1. 能否治好脊髓损伤？
By Wise Young PhD MD
能否有一种治好脊髓损伤的方法？脊髓损伤发生后，病人及家属最常提出、而且往往是首先要问的问题的就是这个问题。对这个问题我的回答是“是”，理由如下：
· “不完全”脊髓损伤后，人和动物都能又很大程度的恢复。动物只要有5-10 ％的轴突就可以步行 [ 1 ] 。绝大多数（³90 ％）人，只要最初在最低脊髓平面保存一点点功能，即肛门感觉和括约肌控制，就能恢复行走能力[ 2 ] 。脊髓检查可能显示，损伤部位只有10 ％的脊髓束残留。脊髓具有巨大的可塑性。因此，根据病人脊髓情况，只需再生和再髓鞘哪怕是一小部分脊髓内的轴突，就可能足以使脊髓损伤病人获得显著的恢复。
· 脊髓可以再生 。在过去的一个世纪，科学家们报告说，一些动物、甚至是哺乳动物的脊髓，在某些情况下可以再生。例如，鳗[3]、蝌蚪[4] 、金鱼[5]以及许多其他动物，都能够再生它们的脊髓。长期以来，人们认为这是因为这些动物从进化角度来看是比较原始的，哺乳动物的神经轴突无法再生。然而，Aguayo等[6-8]发现，脊髓神经轴突在周围神经中可以再生长，但在脊髓中某些因素抑制其生长[9]。
· 许多治疗方法可再生脊髓。据报道，已有逾百种治疗方法可以刺激脊髓内轴突再生。请注意，以下绝不是脊髓损伤治疗的详尽清单。我只列举支持每一疗法最近的代表性报道。重点在于指出已报道的有*许多*疗法可以再生脊髓。
o Nogo和Nogo受体阻断剂：Nogo蛋白是一种髓鞘蛋白，可激活轴突受体，后者通过rho和rho激酶、阻止轴突生长。有多种方式可以阻止Nogo或其受体，已证明可促进再生：
§ Nogo结合：Nogo与抗体[10、11]或水溶性Nogo受体蛋白[12]结合可刺激再生。前者目前正由诺华公司进行临床试验。后者目前正在由Biotech开发，准备用于临床试验。
§ 阻断Nogo受体：Nogo的66个氨基酸片段[13]能与Nogo受体结合，并阻止其进一步激活。
<!--[if !supportLists]-->§ <!--[endif]-->阻断Lingo共受体也能刺激再生[14，15]。Lingo是Nogo受体的共受体。Biogen正在开发。
§ 阻断rho激酶与rho（“ rhok和rho”）。Rho激酶阻断剂能刺激脊髓再生。Cethrin从细菌毒素改良而来，能阻断rho，据报道在动物和临床试验中可以刺激再生和功能恢复[23-27] 。
o 软骨素酶：细胞外间隙含有糖蛋白能抑制轴突生长，其中包括软骨素-6-硫酸蛋白（CSPG），可阻碍轴突的指向和增长[28，29]。软骨素酶ABC是一种细菌酶，可分解CSPG[30]，促进再生[31，32]，改善运动恢复[33]。
o 环核苷酸 。环核苷酸将神经元生长锥反应由排斥转换为吸引[34]。轴突中细胞内cAMP的增加会刺激神经轴突增长，并抑制生长抑制剂，如Nogo和CSPG [35，36]。斑马鱼中，再生可以发生，但并非所有的神经元，cAMP的应用是有益[37]。若干方法可提高神经元中的cAMP水平。其一是咯利普兰，这是一种中枢神经系统内的磷酸二酯酶4（PDE4）抑制剂。二丁酰cAMP进入细胞，并直接增加cAMP。雪旺氏细胞移植、咯利普兰以及二丁酰cAMP合用强烈刺激再生[38，39]。
