中药干预对创伤性应激障碍大鼠海马区移植间充质干细胞的保护作用

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2013.01.022

中国组织工程研究 ›› 2013, Vol. 17 ›› Issue (1): 137-141.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2013.01.022

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中药干预对创伤性应激障碍大鼠海马区移植间充质干细胞的保护作用

富文俊¹，敖海清¹，曾蕾²，徐志伟¹

1 广州中医药大学基础医学院，广东省广州市 510006
2 广州中医药大学第一附属医院，广东省广州市 510405

收稿日期:2012-02-10 修回日期:2012-04-17 出版日期:2013-01-01 发布日期:2013-01-01
作者简介:富文俊☆，男，1981年生，山西省人，汉族，2009年广州中医药大学毕业，博士，讲师，主要从事中医诊断学的教学及情志致病机理的研究。fuqingzhu2006@163.com
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(81173144)；广州中医药大学创新基金项目(K0100071)；广东省普通高校重点实验室-中医病机与治法研究重点实验室开放课题(AAF108111A29)。

Protective effects of traditional Chinese medicine on mesenchymal stem cells transplanted into the hippocampus of rats with post-traumatic stress disorder

Fu Wen-jun¹, Ao Hai-qing¹, Zeng Lei², Xu Zhi-wei¹

1 School of Basic Medical Sciences, Guangzhou University of Traditional Chinese Medicine, Guangzhou 510006, Guangdong Province, China
2 First Affiliated Hospital of Guangzhou University of Traditional Chinese Medicine, Guangzhou 510405, Guangdong Province, China

Received:2012-02-10 Revised:2012-04-17 Online:2013-01-01 Published:2013-01-01
About author:Fu Wen-jun☆, M.D., Lecturer, School of Basic Medical Sciences, Guangzhou University of Traditional Chinese Medicine, Guangzhou 510006, Guangdong Province, China fuqingzhu2006@163.com
Supported by:
Supported by: the Natural Science Foundation of China, No.81173144*; Innovation Foundation Program of Guangzhou University of Traditional Chinese Medicine, No. K0100071*; a grant from Funds for Key Laboratory of Higher Education Institutes of Guangdong Province, No. AAF108111A29

摘要/Abstract

摘要：

背景：骨髓间充质干细胞移植修复损伤海马具有较高的研究潜力，但是目前移植后干细胞的成活率较低这一问题尚未得到有效解决。
目的：综述中药干预对创伤性应激障碍大鼠海马区移植间充质干细胞的保护作用。
方法：应用计算机检索2000年1月至2012年1月PubMed数据库相关文章，检索词为“mesenchymal stem cells，transplantation，survival，post-traumatic stress disorder (PTSD)，hippocampus”，并限定文章语言种类为English，同时检索2000年1月至2012年1月CNKI数据库相关文章，检索词为“间充质干细胞，移植，存活率，创伤后应激障碍，海马”，并限定文章语言种类为中文；共检索文献109篇。最终纳入符合标准的文献23篇。
结果与结论：创伤后应激障碍作为一种由生物、心理、社会等多种因素作用的复杂疾病，治疗是亟待解决的问题，中医药在此领域具有独特的优势。创伤后应激障碍所造成的海马损伤可以通过骨髓间充质干细胞移植进行修复，运用调肝方药逍遥散干预，预期可有效提高移植干细胞的存活率。

关键词: 干细胞, 干细胞综述, 创伤后应激障碍, 间充质干细胞, 移植, 海马, 国家自然科学基金

Abstract:

BACKGROUND: Transplantation of bone marrow mesenchymal stem cells shows great potential in repair of hippocampal injury. However, low survival rate of transplanted stem cells remains unsolved.
OBJECTIVE: To summarize the protective effects of traditional Chinese medicine on bone marrow mesenchymal stem cells transplanted in the hippocampus of rats with post-traumatic stress disorder.
METHODS: The databases of Pubmed, and CNKI were retrieved for papers published from January 2000 to January 2012 with key words “mesenchymal stem cells, transplantation, survival and post-traumatic stress disorder (PTSD), hippocampus” in English and Chinese. A total of 109 papers were retrieved. Among them, 23 papers were included in the final analysis.
RESULTS AND CONCLUSION: Post-traumatic stress disorder is a complex disease influenced by biological, psychological, social and other factors and remains unsolved in treatment. Traditional Chinese medicine exhibits a unique advantage in this research field. Hippocampal damage caused by post-traumatic stress disorder can be repaired by transplantation of bone marrow mesenchymal stem cells. Bone marrow mesenchymal stem cell transplantation combined with intervention of Xiaoyaosan, a traditional Chinese medicine, is expected to increase the survival rate of transplanted stem cells.

Key words: stem cells, stem cell review, post-trauma stress disorder, mesenchymal stem cells, transplantation, hippocampus, National Natural Science Foundation of China

中图分类号:

R318

富文俊，敖海清，曾蕾，徐志伟. 中药干预对创伤性应激障碍大鼠海马区移植间充质干细胞的保护作用[J]. 中国组织工程研究, 2013, 17(1): 137-141.

