神经干细胞

中枢神经系统细胞再生可能性的实验证据比胚胎干细胞的发现要早得多，研究表明，在成年大鼠的大脑皮层、海马和嗅球中存在能够捕获3H-胸苷的细胞，即能够进行蛋白质合成和分裂的细胞。早在上个世纪60年代，人们就假设这些细胞是神经元的前体，直接参与学习和记忆过程。不久之后，人们发现了从头形成的神经元上存在突触，并且出现了第一批关于利用胚胎干细胞体外诱导神经发生的研究。在20世纪末，将ESC定向分化为神经祖细胞、多巴胺能神经元和血清素能神经元的实验导致了关于哺乳动物神经细胞再生能力的传统观念的改变。大量研究结果令人信服地证明了神经网络重构的真实性以及哺乳动物整个出生后生命时期神经发生的存在。

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神经干细胞的来源

人类神经干细胞是在侧脑室脑室下区和海马齿状回的手术中分离出来的。这些细胞在培养中形成神经球（神经球），神经球分散并形成后，会分化成中枢神经系统的所有主要细胞类型，或在特殊培养基中形成新的微球。从胚胎脑室周围区域分离的组织悬浮培养中，也会形成神经球。

未成熟脑细胞的标志物包括巢蛋白、β-微管蛋白 III（神经元谱系标志物）、波形蛋白、GFAP 和 NCAM，这些标志物可通过单克隆抗体的免疫细胞化学方法进行识别。巢蛋白（IV 型中间神经丝蛋白）由多能神经外胚层细胞表达。该蛋白用于使用单克隆抗体 Rat-401 从中枢神经系统 (CNS) 中识别和分离多能神经上皮祖细胞，该抗体可在妊娠第 11 天的大鼠胚胎中检测到高达 95% 的神经管细胞。巢蛋白不在神经干细胞的分化后代上表达，但存在于早期神经祖细胞、有丝分裂后神经元和早期神经母细胞中。该标志物已用于识别神经上皮祖细胞并证明中枢神经系统 (CNS) 中存在干细胞。波形蛋白（III型中间神经丝蛋白）由神经祖细胞、神经胶质祖细胞以及神经元、成纤维细胞和平滑肌细胞表达。因此，这两种免疫细胞化学标记物均缺乏分别识别神经干细胞和祖细胞所需的特异性。β-微管蛋白III决定了干细胞分化的神经元方向，而I型星形胶质细胞则通过GFAP表达来识别，少突胶质细胞则特异性表达半乳糖脑苷脂（Ga!C）。

FGF2 和 EGF 可作为神经祖细胞的促有丝分裂原，促进培养的未分化祖细胞增殖，并形成神经球。在 FGF2 的作用下，以及 FGF2 与 EGF 联合使用的情况下，神经干细胞的分裂率显著增加。FGF2 的增殖作用由 FGF2-R1 受体介导。肝素可增加 FGF2 受体的结合亲和力，并显著增强其对神经上皮细胞的促有丝分裂作用。在胚胎发生的早期阶段，FGF2 受体在大鼠端脑中表达，而在后期，其定位仅限于脑室区。有丝分裂后细胞 FGF2-R1 表达的峰值出现在早期神经发生期完成时。端脑发育初期的特点是 EGF 受体表达水平较低，主要在腹侧区域的细胞中。在胚胎发生后期，EGF-R 的表达在背侧增加。在啮齿动物的大脑中，EGF 对转化生长因子 β 受体 (TGF-β-R) 具有高亲和力，并优先与其结合。EGF 受体基因敲除小鼠在胚胎发生后期和出生后个体发育过程中出现的前脑皮质发育不全、前脑功能下降、皮质细胞死亡和海马异位等数据，为 EGF-R 的功能性作用提供了间接证据。此外，培养基中 TGF-α 的存在对于神经球的形成至关重要。从培养基中去除生长因子后，细胞停止分裂并进行自发分化，形成神经元、星形胶质细胞和少突母细胞。

考虑到这一点，分离干细胞的重新聚集和神经球的培养是在含有EGF和碱性FGF或FGF2的培养基中进行的，但不添加血清。研究表明，EGF诱导侧脑室室管膜下区干细胞的增殖，而碱性FGF促进成熟脑纹状体、海马体、新皮质和视神经干细胞的增殖。EGF和碱性FGF的结合对于从前脑第三和第四脑室室管膜以及胸腰脊髓椎管分离的干细胞的活性增殖至关重要。

神经干细胞分离后，将其悬浮于不带黏附基质的塑料培养皿或多孔板中培养，以增大新形成的神经球的尺寸，这通常需要约3周的时间。神经球的多次分散和增殖方法可以获得足够数量的多能干细胞线性克隆，用于脑内移植。该原理也是建立从人类胚胎脑中分离的干细胞库的基础。长期（数年）克隆可以获得稳定的神经干细胞系，这些细胞在诱导分化过程中形成儿茶酚胺能神经元。