o 结合神经营养因子 。已知数种神经营养因子可刺激脊髓再生，即使是有生长抑制剂存在的情况下也如此。其中包括神经生长因子（NGF）、神经营养素3（NT3）和胶质细胞源性神经营养因子（GDNF）。许多证据都指出NT-3[40-42]与其他因素一并作用的重要性[43-46]。脑源性神经营养因子可能有不良影响[47]。然而，长距离的再生需要有持续的神经营养因子来源。成纤维细胞生长因子（FGF 2）[48]和FGF-1[49]显然改善再生。这可能是通过刺激脊髓中内源性神经干细胞起作用 [ 50 ] 。
o 细胞粘附分子 。一些细胞粘附分子在轴突再生中发挥重大作用[51]。最感兴趣的是L1，这是细胞粘附分子免疫球蛋白超级家族中的一员，可与其他生长中的轴突所表达的L1结合，刺激轴突成束生长，这个过程被称为束生。提高脊髓内L1的表达可刺激再生[52]。小鼠中消除L1可降低传感器纤维芽生[53]，或许是通过semaphorins改变所致[54]。另一个是再生细胞粘附分子是N-CAM[55]，但增加CHL1细胞粘附可能抑制恢复[56]。
o 细胞移植 。许多细胞移植已报告可以改善脊髓损伤后的恢复
§ 嗅鞘胶质细胞 。这些细胞在鼻腔粘膜生长，并在嗅神经中向嗅球迁移，促进嗅神经轴突的生长和连接。嗅神经是身体内唯一在整个成年期内仍不断再生的神经，人们相信嗅神经有如此能力是由于有嗅鞘细胞存在。这些细胞表达L1和神经营养因子。移植这些细胞可改善脊髓损伤后恢复[57-69]和腹根修复[70，71]，虽然有人提出，在一项直接比较中雪旺氏细胞能更好[72，73]。
§ 脐血单个核细胞 。若干组报告了脐血单个核细胞，尤其是CD34 +细胞，促进动物脊髓损伤后再生和恢复改善 [74-79]。作用机制并不清楚。人脐血源性CD34+细胞可以刺激血管内皮细胞和其他神经营养因子[80]、下调FAS[81] ，从而减轻脊髓损伤。脐血细胞甚至可能使轴突髓鞘化[82]。我们最近发现，脐血单个核细胞分泌神经营养因子，锂强烈刺激这些细胞生成神经营养因子。一项研究表明，髓性细胞对周围神经再生是必不可少的[83]。脐血细胞已被用于多种神经系统的应用[ 84 ] 。
§ 间质干细胞 。这些细胞是多能干细胞，可以从骨髓和其他组织分离。若干研究团体已经报告，这些细胞有利于脊髓损伤[85-87] 。这些细胞可能通过与脐带血单个核细胞类似的机制，为轴突生长生产神经营养因子和提供一个良好的环境。间质细胞能够从人类脐血中分离，并已报在动物脊髓损伤模型[88，89]和中风[90]产生有利的影响。然而，卡瓦略等人[91]发现，CD45+/CD34+间质干细胞并不改善Wistar大鼠脊髓砸伤后的神经功能恢复。
§ 星形胶质细胞 。若干研究[92，93]表明，某些类型的星形胶质细胞促进脊髓再生。与对损伤起反应、环绕损伤部位的星形胶质细胞不同，这些星形胶质细胞为脊髓中轴突生长提供一个有利的途径 [94]。神经干细胞能生产这样的星形胶质细胞，这也许就是为什么神经干细胞移植到受损的脊髓能产生有益的作用。胶质前体细胞可能同样是有益的[95]。
§ 神经干细胞 。这些细胞可从胚胎干细胞、流产胎儿、甚至自身的海马或脑室下获得区[96]。许多团体认为，这些细胞本身[97，98]、经过分化[ 99 ]、或遗传操纵[ 100 ]、或与其他细胞如嗅鞘细胞[101]或雪旺氏细胞[41，42]合用，有利于脊髓损伤。一个主要的问题尚未得到回答是，移植细胞与脊髓中可能已经存在的神经干细胞如何相互作用[102]。
§ 少突胶质祖细胞 。许多团体移植少突胶质祖细胞（O2A）到脊髓中，发现功能显著改善 [103]。是因为观察到的再髓鞘化，还是因为轴突再生，目前尚不清楚。 Keirstead 等[93-95]与Geron公司正计划进行临床试验，测试人类胚胎干细胞衍生的少突胶质祖细胞。
