Olfactory ensheathing cell transplantation repairs spinal cord injury

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2013.31.018

Abstract

Abstract:

BACKGROUND: Spinal cord injury can cause the motor, sensory and autonomic dysfunction below the damaged surface, so the repair of spinal cord injury has been the problem of neuroscience research.
OBJECTIVE: To analyze the mechanism, experimental research and clinical application of olfactory ensheathing cell transplantation for the repair of spinal cord injury, and to investigate the effect of olfactory ensheathing cell transplantation on neurological function recovery.
METHODS: The basic experimental and clinical researches on olfactory ensheathing cell transplantation for the repair of spinal cord injury were retrospectively analyzed, in order to analyze the relationship between the number and time of the survival cells and the structure and function of the damages spinal cord after olfactory ensheathing cell transplantation. The inclusion and exclusion criteria of the included clinical researches, and the sources, types and transplantation method of the cells used for transplantation were clearly defined, then the effective and objective evaluation criteria was established.
RESUTLS AND CONCLUSION: The animal experiments of olfactory ensheathing cell transplantation for the repair of spinal cord injury have achieved satisfactory effects. The spinal cord function score and the sensory and motor function were significantly improved compared with those before transplantation (P < 0.001). The successful animal experiment could provide basis for the clinical experiment and application. Parts of the clinical experiments were followed-up for 5 years. Because of a small amount of the cases in the clinical research and the short follow-up period, the final recovery of large number of cases cannot judged yet, further observation and research were required. The great significance of the research result is to help to find a reasonable strategy that can make the olfactory ensheathing cells displayed repairing effect sufficiently.

Key words: organ transplantation, organ transplantation academic discussion, cell transplantation, olfactory ensheathing cells, spinal cord injury, biological characteristics, cell culture, cell labeling, transplant dose, survival time, mixed transplantation, neural regeneration

CLC Number:

R318

Hou Xiao-feng. Olfactory ensheathing cell transplantation repairs spinal cord injury[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2013.31.018.