如果神经球未分散并生长在缺乏生长因子的培养基中的粘附性基质上，增殖的干细胞就会开始自发分化，形成神经元和神经胶质前体细胞，这些细胞表达所有类型神经细胞的标志物：MAP2、Tau-1、NSE、NeuN、β-微管蛋白 III（神经元）、GFAP（星形胶质细胞）和 CalC, 04（少突胶质细胞）。与小鼠和大鼠细胞不同，在人类神经干细胞培养物中，神经元占所有分化细胞的 40% 以上（啮齿动物中为 1% 至 5%），但形成的少突胶质细胞数量明显较少，这从脱髓鞘疾病的细胞治疗角度来看非常重要。通过添加 B104 培养基可以解决这个问题，它可以刺激髓鞘生成细胞的形成。

在含有EGF、碱性FGF和LIF的培养基中培养来自人类胚胎脑的神经祖细胞时，神经谱系前体细胞的数量可增加千万倍。体外扩增的细胞在移植到成熟大鼠脑后仍保留迁移能力，并分化为神经和神经胶质细胞。然而，体内多能前体细胞的分裂次数有限。人们反复指出，“成体”神经干细胞的海弗利克极限（约50个有丝分裂）即使在实验中也无法达到——神经球形式的细胞只能在传代8次后才能保持其特性7个月。人们认为，这是由于其在传代过程中分散方式的特殊性（胰蛋白酶消化或机械作用），由于细胞间接触的破坏，细胞的增殖活性急剧降低。事实上，如果采用将神经球分成4份而不是分散的方法，传代过程中细胞的活力会显著提高。该方法可将人类神经干细胞培养300天。然而，在此之后，细胞会失去有丝分裂活性，发生退化或进入自发分化阶段，形成神经元和星形胶质细胞。基于此，作者认为30次有丝分裂是培养神经干细胞的最大分裂次数。

人类神经干细胞体外培养时，主要形成的是GABA能神经元。在没有特殊条件的情况下，神经祖细胞仅在最初几代中产生多巴胺能神经元（这是帕金森病细胞治疗所必需的），之后培养物中的所有神经元都完全由GABA能细胞组成。在啮齿动物中，IL-1和IL-11以及神经细胞膜碎片、LIF和GDNF可在体外诱导多巴胺能神经元。然而，这种方法在人类身上已被证明无效。然而，当GABA能神经元在体内脑内移植时，在微环境因素的影响下，会出现具有不同介导表型的神经细胞。

对神经营养因子组合的研究表明，FGF2 和 IL-1 可诱导多巴胺能神经母细胞的形成，但这些神经母细胞不能产生多巴胺能神经元。在神经营养因子的作用下，海马干细胞分化为兴奋性谷氨酸能神经元和抑制性 GABA 能神经元；EGF 和 IGF1 可诱导人类胚胎神经祖细胞形成谷氨酸能神经元和 GABA 能神经元。在培养物中依次添加视黄酸和神经营养因子 3 (NT3) 可显著促进成熟脑海马干细胞分化为具有各种介质性质的神经元；而脑源性神经营养因子 (BNDF)、NT3 和 GDNF 的组合可在海马和新皮层培养物中产生锥体神经元。

因此，大量研究结果表明：首先，来自不同脑结构的干细胞在局部特定组织因素的影响下，能够在体内分化成这些结构固有的神经元表型。其次，利用祖细胞克隆技术进行神经干细胞体外定向诱导分化，可以获得具有特定表型特征的神经细胞和神经胶质细胞，用于脑内移植，治疗各种类型的脑病变。

毫无疑问，从胚胎或成人中枢神经系统分离的多能干细胞可以作为新神经元的来源，并可用于临床治疗神经系统病变。然而，实际细胞神经移植发展的主要障碍在于，大多数神经干细胞在植入成熟中枢神经系统的非神经发生区后无法分化为神经元。为了克服这一障碍，我们提出了一种极具创新性的方法，该方法可以在体外从人胎儿神经干细胞移植到成熟大鼠中枢神经系统后获得纯的神经元群。作者证明，通过该方法植入的细胞分化最终会形成胆碱能表型的神经元，这是由于周围微环境因素的影响。由于胆碱能神经元在运动、记忆和学习功能的发育中起着主导作用，因此这项技术对于开发新型干细胞疗法以及替换因损伤或神经退行性疾病而受损的神经元具有重要意义。具体来说，从人类干细胞中分离的胆碱能神经元可用于替代肌萎缩侧索硬化症或脊髓损伤中丢失的运动神经元。目前，尚无关于从丝裂原预形成的干细胞群中产生大量胆碱能神经元的方法的信息。作者提出了一种相当简单但有效的方法，用于刺激丝裂原预形成的原代人类胚胎神经干细胞在植入成熟大鼠中枢神经系统非神经源性和神经源性区域后发育成几乎纯净的神经元。他们研究的最重要成果是，当移植细胞植入中膜和脊髓后，足够数量的移植细胞转化为胆碱能神经元。

