间充质干细胞在青光眼治疗中的研究进展1

间充质干细胞在青光眼治疗中的研究进展1

1刘琳 2段宣初

1湖南医药学院 湖南 怀化 418000

2长沙爱尔眼科（段宣初） 湖南 长沙 410000

【摘要】间充质干细胞是来源于胚胎中胚层和外胚层的成体干细胞，具有分化和再生潜能、免疫抑制、定向迁移、神经营养等功能。MSCs相较于其他类型干细胞，其来源更为广泛，包括骨髓、脂肪、脐带血、胎盘、牙髓等多种间质组织。因此，MSCs近年来被应用于青光眼治疗的研究。本文对不同来源的MSCs在青光眼治疗中的研究进行综述，并展望其应用前景。

【关键词】间充质干细胞；青光眼；细胞替代；神经保护

0 引言 青光眼是以视神经萎缩和视野缺损为共同特征的临床综合征,以引发神经营养因子剥夺，形成视盘凹陷性萎缩和视神经功能障碍是目前较为公认的青光眼发病机制。就目前而言，临床上仍缺乏逆转视神经损害的安全、有效治疗方法。近年来有学者利用MSCs的细胞替代和神经保护功能，尝试将MSCs用于青光眼的治疗，早期的研究结果表明移植的MSCs可与青光眼动物模型的神经节细胞整合^[1]。本文对不同来源的MSCs在青光眼治疗中的应用进行逐一阐述和比较，并展望其应用前景。

1 骨髓间充质干细胞 骨髓间充质干细胞发现最早、研究和应用最为广泛的干细胞系。研究表明，BMSCs在体外（视网膜共培养）和青光眼动物模型眼内移植中均显示出对RGCs的神经保护作用。在青光眼大鼠模型和外伤性视神经损伤动物模型中，均观察到玻璃体移植BMSCs提高了RGCs的存活率。术后第21天左右BMSCs组的RGCs计数明显高于其他3组，且BDNF和GDNF基因沉默组的RGCs计数甚至低于PBS组，表明BMSCs的神经保护作用与其分泌的BDNF和GDNF有关^[2]。由此可见，BMSCs介导的神经保护作用可能与其免疫调节和旁分泌效应有关，BMSCs分泌和传递的一系列神经营养因子（neurotrophic factor, NTFs）和抗炎因子改善了RGCs损伤修复的微环境，减少RGCs的凋亡和促进了轴突再生^[3-4]。研究显示间充质干细胞条件培养基（MSC-CM）培养的巨噬细胞可通过介导小梁网细胞再生降低眼压^[5]。因此，BMSCS作为青光眼的一种新型细胞替代疗法尚不成熟，但有望成为一种替代性的神经营养因子来源和载体，降低眼压和保护受损的RGCs，并促进轴突再生。

2 脂肪间充质干细胞 脂肪间充质干细胞在组织工程和细胞治疗方面的广泛应用前景，吸引了眼科学者将其应用于青光眼治疗的研究。Moviglia等研究表明ADSCs在体外不加细胞因子的无血清培养基中可分化为表达RGCs特异性标记物样细胞^[6]。Huang等研究结果表明人脂肪间充质干细胞在体外经诱导后可向表达相应细胞标记物的视网膜祖细胞、神经节细胞和感光细胞分化，而Notch信号的激活进一步增强这种分化潜能^[7]。因此，随着对ADSCs研究的进一步深入，ADSCs将有可能成为BMSCs以外青光眼治疗的细胞选择。

3 脐血来源间充质干细胞 Ji等将HUCB-MSCs移植到大鼠高眼压模型玻璃体腔中观察到HUCB-MSCs在玻璃体内移植后至少存活2周，并且主要位于玻璃体腔中，一部分细胞迁移到大鼠视网膜的神经节细胞层中，但未向RGCs分化；HUCB-MSCs移植后保护RGCs并促进轴突再生，增加视网膜GDNF和BDNF表达，减少GFAP的表达，并显著改善视网膜的暗视阈值反应^[8]。Millán-Rivero等将HUCB-MSCs移植到大鼠外伤性视神经损伤模型玻璃体腔中观察到HUCB-MSCs移植减少了RGCs的凋亡，并分泌抗炎因子和神经营养因子，改善神经修复的微环境^[9]。由此可见，目前没有明显的证据支持UCB-MSCs眼内移植可定向分化为神经节细胞，但其有望成为一种替代性的神经营养因子来源和载体，保护受损的RGCs。

4 胎盘间充质干细胞 胎盘间充质干细胞近年来在卵巢早衰^[10]、肝损伤^[11]、脑损伤^[12]等疾病显示出良好的应用前景。研究显示P-MSCs与UCB-MSCs相比，P-MSCs显著地影响了单核细胞和树突细胞的抗原呈递功能，使得T细胞增殖减少，这表明P-MSCs具有强大的免疫调节功能，其在免疫性疾病的治疗方面也将是一个更具优势的选择^[13]。将P-MSCs移植治疗视神经损伤疾病目前仍处于初始研究阶段，需要后续更多的研究预期其临床应用前景^[14]。

