神經元樣細胞，該細胞在高鉀刺激下發生去極化，具有存活時間長等特點。丹參注射液在10 ml/L濃度時誘導分化作用最顯著[18]，丹參酮ⅡA誘導BMSCs分化為神經元樣細胞的效率高于丹參素（75.6%＞53.2%）[15-16]。堿性成纖維生長因子 (basic broblast growth factor，bFGF)和丹參注射液單獨應用和聯合應用時均可誘導BMSCs形成神經元樣細胞[18-20]，且聯合應用形成的神經元樣細胞在體外存活時間比二者單獨應用時明顯要長[20]。丹參誘導BMSCs分化為神經元樣細胞可能與mash-1和ngn-1這2種基因的表達上調[21-22]、抑制鋅指蛋白（Zfp 521）的表達有關[23]。

2.2 黃芪類 黃芪具有擴張血管，、抗自由基損傷等藥理作用，臨床應用廣泛。黃芪能促進其誘導分化的神經樣細胞的成熟[24]，黃芪先誘導BMSCs形成神經干細胞再分化為神經樣細胞[25]。然而，黃芩苷誘導后GFAP卻為陰性[26]，推測其與刺五加注射液類似[27-29]可能與抑制NF-κB(核因子κB)的活化有關[27-28]，后者以0.3～0.4 mg/mL時誘導效果最佳[30]；黃芪注射液總體表現為濃度和時間雙重依耐性，且GFAP陽性表達[31]，提示黃芪與黃芪注射液的差別，可能是由于藥物的濃度及作用時間的差異引起[24]黃芪誘導3 h后的大部分BMSCs先后轉變為相互間形成網絡結構的神經樣細胞，神經前體細胞的中間絲蛋白（Nestin）和神經元烯醇化酶（NSE）、膠原纖維酸性蛋白（GFAP）[25],量PCR法在基因水平上進一步驗證了NSE基因的轉錄[32]。

2.3 多糖類 地黃多糖和枸杞多糖抗氧化作用強，能促進血管內皮細胞增殖，對骨髓有保護作用。有意思的現象是地黃多糖誘導形成的nestin和NSE的陽性率均高于陽性對照組（57%＞28%；72%＞29%），但是GFAP的陽性率卻低于對照組（20%＜40%），說明其主要向神經元樣細胞分化[33]；枸杞多糖[36]和地黃多糖作用類似，與骨形態發生蛋白4（Bone morphogenetic protein4，BMP4）的上調表達[34]和Notch通路的抑制相關[35]。

2.4 苷類 紅景天苷與維甲酸均能誘導BMSCs向神經元樣細胞分化[37-38]，且紅景天苷的誘導作用優于維甲酸；實時PCR檢測發現紅景天苷能促進Wnt/β-catenin信號通路中關鍵信號分子Wnt 3a、Ax-in 2、Lrp 6和Gsk-3 βmRNA的表達，Westernblot結果表明,誘導過程中β-catenin蛋白的表達明顯上調，推測誘導分化與Wnt/β-catenin信號通路[39]有關；IP3介導的鈣離子通道在整個誘導分化中也發揮重要作用[40]，鄔等[41]證實經人參皂苷Rg誘導后分化為神經元樣細胞的第三代大鼠BMSCs表達高水平的NGF，解決了NGF不能通過血腦屏障的缺點；人參皂苷[42]和三七總皂苷[43-44]通過激活胞內SOD或各自本身就有SOD樣作用誘導BMSCs的神經樣分化。

2.5 銀杏內酯 蘇等證實了銀杏內酯（GB）可誘導BMSCs向神經樣細胞分化[45]，且誘導后形成的神經樣細胞具有基本的電生理功能[46-47]。

2.6 鹿茸多肽 鹿茸多肽在誘導BMSCs神經樣分化作用[48]的同時，還可減輕炎癥反應，促進運動功能的恢復[49]，通過抑制caspase-3的表達減少凋亡，發揮保護作用[50]。

2.7 川芎嗪 可通過血腦屏障,有改善腦部微循環作用，主要誘導BMSCs分化為神經元樣細胞，而不是神經膠質樣細胞[51]，與麝香類似，誘導作用均為雙向性[52-54]，即早期有促進作用，晚期為抑制作用。

2.8 白藜蘆醇 白藜蘆醇對老年癡呆癥有很好的預防作用，可在體外誘導BMSCs分化為神經元樣細胞[55]，與shh信號通路[56]和Nrf 2的活化有關[55]。

3 結語

伴隨著對BMSCs的深入認識，給人類在治療神經系統疾病方面提供了一種新的思路。不難發現多種中藥雖然已被證實有誘導BMSCs分化為神經樣細胞的作用，但大都處于形態學的初級研究，更深層次的誘導機制和誘導后突觸的形成，遞質釋放通道，動作電位的形成以及相應的離子基礎（Na+/K+/Ca2+等）很少有人涉及，這也是最關鍵環節的缺失，不利于中藥更高層次的推廣。因此，研究的側重點必須改變。西方多采用的化學誘導劑的毒性大、不適用體內用藥，而傳統中藥則有著其無可比擬的優勢，來源豐富、物美價廉、性質多溫和，更有豐富的中醫理論作為其實驗研究的指導，體內用藥已有數千年歷史，有較高的基礎研究和臨床應用價值，必定會更好的輔助BMSCs在神經系統疾病中的應用。

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The bone marrow mesenchymal stem cells （BMSCs）is another kind of stem cells in the bone marrow which has a strong ability of proliferation and modification,multi-differentiation including neuron-like cell in vitro and also has a richful preponderance compared with embryonic stem cells and neural stem cells,such as we can obtain it easily in an artificial mechanical way from Rats which also presents immunological rejection scarcely when have a self-transplantation experiment and an advantage of stable expression efficiently when being transfected by exogenous gene toillessly.No doubt,it will bring us a spick-and-span way in therapeution of nervous system injuried diseases.The article shows us a research progress of induced differentiation of BMSCs to neural cell with Chinese traditional medicine in recent years.

Chinese traditional medicine;Bone marrow mesenchymal stem cells（BMSCs）;Neural cells;Cell differentiation

10.3969/j.issn.1009-4393.2015.8.007

廣西 541004 桂林醫學院2012級研究生 （車冠華） 桂林醫學院藥理教研室（戴支凱）

戴支凱 E-mail:dzhk 110@163.com