付强1，周永红2，郭春莉1，指导：王新陆 教授3
1山东中医药大学 （250014）
2青岛大学医学院 （266021）
3山东中医药大学 （250014）
摘 要：目前，有关缺血性卒中后神经发生的研究取得了一些令人关注的进展。文章就神经元发生的机理，神经元发生的影响因素，神经干细胞移植和基因等方面的进展作了简要的回顾和展望。 关键词：缺血性卒中；神经发生；综述
1998年，瑞典科学家爱瑞克松(Eriksson)应用胸腺嘧啶脱氧核苷类似物5溴脱氧尿苷(5 bromodeoxyuridine, BrdU)标记分裂细胞的方法，发现成年人脑中存在神经元发生现象，由此打破了成年人脑神经元作为终极细胞，不能发生的传统观点[1]。这一医学发现对于脑神经疾病和恢复患者的脑认知能力具有重要的医学意义。现就近年来关于卒中后神经发生研究的现状与前景综述如下：
1.神经元发生的机理
神经发生是指神经干细胞（NSC）或神经先祖细胞在诱导因素下产生的新神经元。成年脑区的神经发生具有个体成长的功能和的意义。神经干细胞是指存在于神经系统中能够分化成神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞的特定的神经前体细胞。多向分化潜能和自我更新是其基本的生物学特性。目前多数研究者认为：成年哺乳动物脑内存在的神经干细胞/前体细胞是处于相对静息状态的，但可以在某些病理情况下反应性增殖，以弥补神经系统结构和功能的缺失[2]。因此，神经发生被认为是脊椎动物正常的中枢神经系统（CNS）所具有的内在的生物学特性，并具有种系发育的保守性，它为维持正常认知功能所必需[3]。
卒中后神经发生一般都是在脑缺血后1周左右开始的，其常见部位有脑室下区（SVZ）、齿状回颗粒下区（SGZ）、大脑皮层、室管膜、室管膜下和脉络丛细胞等区域。局灶性脑缺血不仅可以使同侧神经干细胞增殖分化，而且对对侧神经干细胞也有作用。神经发生与环境因素、肾上腺素、细胞因子、递质及受体、遗传因素、年龄和生活习惯等多种因素有关。可以肯定的是，内源性神经干细胞的激活并不是脑缺血的直接结果，而是缺血引起了脑内某些因子的变化，通过不同途径作用于神经干细胞引起了增殖、迁移和分化的改变。
神经干细胞存在于胚胎期中枢神经系统中，表皮生长因子(EGF)、bFGF、IGF－1和BDNF 等促进其向神经元分化，甚至形成具有锥体细胞形态的神经元。当干细胞被移植到成年鼠新皮质时，它们可游走相当长的距离到细胞死亡区，并形成适当长度的投射[4]，而且，宿主脑成熟星形细胞重新获得形成神
经胶质的能力，帮助移植细胞移动。局部环境信号影响干细胞的分化，将干细胞移植后，在皮质区，它们分化为与锥体细胞和星形细胞形态相似的细胞；而在海马区，则分化为与CA1和CA2区锥体细胞、齿状回颗粒细胞层神经元、门区多形神经元相似的细胞。在成人个体中枢神经系统室管膜下区，也发现了具有自我更新能力、有分化为神经元和胶质细胞潜能的神经干细胞[5]，在体外这种细胞能被EGF、FGF2所调控，产生MAP－2和GFAP，但在体内因缺乏胚胎期的内环境条件，通常不表现活性。因此，如何调控干细胞的活化和定向分化是今后研究卒中后神经可塑性的方向之一。
本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金资助（编号20040441018）
作者简介：付强（1979—），男，山东潍坊人，医学博士，主要从事中医神经系统疑难病的临床与基础研究。
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2.神经元发生的影响因素
目前对脑缺血后神经发生的影响因素和分子机制的研究是神经生物学领域的一个热点。对CNS发育过程的研究显示，NSC的增殖、迁移和分化是其内在特性和外在环境因素，如生长因子、细胞外基质、细胞与细胞之间协同作用的结果，而脑缺血后神经发生可能存在与神经系统发育过程相似的分子机制[
6]。但相对于周围神经系统，成年中枢神经系统神经发生之所以更为困难，不仅仅是由于神经生长因子等的缺乏，还因为中枢神经系统微环境中存在着神经发生的抑制因素，主要包括神经生长抑制因子的直接抑制作用，缺血损伤后期胶质瘢痕的机械屏障作用。
2.1环境因素
环境刺激是成年大鼠神经发生的首要调节因素，与糖皮质激素的分泌及谷氨酸能作用有关。有学者认为，优良环境（enriched environment）可促使成年、老年大鼠和幼年小鼠海马DG神经发生，增加新生细胞颗粒的存活数量和神经元总数，可能与祖细胞的分化及细胞凋亡诱导祖细胞发生等有关[7]。
2.2遗传因素