Fu Wen-jun, Ao Hai-qing, Zeng Lei, Xu Zhi-wei. Protective effects of traditional Chinese medicine on mesenchymal stem cells transplanted into the hippocampus of rats with post-traumatic stress disorder[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2013, 17(1): 137-141.

图/表（结果） 1

2.1 创伤性应激障碍对海马神经元的损伤创伤性应激障碍已经成为危害人类身心健康的常见疾病。但遗憾的是，与其他精神心理类疾病相似，由于其动物模型的建立、药物靶标确认、以及采用动物模型和药靶进行新药评价筛选均存在着滞后性，导致创伤性应激障碍病理生理机制、药物作用机制和药物筛选的研究开展较晚。目前，关于创伤性应激障碍准确的发病机制尚不完全清楚，但已有研究均表明其本质上是一种中枢神经系统的功能紊乱^[5]，主要包括下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴、单胺(5-羟色胺、去甲肾上腺素)、谷氨酸系统以及P11蛋白、一氧化氮合成酶、神经肽Y及胆囊收缩素等一些新型靶点的变化。结合整个应激性疾病的研究情况来看，目前研究比较一致地认为创伤性应激障碍可以造成患者大脑海马神经元的损伤^[6]，但是，这种损伤的信号传导途径，启动机制尚有待于深入研究。

海马(Hippocampus)其不仅是应激损伤的敏感区，而且还是HPA轴应激反应的高位调节中枢^[7]。应激发生时，HPA轴兴奋性提高，促肾上腺皮质激素释放激素分泌增多，引起糖皮质激素水平升高，从而动员储能，适应应激反应，若机体长期处于应激状态HPA轴功能持续亢进，高皮质酮/醇血症将对大脑海马神经元细胞造成严重损伤，继发引起海马神经元内N-甲基-D-天门冬氨酸受体过度激活及海马神经元内糖皮质激素受体表达减少或其活性降低，引起HPA轴负反馈减弱，而这将进一步加重高皮质酮/醇血症，形成一恶性循环^[8]。在应激反应中，海马不仅可抑制HPA轴的应激反应，而且可促进应激状态下亢进的HPA轴功能恢复到基础水平^[9]。应激增加海马神经元的凋亡，引起海马结构和功能的变化，参与创伤性应激障碍的发病。修复受损海马，研究其发生机制成为创伤性应激障碍疾病领域的重要问题。

2.2 从神经干细胞角度修复海马结构的分析海马是有神经再生能力的组织，啮鼠动物的海马齿状回亚颗粒细胞层存在神经干细胞，它可以不断的产生神经元，迁移至颗粒细胞层分化，伸出突触并表达神经标记蛋白。应激引起的高糖皮质激素水平抑制神经元的发生，降低齿状回产生新的颗粒细胞的能力，而各种条件的应激都会抑制海马颗粒细胞的形成，影响海马结构修复^[10-11]。

脑细胞有多种机制维持神经环路完整性和促进损伤后功能的恢复，除了和神经营养因子和细胞因子的产生，端粒末端转移酶基因组和修复蛋白的保护有关外，还涉及神经干细胞的迁移、增殖、分化。包括人在内的成年哺乳动物中，中枢神经系统的某些部位均存在神经干细胞，在慢性应激的条件下神经干细胞可以增殖，并且分化成神经元和胶质细胞^[12]，显示出中枢神经系统可能具有自我修复的潜能。

有研究表明无论是急性还是慢性应激都能明显抑制海马神经干细胞的增殖^[13]，减少新神经元的产生。神经干细胞的发育分化，迁移机制与细胞的成熟程度，细胞周围的环境以及细胞所在基质的状态、细胞间通讯有关。干细胞自身及临近或远隔部位其他细胞所分泌的细胞因子、黏附分子、激素、递质、细胞代谢产物等，均参与神经干细胞在体内的迁移调节。

根据这一推论，运用促进神经干细胞在体内迁移、增殖、分化的小分子药物或者是神经元保护剂，进而修复海马结构是否也可以用来治疗和预防创伤性应激障碍？或者直接定向移植神经干细胞以修复海马结构？或者以上两种思路结合，双管齐下，是否治疗和预防创伤性应激障碍效果更好？这为基础和临床开展防治创伤性应激障碍的研究带来了新思路。