o 嘌呤核苷酸 。据报道，若干嘌呤核苷酸可以刺激脊髓再生。其中包括cGMP和腺苷[34]和改良鸟苷类似物AIT-082[104，105]。机制没有很好地理解，但可能与增加cAMP水平和其他上述机制有关。若干组报告了肌苷对再生脊髓的有益影响[106]。
o Ephrins 。 ephrins是指导分子，在中枢神经系统中告诉神经轴突是否已生成到正确的地点，而起作用[107]。损伤可上调某些ephrins，不断这些ephrins可刺激哺乳动物脊髓再生[107-111]。尤其是，EphA4阻断肽可增强皮质脊髓束再生[112]。EphA4缺陷小鼠轴突可再生，显示的星形胶质细胞性胶质增生也少[113]。
o 生物材料 。许多不同的生物材料已报告，可以支持再生脊髓损伤。例如，自组装多肽形成一个支架，可用于桥梁损伤大鼠脊髓[114，115]和抑制神经胶质瘢痕形成和促进轴突延伸[116]。许多类型的水凝胶[117-120]、其他凝胶[121]、聚乳酸、coglycolic酸[122-124]、聚乳酸[125-127]、以及其他合成材料[128]都有综述。天然材料，例如壳聚糖[129]、琼脂糖[130，131]、以及海藻[132]已被使用。血浆、纤维蛋白胶、粘连、以及胶原蛋白很受欢迎[133-138]。许多类型的配置已用嵌入式和生物学因素[139]或药物[140]。许多研究人员将雪旺氏细胞[141，142]、神经干细胞[143]、骨髓基质干细胞[144]种入材料中。
o 治疗性疫苗 。许多研究人员已接种疫苗的动物的各种假定物质，希望能刺激他们产生抗体对轴突生长抑制剂，如Nogo。例如，黄等[145]用大鼠自己的脊髓给大鼠免疫接种，发现这样能刺激大量皮质脊髓束轴突广泛再生。接种p472（来自Nogo A[146]和Nogo-66[10]的一种肽）能促进脊髓损伤后轴突再生和运动恢复。 DNA疫苗有效地诱导Nogo蛋白的抗体，而不加剧实验性自身免疫性脑脊髓炎[147，148]，并能刺激视网膜神经节细胞再生[149]。其他已知抑制剂的DNA疫苗，如MAG和OMGP，也有尝试[150，151]。
o 电刺激 。许多早期的研究表明，电流刺激再生[152-160]。电刺激通常用来加强再生和周围神经生长[161，162]。最近的一项临床试验的振荡电流[163]建议改善病人功能[164]。
o 其他疗法 。许多其他疗法已报告有利于再生：
§ Artemin 。这一因子促进多种类别的感觉纤维重新进入到脊髓，重新建立突触功能和行为的改善[165]。值得一提是，嗅鞘细胞就表达artemin[166]。
§ 促红细胞生成素 。这种促进红细胞生成的激素是一种免疫系统的强诱导剂[167]、是神经保护剂[168]、可降低氧化应激[169]、促进脊髓再生 [170] ，并已报改善脊髓损伤后恢复 [171]。
§ 骨形态发生蛋白（ BMP）抑制剂 。骨形态发生蛋白是轴突再生强抑制剂[107]。少突胶质细胞中BMP-2/4升高。鞘内给予Noggin（水溶性BMP颉抗剂），可提高脊髓砸伤后运动的恢复及使皮质脊髓束显著再生[172]。BMP用于处理胶质限制性前体细胞，生成支持轴突再生的星形胶质细胞[93]。
§ 甲泼尼龙（MP）。虽然MP一向被视为是轴突生长抑制剂，如果是用得太久的话，但它明显降低星形胶质细胞表达CSPG，结果是增强损伤脊髓中的轴突生长[173]。