Figures/Tables 2

2 嗅鞘细胞移植修复脊髓损伤 2.1 嗅鞘细胞移植治疗脊髓损伤的实验基础研究 2.1.1 嗅鞘细胞移植治疗脊髓损伤的国外实验基础研究 2000年，Ramón-Cueto等[10]进行了将嗅鞘细胞移植入脊髓被完全横断的成年大鼠的实验，发现在移植以后四肢瘫痪的大鼠能够自发的活动后肢，适当的放置四肢来支撑身体质量，而且还获得了轻微的触觉和本体感觉。2006年，Lu等[11]在大鼠完全脊髓横断损伤4周，移植入嗅固有层损伤区域，10周后接受移植的动物能够移动后肢，并在组织学上表现出脑干-5羟色胺神经元再生依据，但在接受呼吸固有层移植的动物身上无此发现，此实验为使用鼻黏膜嗅鞘细胞作用于脊髓损伤的修复建立了可行性。2003年，Ruitenberg等[12]将腺病毒载体介导的脑源性神经营养因子、神经营养素3目的基因修饰的嗅鞘细胞移植到经切断的单侧第4颈髓背外侧束损伤脊髓处，移植4个月后病变脊髓体积明显缩小，病变处充满了神经胶质纤维细丝阳性轴突，并且移植经基因修饰的嗅鞘细胞，明显促进了红核脊髓束的再生和轴突发芽，而且还能促进后肢功能的恢复。 2.1.2 嗅鞘细胞移植治疗脊髓损伤的国内实验基础研究 2002年，曹莉等[13]建立成年大鼠脊髓T8半横断损伤模型，将体外培养纯化的嗅鞘细胞移植入脊髓损伤处，同时局部应用外源性胶质细胞源性神经营养因子。发现联合应用时对皮质和红核神经元有逆行性保护作用，可促进脊髓下行传到束再生，肢体运动功能恢复，证实联合应用外源性胶质细胞源性神经营养因子和嗅鞘细胞在脊髓损伤修复治疗中具有协同作用。 2006年，吴军等[14]观察神经营养素3基因转染嗅鞘细胞移植对急性大鼠脊髓损伤的作用。将自行构建的质粒pEGFP-NT3应用脂质体介导的方法导入体外培养的嗅鞘细胞，并移植入急性脊髓损伤大鼠体内，连续观察12周，与接受单纯嗅鞘细胞、空白质粒转染嗅鞘细胞移植的脊髓损伤大鼠进行比较。结果显示嗅鞘细胞是脊髓损伤基因治疗较好的受体细胞，转染神经营养素3基因的嗅鞘细胞移植后可以在体内较长时间存活，能明显促进急性脊髓损伤神经纤维的再生和功能恢复，为基因修饰嗅鞘细胞在脊髓损伤治疗中的应用提供了实验和理论依据。 2007年，蔡中续等[15]探讨大鼠嗅黏膜嗅鞘细胞移植联合神经生长因子修复脊髓急性损伤的可行性和疗效，并观察二者的协同作用。结果发现嗅鞘细胞移植可以明显促进轴突，嗅鞘细胞联合神经生长因子具有良好的脊髓损伤修复作用，且二者具有明显的协同作用。 2.2 嗅鞘细胞移植治疗脊髓损伤的临床研究随着嗅鞘细胞成功应用于脊髓损伤的基础实验研究，特别是动物模型实验，研究者们已经掌握了一定的方法进行临床研究，人们逐渐将重心转移至探讨嗅鞘细胞在临床方面的应用价值。 2.2.1 嗅鞘细胞移植治疗脊髓损伤的国外临床研究 2005年，Féron等[16]在Ⅰ期临床试验中，对3例男性截瘫患者进行嗅鞘细胞移植，细胞来自嗅黏膜活检，并经体外纯化培养，植入1年后未出现治疗并发症，也没有脊髓的进一步损伤以及囊肿、肿瘤、瘘管的形成，进而认为自体嗅鞘细胞移植是安全可行的，并且计划对受试者进行3年随访，观察神经功能和精神状态的变化，以确认移植的长期安全性。2006年，Dobkin等[17]观察了7例在中国接受了嗅鞘细胞移植治疗的脊髓损伤患者，进行了治疗前、治疗后的比较，认为嗅鞘细胞移植治疗脊髓损伤的技术还不健全，而且患者在嗅鞘细胞移植治疗后功能上的恢复没有进步和改善，还存在一系列的并发症，整个治疗不能达到国际上安全、有效的标准，暂时不主张患者进行嗅鞘细胞移植治疗。因此，目前对于临床上的嗅鞘细胞移植治疗脊髓损伤，还存在一定的争议。 2008年，Mackay-Sim等[17]报道了应用嗅黏膜嗅鞘细胞移植到6例外伤性胸椎损伤后6个月-3年患者的受损部位，通过为期3年的临床研究，对自体嗅鞘细胞移植治疗截瘫患者进行了评估，36个月后6例患者的浅触觉和刺痛敏感性有所提高，但还没有明显的运动功能和神经性疼痛，第3年神经系统磁共振成像与第1、2年比较没有改变，未发现有诱导的肿瘤、继发性脊髓空洞症及异常影像学改变。目前，临床研究治疗的病例数少，随访时间短，只能是一个初步的结果，要考虑到各种有可能的不良后果，有待今后进一步的研究探索。 2.2.2 嗅鞘细胞移植治疗脊髓损伤的国内临床研究 2006年，黄红云等[18]对其Ⅰ期临床实验做了磁共振成像3年随访，结果未发现在注射部位及其临近区域有肿瘤或新生物生长，尽管个别患者有部分损伤平面以下神经功能恢复迹象，但其临床效果尚需长期随访观察。2007年，陈琳等[19]对晚期脊髓损伤患者进行胚胎嗅鞘细胞移植后的电生理评价表明，199例晚期完全性脊髓损伤患者治疗后肌电图检查46.7%显示部分受累肌肉大力收缩时运动单位电位数量增加，45.2%显示感觉平面下降。因此，认为对于胚胎嗅鞘细胞移植治疗晚期脊髓损伤患者，肌电图和椎旁躯体感觉诱发电位这两种电生理检查能较为客观的反映脊髓损伤临床治疗后感觉和运动功能恢复情况。在嗅鞘细胞移植治疗脊髓损伤的临床研究中，应关注以下几个问题。明确限定临床研究入选病例及排除病例的标准；明确移植嗅鞘细胞的来源、类型及植入方法；建立客观有效的评估标准，科学评估临床试验治疗的有效性；开展多中心研究。 2.3 影响嗅鞘细胞移植治疗脊髓损伤的预后因素 2.3.1 嗅鞘细胞移植数量对其治疗脊髓损伤的预后影响近年来，嗅鞘细胞移植治疗脊髓损伤的基础及临床研究较多[20-21]，但对其移植数量与疗效的关系的研究报道较少。李军等[22]探讨了嗅鞘细胞蛛网膜下腔移植治疗脊髓损伤细胞移植数量与疗效的关系。应用改良Allen's法制备大鼠T10脊髓损伤模型，随机分4组，大剂量嗅鞘细胞蛛网膜下腔移植组(A组，2×106个)、中剂量嗅鞘细胞蛛网膜下腔移植组(B组，2×105个)、小剂量嗅鞘细胞蛛网膜下腔移植组(C组，2×104个)、DMEM/F12培养液蛛网膜下腔移植组(D组)。造模后即刻进行细胞移植，治疗后第1，4，10周行脊髓神经功能综合评分[23]，对每组大鼠随机取10只分别进行肢体运动功能评分，评估脊髓功能恢复情况，100分表示下肢功能完全丧失，0分表示正常。结果脊髓神经功能综合评分显示A、B两组明显好于C、D两组(P < 0.05)；A、B两组间比较差异无显著性意义，C、D两组间比较差异无显著性意义(P > 0.05)，见表1。"

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