2.3 为什么不直接进行神经干细胞移植神经干细胞的概念于1989年被首次提出，其是具有自我复制能力，并能够分化产生一种以上功能细胞的早期未分化细胞。围绕神经干细胞的生物学特性与分离培养，大量的基础研究工作取得了突破性进展。实验室中，研究者发现了神经干细胞的巨大潜能。还在实验室创造出的特殊环境中，从胚胎或者成体细胞中能够分化出神经干细胞，能够诱导发育成为神经细胞，移植进动物的身体，能够“长”出神经细胞，“修复”受损的神经细胞。这就是神经干细胞移植的理论基础，也就是说，把神经干细胞“种”进大脑，让它去需要的地方“修修补补”是有可能的，这也是主张神经干细胞移植可以用于临床的理由，而目前的临床治疗也正在努力证实神经干细胞移植的安全和有效。但也有大量实验数据显示，当神经干细胞分别被移植入脑后，神经干细胞基本全部分化成星形胶质细胞，偶见类神经元样细胞，而且这些类神经元样细胞只是显示神经细胞的特异性标志蛋白表达阳性，未见突起发出及突触形成。即使是将神经干细胞与许旺细胞共移植体内，也只见极少数神经干细胞有神经细胞特异性标志蛋白的表达，但无突起形成。医学界和科学家对神经干细胞移植应用于临床治疗的质疑之声不断，也有研究发现在神经干细胞移植治疗大鼠脊髓损伤部位出现了未分化的细胞团块，这表明神经干细胞移植有致瘤性这一不稳定因素^[14]。

作者所在课题组在中医药干预骨髓间充质干细胞移植、增殖、分化方面也做了一定的理论及实践探索^[15]，为本领域相关研究的开展奠定了较好基础。研究中，作者并没有采取直接移植神经干细胞的方法，而是在中医药干预下，移植骨髓间充质干细胞入创伤性应激障碍大鼠海马区，采取措施将其诱导分化为神经干细胞，从而达到修复受损海马结构的目的，取得的初步成果令人鼓舞，相关研究正在不断深入展开。

2.4 骨髓间充质干细胞移植在神经元修复领域的分析骨髓间充质干细胞在骨髓组织中的含量最为丰富，还存在于脐静脉内皮下层、外周血、肌肉及肝脏等多种组织中，具有高度增殖、自我更新和多向分化的潜能，具有一定表面可塑性；另外骨髓间充质干细胞还具有获取方便、自体移植可实施性高等特点。骨髓间充质干细胞的自体移植可以完全规避免疫排斥反应，不会导致畸胎瘤的形成，并较少引发道德或政治问题。

骨髓间充质干细胞在中枢神经元修复领域的研究取得了很大进展^[16-17]，其内部机制也逐步得到认识，如有研究指出骨髓间充质干细胞移植改善神经变性疾病相关症状及起效机制是骨髓间充质干细胞产生了神经营养因子以有效支持神经细胞存活，诱导内源性神经细胞增殖，促进损伤部位的神经纤维再生^[18]。

随着研究的不断深入，研究者们却发现骨髓间充质干细胞虽然可分化为神经元，但体内分化率明显低于体外培养分化率^[19]。同时研究指出，超过90%的骨髓间充质干细胞通常死于干细胞移植后的第3天^[20]。所以如何提高骨髓间充质干细胞移植后的存活率、增殖及定向分化率以更好的发挥神经元修复作用成为研究热点。

2.5 逍遥散对移植骨髓间充质干细胞的保护作用机制探讨近年来，课题组对于应激领域中医调肝理论进行持续深入研究，课题组前期在中药干预干细胞增殖、分化方面也做了一定的理论及实践探索^[21-22]，为实验开展奠定了较好基础。由此，认为中医学中“肝”的功能与以“下丘脑-垂体-肾上腺轴”为核心的“神经-内分泌-免疫”网络密切相关^[23]。即通过调肝方药逍遥散，可以实现对内分泌轴及神经-内分泌-免疫网络的调控，调控干细胞增殖、分化。

逍遥散作为调肝解郁的代表方，被广泛用于临床治疗郁证及相关病证，具有较高的研究和应用价值。课题组在徐志伟教授带领下，多年来致力于开展逍遥散及其他中医方药干预应激相关疾病的实验和临床研究，具有深厚的学术积淀。

课题组在前期慢性应激的研究基础上提出，创伤性应激障碍是由于突然强烈或长期持久的情志刺激，超出了人体的生理调节范围，引起情志变化异常，使气机紊乱，脏腑损伤，阴阳失调而导致疾病的发生，其中尤以肝失疏泄，肝气郁滞为主要因机，治疗以调肝解郁的逍遥散为主。

创伤性应激障碍是一种以大脑神经元损伤为病变基础的应激性疾病，骨髓间充质干细胞移植预期可以有效改善其神经元损伤，但骨髓间充质干细胞移植初期的成活率较低，所以如何保护移植干细胞，提高其成活率是需要先期解决的问题。这里课题组提出，在骨髓间充质干细胞移植于创伤性应激障碍大鼠海马区后，运用调肝方药逍遥散干预，可以显著提高移植干细胞生存率，其内在机制有待于进一步明确。

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Protective effects of traditional Chinese medicine on mesenchymal stem cells transplanted into the hippocampus of rats with post-traumatic stress disorder

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