§ 聚涎酸。诱导这些分子的表达可使生长入损伤空隙的轴突数量增加20倍[174]。
§ 粒细胞集落刺激因子（ G-CSF）。潘等[175]报道，G-CSF抑制程序性细胞死亡，并刺激神经祖分化，G-CSF和神经干细胞移植联合应用提高横断大鼠脊髓的再生。
· 神经元替代疗法 。对脊髓的损伤，尤其是对颈段和腰骶膨大的损伤，会损害神经元。当运动神经元受到损伤时，它们支配的肌肉可能会萎缩。大部分的肌肉都受许多运动神经元支配，因此即使是严重损伤后仍可生存。然而，马尾神经和周围神经损伤将消除所有或大部分肌肉的神经支配，造成肌肉萎缩。同样，对神经圆锥的损害可能会严重破坏控制大肠（大便）、膀胱（小便）和性功能的骶运动中心。在这种情况下，就可能需要更换运动神经元。如果你十年前问我神经替代疗法是否有可能，我会说这是不大可能的。然而，干细胞的发现大大改变了这种情况。
o 神经干细胞移植。十多年前接受教育的科学家，所受教导是，我们死时的神经元是我们一出生就拥有的。换句话说，没有新的神经元会在出生后生成。后来，这种情况改变了，许多研究小组发现，大脑和脊髓含有神经干细胞，每天继续生成数以千计的神经元。因此，用内源性神经干细胞更换神经元的不仅是可以，而且是可能的。
o 胚胎干细胞 。科尔等人[176、177]表明，在有病毒诱导的运动神经元死亡动物脊髓中，胚胎干细胞衍生的神经干细胞能够取代运动神经元。当细胞移植与上述的一些再生治疗相结合时，神经元不仅接收下行纤维束的信息，而且还会使轴突生长出腹根重新支配肌肉。但也有一些研究人员发现，胚胎干细胞不能取代神经元[178]。
o 刺激内源性干细胞。药物锂长期以来一直用于治疗躁狂抑郁症。最近的研究表明，这种药物可能通过刺激内源性神经干细胞[179]，刺激脊髓再生[180、181]、支持视网膜神经节生存和轴突再生[182]，甚至可能减少神经痛[183]。最近的一项研究[184、185]表明，这种药物能明显阻止肌萎缩侧索硬化症的进展。虽然机制为能完全明了，但有一种可能的机制就是刺激脊髓中的内源性神经干细胞。
· 许多疗法刺激髓鞘神经轴突脊髓。创伤不仅损害神经轴突和神经元，而且还会损害脊髓中负责轴突髓鞘化的少突胶质细胞。再髓鞘化随着年龄而减弱[186]。此外，脊髓的少突胶质细胞接触在趋炎性细胞因子，如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）后，会发生细胞凋亡。此外，再生中的轴突是裸露的，需要髓鞘化，以便发挥正常功能。所幸的是，许多疗法都可使脊髓再髓鞘化。
o 少突胶质祖细胞。这些是可生成少突胶质的细胞，可由胚胎干细胞或神经干细胞生成。许多研究表明，这些细胞可使脊髓髓鞘化[187]。Geron正在计划进行一项临床试验，以评估人胚胎干细胞衍生的分化前少突胶质祖细胞的作用[188]。
o 雪旺氏细胞。这些是使外周神经轴突髓鞘化的细胞。雪旺氏细胞有时侵入脊髓损伤部位，并在使大多数脊髓轴突髓鞘化。中枢神经细胞轴突髓鞘化所采用的第一种细胞移植就是雪旺氏细胞移植[189]。雪旺氏细胞还可以调节基因，表达促进髓鞘化的分子[55]。然而，据报道这些并没有促进再生[190]。
o 嗅鞘细胞 。除了促进再生[191]外 ，嗅鞘细胞不仅刺激髓鞘化[192、193]，其本身还可以像雪旺氏细胞为轴突形成髓鞘[194、195]。这些细胞可从成人嗅球和鼻腔粘膜[196 ]以及胎儿嗅球获得。前者是自体移植，而后者是异体移植。
