首开国风美唐二手房:干细胞治疗自闭症

干细胞治疗自闭症--一篇美国发表的学术论文

尽管没有“金标准”的治疗方法，目前治疗自闭症的方法可通过行为、营养和药物这三种途径。行为干预法通常包括根据制定好的活动内容去鼓励患者参与社会交往，与人交谈，增强自我认识和注意力。营养支持的目标包括禁止摄入与过敏反应有关的食物成分，同时增加欠缺的矿物质或维生素的补充。药物干预通常用来医治自闭症伴随的特殊症状。例如：5-羟色胺重吸收抑制剂(SSRI's)包括氟西汀、氟甲沙明、舍曲林和氯米帕明有抗焦虑症和抑郁症的作用。部分研究证明SSRI's也有助于增加患者的社会交往活动和抑制重复行为。典型的抗精神病的药物如硫利达嗪、氟奋乃静、氯丙嗪和氟派啶醇能够减少自闭症患者的异常行为。非典型的抗精神病药物如利培酮、奥氮平和齐拉西酮也有改善异常行为的作用。伴随有癫痫发作的自闭症患者主要应用抗惊厥的药物如卡马西平、拉莫三嗪、托吡酯和丙戊酸。注意力缺损及过度兴奋可用苯哌啶醋酸甲酯(利他林)。

目前，许多临床试验得到开展，其干预手段扩大到高压氧治疗、锌的运用和抗炎症反应的药物。遗憾的是自闭症的具体致病机制尚不明了。目前所尝试的治疗方法的效果也是不稳定的。在本文中，我们探讨了与自闭症有关的病理学改变－脑部组织灌流不足和免疫异常，同时提出联合运用脐带血CD34+细胞和间充质干细胞的全新治疗方法。

脑部组织灌流不足

自闭症患儿总是表现出中枢神经系统的循环功能受损或异常，这也导致了组织缺氧。这种缺陷包括了基础循环的灌流不足【3】以及在受刺激下组织灌流减少【4】。许多研究发现在自闭症的患者脑部中，灌流不足的区域是与功能密切相关的。患者通常有功能异常表现。例如：在自闭症患儿中有颞叶特殊区域灌流不足的表现，这部分脑组织是与认知【5】，社会交往【6】以及语言能力【7】相关的，而对照组儿童就无此情况。

搞清楚脑灌流不足是病因还是疾病结果是很重要的。如果说颞叶缺血不是致病因素而只是潜在病变的一个症状，那么从治疗远期效果来看，以这种病理学改变为治疗目标是无效的。有证据显示，脑灌流不足以及其导致的组织缺氧的程度是与自闭症状的严重性相关的。例如：组织缺氧和IQ在统计学上是显示出有显著的负相关性的【8】。Bachavelier等【9】在回顾分析许多灵长类或其他类别动物的实验研究报道后，得出造成颞叶灌流不足的伤害与类似自闭症的功能障碍是相关的这个结论，支持了在自闭症的发展过程中组织灌流不足是一个致病因素这一观点。我们也知道在改变或损害杏仁核、海马或其他颞叶结构后，将会出现短暂的或永久的类似自闭症的症状如面部无表情、眨眼减少和运动刻板症等。在临床上，因为病毒或其他因素导致的颞叶损害都与自闭症的发展有关，这种情况可见于成人【10】和儿童【11-14】。

现有的研究证据提示组织灌流不足以及由此导致的组织缺氧是直接伴随着自闭症的。那么，第二个重要的问题就是纠正组织缺氧后能否改善自闭症状。在自闭症中，组织缺氧并不主要造成颞叶神经元的坏死或调亡，而是功能的改变【15】。组织灌流不足导致的损害不仅表现在造成组织缺氧，同时也造成代谢产物或神经递质的异常蓄积。这也就解释了为什么谷氨酸盐毒性与自闭症有关【16】。一个临床研究显示在运用了谷氨酸盐毒性抑制剂－利鲁唑后，自闭症状得到了改善【17】。从理论上来讲，通过刺激血管生长来增加组织灌流是有助于代谢产物的清除和功能恢复。尽管没有得到确切的证实，自闭症患儿的中枢神经系统的各个部分均可发生细胞死亡。如果这是疾病病因的话，那么通过介入神经前体细胞的细胞周期和随后的分化过程来促进神经再生就有可能成为现实。有足够多的证据显示在许多疾病中都存在着神经再生，例如：卒中【18】，蛛网膜下腔出血【19,20】，先天性代谢疾病所导致的神经损害【21】。可以想象的到是纠正组织缺氧会促进激活自我修复机制。在许多脑部缺血的动物模型中，恢复了组织灌流后可发现有神经细胞的增殖【22-24】。通过多种方式增加自闭症患者脑部的氧供也有益处。在美国，有2项独立的临床试验研究对增加氧供的药物进行评价【25,26】。尽我们所知，用细胞来刺激血管生长作为治疗自闭症的方法还未得到广泛的运用。