不同基因型小鼠海马齿状回新生细胞的繁殖存活和分化能力有明显的差别，Kempermann等[8]比较几个品系发现，C57BL/6小鼠前体细胞的增生能力最强，CD1小鼠新生细胞的存活率最高，但129/SvJ型小鼠新生细胞分化为神经元的能力明显低于其它品系。另外，对恒河猴的研究发现，其海马的神经发生可能只有啮齿类的1/10左右[9]。这些均说明成年哺乳动物神经元发生的各个方面受遗传背景的影响。
2.3年龄
海马的神经发生在整个成年期均得到证实，但随着年龄的增加而下降。Yagita等[10]报道，脑缺血后，尽管年轻和老年大鼠的海马齿状回SGZ均发生NSC增殖，但老龄大鼠的增殖细胞数量迅速减少，只有年轻大鼠的NSC向神经元和星形细胞分化。这说明老年化将使脑组织逐渐丧失支持神经发生细胞生存的环境，使脑组织支持神经祖细胞增生和分化的能力下降，从而阻碍神经发生。尽管如此，老年脑DG神经发生的存在并可受环境影响，仍可提示其可塑性对功能恢复有重要作用。
2.4神经递质和受体
兴奋性神经递质谷氨酸和天冬氨酸可与NMDA受体结合产生兴奋性突触后电位，抑制性递质γ 氨基丁酸(GABA)可与GABA受体结合产生抑制性突触后电位，从而直接影响神经元的活动。脑梗死后，由于NMDA介导的兴奋作用增强和GABA介导的抑制作用减弱，引起兴奋性和抑制性突触功能不平衡。一方面，这有利于加强神经元之间的联系，促进皮质功能的重建，另一方面，高兴奋性又可能使脑组织对局部理化环境的变动更为敏感，更易于损伤。动物实验观察到，NMDA受体拮抗剂MRZ2/579可以抑制皮质投射的重建，GABA－A型受体拮抗剂增强LTP诱发的新皮质突触联系[11]，但另一种NMDA受体拮抗剂MK801能够预防继发性的皮质损害，提示NMDA受体和GABA受体在皮质重建中起复杂的双向作用。其他神经调节系统释放的递质，如蓝斑(去甲肾上腺素)、基底核(乙酰胆碱)、中脑外侧脚盖(多巴胺)、中缝核(5－羟胺)及氮氧化物对脑皮质突触功能的动态调节可能也起作用。许多内源性和外源性物质，如雌二醇、脑源性神经营养因子(BDNF)、等能够有效地调节GABA 能中间神经元，
引起树突棘密度的改变，改善记忆和运动功能。
2.5炎症与凋亡
有实验发现，乙酰水杨酸可以减少脑缺血后神经干细胞的增殖[12]。凋亡也可能在神经
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发生中发挥作用。Ekdahl等[13]发现，caspase通路的抑制剂可降低海马齿状核凋亡的发生，同时可以增加该区增殖细胞的数量。
2.6基因调节
目前已经发现有几条重要信号通路调控CNS的发生、发育、分化、成熟，如Notch信号通路、bHLH基因家族、POU同源盒基因家族等。脑缺血后可引起一系列基因的表达和激活，如热休克蛋白、原癌基因c－fos基因家族、凋亡相关基因bcl－2、β－NGF及其受体trkA2和p75NGFR等。另外，Wnt 通路是细胞增殖分化的关键调控环节，在胚胎发育和肿瘤发生中起着重要作用，Wnt途径参与了基因表达调节、细胞迁移粘附、细胞极化等过程，同时还与其它信号通路存在交叉协同。Wnt/β－catenin通路在进化过程中高度保守，此通路的主要分子构成及相关调控机制已得到基本阐明。对神经系统而言，已有足够证据显示此通路参与了对神经前体细胞增殖，分化以及决定细胞命运的调控。近年更有研究显ggg15
示，Wnt/β－catenin途径对神经系统的发育包括皮层模式建立，突触形成等也是至关重要的[14]。
2.7内源性神经因子
脑缺血后神经发生的研究结果表明，许多因子影响NSC/祖细胞的增殖、迁移和分化，促进增殖的因子有碱性成纤维细胞生长因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）、EGF、转化生长因子(transforming growth factor，TGF)、胰岛素样生长因子-I（insulin-like growth factor-I，IGF-I）、血小板源生长因子（platelet-derived growth factor，PDGF）、睫状神经营养因子（ciliary neurotrophic factor，CNTF）、胶质细胞源性神经营养因子（glial-derived growth factor，GDNF）、神经白细胞素等；抑制增殖的因子有勿动蛋白（NOGO）等；诱向因子有BDNF、NT4/5、Slits、崩溃蛋白（Collapsin）等。侧脑室灌注EGF和bFGF能扩增室下区的细胞，增加到达嗅球的神经元数量，且EGF能增加星形细胞的分化；侧脑室内注射重组BDNF腺病毒能诱导成年动物前脑内的NSC分化成新纹状体和嗅球内的神经元[15]。不锈钢镀锌