o 间质干细胞。据报告这类细胞可以刺激大鼠再髓鞘化[197]。同样，已有报告骨髓细胞也可以刺激脊髓再髓鞘化[85、198-201]。
o 髓鞘抗体。据报道，一些IgM抗体可以刺激脊髓再髓鞘化。机制尚未完全明确，但这些抗体显然是作为信号抗体，刺激脊髓发生再髓鞘化 [202-204]。
· 为有效再生采用联合疗法是必须的。现在已经很清楚，治疗脊髓损伤联合疗法是必要的。没有任何单一的疗法可以解决脊髓再生和神经元替代的所有障碍。为了使轴突能跨越脊髓损伤部位，治疗方法至少需要解决三大障碍：
o 桥接损伤部位。损伤发生后不久，受伤部位就常常是充满炎症细胞，并失去了可帮助指导和促进轴突生长的细胞粘附分子。在慢性脊髓损伤中，损伤部位往往是由星形胶质细胞包裹，使损伤部位置于中枢神经系统“之外”。细胞外基质中可能充满了CSPG 。要解决此问题，往往是有用的做法是移植可“桥接”间隙、让轴突生长穿越损伤部位。许多细胞能够用于这一目的，包括星形胶质细胞、嗅鞘胶质细胞、脐血单个核细胞、基质干细胞等等。
o 有持续来源的生长因子。轴突再生速度很慢，很可能不会高于一毫米每天。因此，为了长距离长时间生长，一个持续来源的生长因子是必要的。这包括分泌神经营养因子的细胞，以及长时间刺激它们分泌的办法。最近我们发现，锂刺激脐血单个核细胞分泌三种最重要的神经营养因子，因此提出了进行临床试验，测试将脐血单个核细胞移植和锂联合应用的效果。
o 阻断生长抑制剂。至少有两种已知的蛋白质可抑制脊髓中的轴突生长。第一种是Nogo，已知有几种方法可阻断Nogo，包括抗Nogo抗体、Nogo受体阻断剂、以及介导Nogo作用的rho[26]或rho激酶阻断剂。第二种是CSPG，已知软骨素酶可分解CSPG，并允许再生。另一种是称为核心聚糖蛋白的分子，在慢性脊髓损伤中可抑制CSPG生产，并允许轴突生长[205、206]。
一个合情合理的问题可能会问，既然这些治疗方法可以再生和再髓鞘动物的脊髓，为什么我们还没有一种治好脊髓损伤的方法？为显示治疗方法的可能性，科学家设计实验，选择可以最大限度地反映疗法益处的动物模型和结果评价方法。在临床情况下，可能存在不同的障碍，影响再生和恢复，如费用性学习、萎缩、痉挛和疼痛。当然，动物没有医生会告诉它们，它们不能走路了。它们会继续努力。脊髓损伤的动物模型有不同于病人情况的一个重要方面。大鼠的轴突需要再生长的距离比病人所需要的要短得多。最后还有个原因就是，这些治疗方法中没有几个在临床试验中尝试过。即使在临床应用时，往往也有很多情形影响了疗效的显现，例如：使用的细胞移植时免疫不相容、没有针对所有的再生障碍、临床试验方案中没有包括康复治疗、以及没有提供病人康复可靠的文件记录。
总之，有许多理由可乐观预计，对于脊髓损伤不只是一种而是多种“治好”的办法。我对“治好”的定义是，经治疗后一般不认识您的人不会知道您有脊髓损伤。我相信，会有一种治好的办法，因为许多数据表明，脊髓可以再生，许多疗法在动物研究中能恢复功能。在未来几年内，这些治疗方法中的一个或多个将被证明是在人身上也是成功的，希望越早越好。目前，我们的条件还不允许我们用临床试验去测试所有动物模型中显示有希望的治疗方法。有可能是某种联合疗法将提供治好的办法。然而，我们必须认识到，从动物研究的发现转化到人体临床试验不会顺顺利利的，前进的道路将有波澜起伏。
参考文献
（略）
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