免疫异常

神经系统和免疫系统之间的相互作用的根本机制还未被阐明。从哲学的角度，自我/非我的认识、性格和记忆的特征只是由免疫和神经系统所决定的。从生理学的角度，每一个免疫器官都接受神经的支配，而且许多生理系统中，神经和免疫细胞间都建立了双向的联系。在自闭症患者中，我们发现无论在外周还是中枢神经系统中都存在有免疫异常。

包绕在大脑血管内皮周围的胶质细胞或星形胶质细胞，在组织灌流的重新分配中起到关键性的作用【27,28】，同时也有血脑屏障的功能【29】。星形胶质细胞还有调节某些免疫或炎症反应的能力。在星形胶质细胞上表达着不同的通道类似受体(TLR)，这些受体不仅能识别细菌或病毒的信号同时也能识别内源性的“危险”信号如热休克蛋白、纤维蛋白原降解产物和游离的DNA【30】，在生理学功能上，星形胶质细胞起到重要的抗感染的保护作用，也可分泌炎症细胞因子如TNF-α、IL-1β、IL-6【31】。通过分泌多种趋化因子如CXCL10、CCL2和BAFF，星形胶质细胞在调节中枢神经系统适度的免疫应答中起到重要的作用【32】。星形胶质细胞还有抗原表达的功能，能激活T细胞和B细胞对内源性和外源性抗原的免疫反应【33,34】。尽管星形胶质细胞在中枢神经系统中有重要的抗感染作用，但其功能发生异常时有可能对机体造成伤害。例如：许多神经疾病就与星形胶质细胞产生过多的炎症抗原有关。这些抗原造成了神经细胞功能障碍，甚至死亡。在肌萎缩性侧索硬化症(ALS)中，有证据显示星形胶质细胞分泌的可溶性神经毒性物质参与了该疾病的发展【35,36】。在ALS中，通过影像学的检查和尸检也能发现星形胶质细胞过度兴奋的表现【37-39】。在多发性硬化症(MS)中，星形胶质细胞在维持自体激活反应和空斑形成中起到重要的作用【40,41】。在卒中患者中，激活的星形胶质细胞导致了血脑屏障的破坏，同时其分泌的多种神经毒性物质造成脑梗死后的神经细胞损害【43,44】。

Vargas等比较了11名自闭症患儿与7名年龄与前者较一致的正常儿童的尸检标本。他们从免疫组织化学和形态学上发现在自闭症患者的大脑皮层、白质，特别是在小脑存在着神经组织炎症病变。更重要的是，星形胶质细胞能够产生炎症细胞因子，这些细胞因子如TNF-α和MCP-1影响着多种神经功能。通过ELISA方法，发现自闭症患者的脑脊液标本中也存在炎症细胞因子的增量调节【45】。炎症细胞因子对神经功能的影响效果不能被低估。例如：癌症患者接受全身性的干扰素治疗。尽管从理论上来讲，干扰素是不能透过血脑屏障的。但仍有报道患者治疗后出现多种认知和神经功能的异常【46,47】。事实上，激活的星形胶质细胞产生的【46】干扰素-γ在脑瘫伴有自闭症的患儿中被检测出有增高的情况【48,49】。炎症介质通过许多不同的途径来调节神经功能的改变，并可直接或间接的改变神经元的活性。例如：在帕金森病的模型中运用一般的神经毒素，MPTP被认为是通过激活干扰素-γ来调节自身的活性，从而导致了黑质中的多巴胺能神经元的直接死亡。在实验中发现，在敲除了干扰素-γ或增加干扰素-γ的阻断抗体的大鼠模型中发现MPTP的神经毒性减小【50】。干扰素-γ是通过激活2,3-吲哚胺双加氧酶来发挥间接的效力，可导致产生小分子的神经毒素如3-氨茴酰丙氨酸的降解产物3-OH-氨茴酰丙氨酸和吡啶-2,3-二羧酸。这些小分子神经毒素是与痴呆合并慢性炎症状态相关的【51,52】。