5 牙源性间充质干细胞 牙源性间充质干细胞主要包括牙髓干细胞和牙周膜干细胞。

5.1 牙髓干细胞 牙髓干细胞来源丰富、采集方便、易培养和扩增、不涉及伦理问题等优势。因其具有很强的向成骨细胞分化能力和神经营养作用，近年来广泛用于牙、骨、神经的再生研究^[15]。研究表明在适宜的培养条件下，人恒牙牙髓干细胞（human dental pulp stem cells, HDPSCs）可分化为表达特异性标记物的神经节样细胞和神经干样细胞，但转分化率较低

^[16]。Mead等将DPSCs、BMSCs、ADSCs分别与视网膜细胞共培养，但DPSCs分泌的NGF、GDNF、BDNF和VEGF滴度明显高于BMSCs和ADSCs，DPSCs表现出显著神经保护和促轴突再生作用，当向培养物中加入神经营养因子受体的特异融合蛋白抑制剂时，神经保护和促轴突再生作用消失；同时在视神经损伤模型中，DPSCs亦提高了RGCs的存活率，并促进轴突再生^[17]。间充质干细胞分泌的一系列神经营养因子有不同的功能，NGF主要促进轴突再生，而BDNF和PDGF的神经保护作用更为突出^[18]。细胞治疗技术的最新进展表明DPSCs主要是通过细胞整合、旁分泌效应、血管生成、免疫调节和抑制凋亡途径保护神经^[19]。因此，DPSCs与其他间充质干细胞相比，具备更易自体采集、更强的旁分泌效应、更强的增殖分化潜能和无伦理争议等优势，在神经保护和神经再生的细胞治疗方面存在潜在优势。

5.2 牙周膜干细胞 (periodontal ligament stem cell, PDLSC) Cen等向大鼠视神经损伤模型玻璃体腔移植PDLSC，结果表明PDLSC在玻璃体腔中至少存活3w并定位于RGC层，未观察到PDLSC向RGCs分化，但显著提高RGCs存活率和促进轴突再生； 体外共培养实验亦证明在无炎症反应的情况下，PDLSC促进视网膜外植体中的RGCs存活和轴突再生^[20]。目前，暂无证据支持PDLSCs在体内移植后能发挥细胞替代功能，其对RGCs的保护可能与细胞间直接相互作用和神经营养因子分泌的增加有关。

6 临床试验 目前，国内外研究结果大多基于MSCs在体外培养和青光眼动物模型中的应用，而对于MSCs移植治疗青光眼和视神经疾病的临床试验仅十余项，故其临床应用效果、安全性、副作用等皆未可知。前期有临床试验报告显示对一特发性双侧视神经炎导致双侧视神经病变的患者玻璃体腔移植BMSCs后，患者视力明显改善，且术后一年视力保持稳定，这可能与BMSCs的旁分泌效应有关，包括BDNF、GDNF和NT-3等神经营养因子。

7 问题与展望

综上所述，MSCs治疗青光眼和视神经疾病具有良好的研究前景，但仍存在以下问题：①前期研究较多基于体外共培养，基于青光眼动物模型的研究不多，且动物模型大多为小鼠或大鼠青光眼模型，故今后的研究可以在黑猩猩、绵羊等更接近于人眼的青光眼动物模型中展开。②MSCs是否能真正分化为RGCs和TM，以及如何解决目前体内定向分化率较低和存活时间较短等问题在验证MSCs细胞替代治疗的可能性上至关重要，且前期研究对分化细胞的鉴定大多聚焦于是否表达RGCs和TM特异性标记物，故在今后的研究中需对分化细胞的形态、生理特征和功能进行鉴定。③目前仍没有明显证据支持MSCs眼内移植可定向分化为RGCs并与宿主视网膜建立功能性整合，但其通过定向迁移、旁分泌效应、免疫调节等作用对神经的保护和修复作用已被证实。因此，使用经神经营养因子基因修饰的MSCs及其外泌体有望成为一种新型青光眼治疗方法。④目前国内外的研究结果表明牙源性间充质干细胞和脐带间充质干细胞因其更易自体采集、更强的旁分泌效应、更强的增殖分化潜能和无伦理争议等优势，相较于其他来源的MSCs存在潜在优势，更有望成为治疗青光眼等神经系统疾病的理想细胞。虽然在MSCs治疗青光眼的研究中仍存在不少问题，但随着研究的进一步深入，相信诸上问题将会得到逐一解决，MSCs治疗将有望给全球青光眼患者带来曙光。

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通信作者：段宣初，Email：duanxchu@126.com

基金项目：湖南省教育厅科研项目（14C0912）

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