综上所述，卒中后部分脑区存在神经发生现象。缺血可启动神经保护过程，而神经发生是一种类似过程，可受多种因素影响。认识神经发生的影响因素并加以调控，保护缺血的神经细胞和组织，可为后期的修复创造机会和条件。缺血性脑损伤可触发分子及细胞学修复机制，除可引起神经营养因子及其基因、受体的反应性变化外，还可促使神经元前体细胞向梗死区直接迁移。前体细胞的迁移是细胞的
自主过程，但缺血信号是必需的。研究神经发生的规律，并在此基础上予以正确干预，增加前体细胞的移行速度，促进其增殖和向神经元的分化，有助于卒中的恢复。
3.神经干细胞移植和基因
神经干细胞具有低免疫源性、自我更新及多潜能分化等特性，它既能参与神经功能的修复，又是基因的理想载体，因而可望用于脑缺血性疾病的。目前神经干细胞脑缺血性疾病的途径有：①激活自身神经干细胞，并诱导其向缺血区迁徙分化；②异体神经干细胞脑内移植。而较为可行的策略是将转染神经营养因子的神经干细胞移植于缺血边缘区，早期利用其分化的基因产物，阻止宿主神经细胞的坏死和凋亡；晚期，利用其迁徙、分化特性来达到结构和功能修复的目的。从胚胎或成年脑内分离并克隆出神经干细胞，或经胚胎干细胞定向诱导分化形成神经干细胞，在体外条件下增殖形成神经干细胞系，将这些细胞移植入缺血半暗区，利用干细胞的特性来修复因缺血细胞死亡所造成的功能缺损。Toda等[16]将神经干细胞移植入缺血小鼠海马CA1区，发现1%－3%移植细胞长期存活，其中的3%－9%细胞分化为神经元，这些存活的细胞改善了缺血小鼠的空间认知功能。
通过转导能维持神经元生存、营养神经元或抑制神经元死亡的基因，使梗死体积缩小、促进皮质功能重建是另一类有希望的方法。近年来Cao等[17]用结构型巨细胞病毒启动子（constitutive cytomegalovirus promoter, pCMV）和以缺氧诱导的促人血管内皮生长因子
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（pHRE）为基础的两种不同类型的质粒介导Bcl－2表达。将带阳离子的脂质体/质粒DNA 复合物在MCAO后立即注入大鼠脑脊液中，48h后对组和对照组梗死体积和凋亡细胞数进行分析。结果发现，pCMV－Bcl－2组梗死体积明显缩小，但pCMV－Bcl－2组和pHRE －Bcl－2组梗死区和半暗带凋亡细胞数均较对照组明显减少，且脂质体/质粒复合物进行脑脊液注射短期内无不良反应。实验表明，转Bcl－2基因对缺血性脑血管病的有效。
4.前景与展望
中枢神经系统的发生是一个十分复杂的课题，仍存在着大量的未知数。在将神经干细胞用于临床之前，还需做大量的前期工作，如对体外长期保持未分化状态需要的培养条件还不十分清楚；胚胎干细胞移植的安全性亦是制约临床应用的问题，国内外的部分研究已经发现神经干细胞移植到动物脑内后有潜在的致瘤性，等等。这些都有待于我们的深入研究和解决。
虽然神经干细胞的研究尚处于起步阶段，但已显现出诱人的应用前景。相信随着对脑内神经发生机制的深入探讨，对如何促进内源性神经元发生，以及正确引导新生神经元正确迁移、分化和发挥功能的研究，脑缺血疾病的可望有所突破。
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Current Situation and Prospect of Neurogenesis after
Ischemia Infarction
Fu Qiang
(Shandong University of Traditional Chinese Medicine, Jinan, 250014)
Abstract
In the recent years, there are many inspiriting achievements about neurogenesis after ischemia infarction. This article is designed to summarize the mechanism and influencing factors of neurogenesis. The achievements of cellular transplant and gene therapy are also included.
Keywords : Ischemia infarction; Neurogenesis; Summarize
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