目前有报道自闭症患儿存在着全身性的T细胞和B细胞的功能异常。这些异常包括了系统性的T细胞淋巴细胞减少，对丝裂原的反应增殖减少以及细胞因子的产生异常【53,54】。从表面来看，淋巴细胞减少提示全身免疫缺陷以及由此导致的无炎症结果。最近的研究表明绝大多数自身免疫疾病是与全身性的淋巴减少的状态相关(Marleau, Sarvetnick的回顾分析报道【55】)。自闭症的患者都普遍存在类似自身免疫的病理生理学的改变，由此推断自身免疫应该是病因。首先，自闭症患儿体内能检测出多种自身免疫抗体，而对照组健康儿童则无。这些自身免疫抗体包括髓磷脂基础蛋白抗体【56】、脑提取物抗体【57,58】、蒲肯野细胞和麦醇溶蛋白抗体【59】，中性因子抗体【60,61】以及神经元轴突丝和神经胶质纤维蛋白抗体【61】。其次，自闭症患儿的家庭成员与正常对照组相比更容易罹患自身免疫疾病【62,63】。基因机制的研究提示特异的HLA单倍体与自闭症有关联【64,65】。自闭症的另一个基因特征改变是编码补体成分C4b的部位出现无效的等位基因【66】。HLA单倍体和补体成分基因的多态现象都与自身免疫有着很强的关联性【67-69】。现在知道在自身免疫的动物身上出现了认知功能改变和一些神经学上的异常【70】。再次，自闭症伴随有一种特有的类似自身免疫的综合征，这种情况依然是相对不明确的。慢性回结肠淋巴结结节性增生伴淋巴细胞浸润造成的粘膜病变、补体沉积和细胞因子的产生被认为是自闭症患儿所独有的，对照组正常儿童或脑瘫患者中则无此现象【71】。炎症状态不仅伴随肠壁病变，而且也有上消化道病变。尽管炎症的一些常见特点可见于克罗恩病，但此病的一个特异性表现在于嗜酸性细胞的浸润，这似乎是与患者的饮食习惯有关【72】。

免疫调节异常或慢性炎症状态的全身表现可通过检测炎症细胞因子如干扰素-γ【73】、IL-12【74】和TNF-α【75】的水平上升来观察。在自闭症患儿的身上可观察到巨噬细胞产生的新蝶呤增多，提示相关的炎症应答正在进行【76】。抗炎症细胞因子的阻断物如IL-10【77】和TGF-β【78】也能在自闭症患儿中检出，这提示不仅存在炎症反应的扩大，而且还存在着自然反馈阻断机制的缺陷。

外周组织的慢性炎症反应对全身的影响是其产生了可溶性的因子如喹酸，喹酸有神经毒性。细胞免疫失常影响神经功能的能力是表现在影响细胞运输的独立性上。动物实验发现T细胞的缺失是与认知功能的丧失是相关的，而通过补充T细胞，情况是可逆的【79】。局部炎症和星形胶质细胞的激活被证明是与自闭症的发病直接有关。临床上运用抗炎症的药物被证明是能取得一定效果得。例如：在一项用有抗炎症作用的PPAR-γ激动剂－pioglitozone治疗25位患儿的开放试验中，75％的患者用药后异常行为有改善【80】。其他旨在减少炎症反应的干预措施如静脉输注免疫球蛋白没有相应的疗效，只有少数患者的疗效有显著性【81,82】。现在用于临床治疗自闭症的药物是通过阻断炎症反应来发挥作用。如米诺环素【83】，N-乙酰半胱氨酸【84】，维生素C和锌【85】。尽管我们有通过纠正免疫失调或慢性炎症反应来治疗自闭症的想法，但迄今为止，没有一种方法是成功的。

运用脐带血CD34+细胞干细胞治疗组织灌流不足的缺陷

血管生成治疗法是用预存的动脉来诱导新的血管生成来治疗缺血。这种方法的效力在治疗外周血管疾病【86】，心肌缺血【87】和卒中【88】的实验中已被证实了。诱导血管生成是通过侧支血管的形成来实现的。这种现象可在灌流不足的组织中观察到。这种现象被认为是在氧传输转录因子和缺氧诱导因子(HIF-1)的协调下形成的。在持续缺氧的状态下，不同的转录因子启动并转移到核内，造成许多与血管生成相关的细胞因子和蛋白如SDF-1、VEGF、FGF和基质金属蛋白酶【89】的增多。缺血组织有刺激血管生成的潜能。研究发现心梗后的患者的骨髓血管源性干细胞移入全身循环系统，这是对缺血诱导产生的趋化因子所做的应答反应【90】。血管生成应答同样被证明发生在卒中等形式的脑缺血中。血管生成被认为在神经修复中起到基础性的作用【91】。例如：在大脑中动脉闭塞的模型中，出现了内源性血管生成同时触发神经干细胞迁移至受损区域，参与神经再生过程【92】。脑受损后血管生成和神经发生的联合并不仅是短暂的结合，而且与介质相有关。例如SDF-1的分泌不仅是对缺氧的应答反应，而且诱导了神经前体细胞的迁移【92】。在缺血后的神经生成中，可见到血管生成因子如VEGF和血管生成素【93】。

虽然在大脑缺血后即使不给予干预，大脑也会出现一定的程度修复，但这种修复作用是非常有限的。增加血管生成的同时促进神经生成的方法有许多种，这些方法都是通过上调内源性修复因子的产物表达合并应用外源性因素的途径来实现的。例如：运用外源性的细胞因子如FGF-2【94】、促白细胞生成素【95】和G-CSF【96】在临床上可加快修复并取得不同程度的效果。

在组织缺血的情况下，要增加血管生成可通过运用那些可产生血管生成因子并有能力分化成内皮细胞本身的细胞来实现。这是一种很有希望的治疗方法。与此相对应的是，既往提出CD34+干细胞的运用可产生选择性生长因子【97】。运用骨髓来源的CD34+细胞的治疗方法在治疗终末期心肌缺血中产生了鼓舞人心的结果【98】，这种方法在一种称为危急性肢体缺血(进行性外周动脉疾病的一种类型)的疾病中取得同样的成果【99】。另外，自体外周血来源的CD34+细胞同样也在临床上用来作为诱导血管生成的治疗【100】。作为刺激血管生成细胞的来源，脐带血所含的CD34+细胞有着最高的活性。这从它的增殖、细胞因子的产生和内皮分化可表现出来【101,102】。

脐带血已被成功运用于不同的缺血模型并能刺激血管生成。在一份文献报道中，含有CD34+以及相当于一半CD34+细胞数量CD11b+细胞的脐带血被证实拥有分化成内皮细胞的能力【102】。在另一份报道中，VEGF-R3+和CD34+细胞被证明有分化为内皮细胞的能力并且能扩增至大约40倍。在脐带血CD34+细胞中那部分内皮前体细胞的浓度(1.9%±0.8%)大约是骨髓CD34+细胞中这种细胞浓度(0.2%±0.1%)的10倍【103】。免疫能力缺陷的大鼠结扎大脑中动脉后，运用脐带血CD34+细胞可减少神经缺损并诱导神经再生，部分作用是通过血管生成因子的分泌来实现的【104】。部分研究确认全身性的运用脐带血细胞是足以促进神经再生的【105-107】。把有诱导血管生成潜能的脐带血CD34+细胞放入大脑组织灌流不足的区域。我们认为在自闭症的治疗中这种类型细胞会起到特别的作用，这是因为考虑到自闭症的缺血情况要比卒中轻，并且其理论上要求的血管生成水平也比前者低。不管怎样，从表面上来看，我们不得不考虑一下几种情况。首先，脐带血的CD34+细胞的数量相对临床应用需求来说是比较少的。其次，极少患者会接受自体脐带血。再次，如果这种治疗方法得到广泛的运用，那么就需要同种异体的脐带血CD34+细胞。为避免发生宿主抗移植物损害，就要运用免疫抑制剂，否则同种异体的脐带血细胞就不能被使用。

目前，许多实验室尝试扩增脐带血CD34+细胞，并已经取得了不同程度的进展。典型的扩增办法包括运用细胞因子和/或滋养层细胞【108-110】。笔者曾通过使用限制细胞分化的策略使CD34+细胞的数量扩增到60倍。这种扩增办法包括使用多种生长因子和条件培养基。这种培养是在无血清的条件下进行的。目前，在获得伦理许可的情况下，笔者之一(FS)已经用扩增的CD34+细胞治疗了超过100位患者，并取得了不同程度的效果。另外的实验组也掌握了CD34+细胞的扩增技术。我们预计CD34+细胞的数量不会成为问题。

关于同种异体CD34+细胞的安全性考虑是基于担心移植物抗宿主反应以及宿主抗移植物。笔者已经出版了一本书详细解释了为什么在缺乏免疫抑制的情况下脐带血细胞的运用仍是可行的【111】。必须指出的是，前文提到的在淋巴细胞减少症治疗中出现的移植物抗宿主病(GHVD)是因为骨髓去除所导致的。超过500位患者在运用脐带血细胞治疗后，没有一例报道患者会因为没使用免疫抑制剂而出现GHVD【112-115】。尽管从概念上来讲，宿主抗移植物会导致脐带血细胞的免疫调节清除，有报道称在缺乏免疫抑制剂下脐带血细胞依然是有效【116-118】的。因此，我们认为全身性的应用扩增的脐带血来源的CD34+细胞是促神经－血管生成的方法，可用来治疗自闭症。

间充质干细胞的免疫调节

自闭症的免疫失调治疗的目标不仅在于改善肠内和全身的症状，而且更重要的是改善神经功能。现有的报道显示无论是通过运用抗生素【119】还是改变饮食【120】来减少肠道炎症，神经功能的改善都是暂时的。尽管在前面我们已经讨论过一些抗炎症的治疗方法能产生良好的效果，但是临床上还没有什么药物在免疫异常这个根本因素水平上能更好的抑制炎症。我们相信间充质干细胞的运用可能会实现这种设想。现在同种异体的这种类型细胞已经用于治疗克罗恩病的Ⅲ期临床试验，而在Ⅱ期试验中其结果也证实病情有更大的改善【121】。

间充质干细胞的经典定义为“存在于骨髓、血液、真皮和骨膜中的形成的多能造血干细胞或胚细胞的别名”。间充质干细胞能够分化成为间充质或结缔组织中的任何类型的特异细胞。这些细胞是在骨髓培养下正常生长的，并且需要多种培养介质和大量粘着细胞的聚集。有时利用结合标志物筛选程序的细胞扩增技术可以产生大量的纯度较高的干细胞。间充质干细胞的另一个重要的特性就是拥有可分泌免疫阻断因子如IL-10和TGF-b的能力，同时保持着对T细胞表达抗原的能力【122,123】。现在认为间充质干细胞通过分泌特殊抗原的方式进一步造成免疫阻断，这意味着可用同种异体类型的间充质干细胞进行治疗而无须担心免疫调节排斥。间充质干细胞可通过特殊抗原免疫抑制来阻断自身免疫的过程。通过以下事实可进一步了解间充质干细胞的这种免疫抑制效力。在T细胞的激活过程中，需要两种信号来使T细胞产生免疫应答。第一个信号是识别抗原，第二个是协同刺激或协同阻断识别的信号。间充质细胞对T细胞表达抗原，这种抗原是协同阻断而非协同刺激的信号。T细胞识别这些信号后可被特异性地阻断应答，其他的细胞也能表达类似的抗原。以上的这种解释已在间充质干细胞移植治疗鼠类模型的动物实验中得到证实。间充质干细胞能在同种异体的宿主内产生永久的特异性的供体免疫耐受而使宿主能够长期接受这种同种异体移植物【124】。其他研究也显示间充质干细胞固有的免疫抑制特性是通过产生PGE-2、白细胞介素-10、表达色氨酸分解代谢酶－吲哚胺-2,3-二氧化酶以及半乳凝素来实现的【125,126】。