此外，为了将8周龄人胚大脑皮层神经干细胞体外诱导形成胆碱能神经元，建议使用以下营养因子和化学元素的不同组合：重组碱性FGF、EGF、LIF、小鼠氨基末端声音肽（Shh-N）、反式维甲酸、NGF、BDNF、NT3、NT4、天然层粘连蛋白和小鼠肝素。人神经干细胞原系（K048）体外培养两年，传代85次，增殖和分化特性未发生变化，且保持正常的二倍体核型。将19-55代（38-52周）的未分散神经球接种于聚-d-赖氨酸和层粘连蛋白上，然后用不同浓度、组合和顺序的上述因子进行处理。碱性 FGF、肝素和层粘连蛋白的组合（缩写为 FHL）产生了独特的效果。在含有或不含有 Shh-N 的 FHL 培养基中培养胚胎神经干细胞一天后（缩写为 SFHL 中的 Shh-N + FHL 的组合），观察到大型平面细胞的快速增殖。相反，所有其他一日方案（例如碱性 FGF + 层粘连蛋白）都导致梭形细胞有限的径向扩散，并且这些细胞不会离开神经球的核心。在含 B27 的培养基中激活 6 天并随后分化 10 天后，在 FHL 激活的神经球边缘检测到了大型多极神经元样细胞。在其他方案组中，大多数神经元样细胞仍然很小并且为双极或单极。免疫细胞化学分析表明，小型（< 20 μm）双极细胞或单极细胞要么具有GABA能，要么具有谷氨酸能；而位于FHL激活神经球边缘的大多数大型多极细胞则具有胆碱能，并表达胆碱能神经元的特征性标志物（Islet-1和ChAT）。其中一些神经元同时表达突触蛋白1。通过五组独立实验，作者发现单层区域中的细胞总数有45.5%分化为TuJ1+神经元，而胆碱能（ChAT^）神经元仅占同一群体细胞的27.8%。体外进一步分化10天后，FHL激活的神经球中除了胆碱能神经元外，还发现了大量的小神经元，包括谷氨酸能神经元（6.3%）、GABA能神经元（11.3%）以及星形胶质细胞（35.2%）和巢蛋白阳性细胞（18.9%）。使用其他生长因子组合时，胆碱能神经元缺失，神经球的边缘细胞形成了星形胶质细胞或小的谷氨酸能神经元和GABA能神经元。使用全细胞膜片钳技术监测储备电位和活动电位，结果显示FHL激活7天后，大多数大型多极细胞在没有动作电位的情况下，静息电位为-29.0±2.0 mV。2周后，静息电位升高至-63。6±3.0 mV，在诱发去极化电流的时刻观察到动作电位，并被1 M河豚毒素阻断，表明胆碱能未成熟神经元的功能活动。

作者进一步证实，体外 FHL 或 SFHL 激活本身不会导致成熟神经元的形成，并试图确定 FHL 或 SFHL 形成的干细胞在移植到成熟大鼠的中枢神经系统时是否能够分化为胆碱能神经元。为此，将激活的细胞注射到神经源性区域（海马）和几个非神经源性区域，包括成年大鼠的前额皮质、中膜和脊髓。使用 CAO-^^p 载体追踪植入的细胞。OCP 可以标记细胞超微结构和细胞过程（分子水平），且不会泄漏，并且可以直接可视化。此外，OCP 标记的神经干细胞保持了与胚胎脑未转化干细胞相同的神经元和神经胶质分化特征。

^{5 x 10 4 个}激活并标记的神经干细胞植入一至两周后，它们被发现在大鼠的脊髓或大脑中，其中 OCD+ 细胞主要位于注射部位附近。移植后一个月即可观察到迁移和整合过程。迁移限制因注射部位而异：当注射到前额叶皮质时，OCD+ 细胞位于距注射部位 0.4-2 毫米处，而当植入到中膜、海马或脊髓时，细胞迁移的距离要长得多 - 可达 1-2 厘米。移植的细胞位于高度组织化的中枢神经系统结构中，包括额叶皮质、中膜、海马和脊髓。移植后第一周即可看到 OCD 标记的神经元元素，且其数量在手术后一个月显著增加。体视学分析显示，与脊髓相比，植入细胞在大脑各个结构中的存活率更高。

已知成年哺乳动物的大多数组织中都保留着一个区域性干细胞群，这些干细胞向成熟细胞的转化受特定组织因子的调控。干细胞的增殖、祖细胞的分化以及特定脑结构特有的神经元表型的形成在胚胎脑中得到了更显著的表达，这是由局部微环境中高浓度的形态发生因子（神经营养因子 BDNF、NGF、NT3、NT4/5 以及生长因子 FGF2、TGF-α、IGF1、GNDF、PDGF）所决定的。

神经干细胞位于哪里？

已证实神经干细胞表达胶质酸性纤维蛋白，而这种蛋白在神经谱系的成熟细胞中仅存在于星形胶质细胞中。因此，星形胶质细胞可能是成熟中枢神经系统（CNS）的干细胞储备。事实上，在嗅球和齿状回中发现了源自GFAP阳性前体的神经元，这与放射状胶质细胞作为祖细胞的传统观点相矛盾，因为成年期的齿状回中放射状胶质细胞不表达GFAP。中枢神经系统可能存在两种干细胞群。

干细胞在脑室下区的定位问题也尚不清楚。一些作者认为，室管膜细胞在培养中会形成球形克隆，但它们并非真正的神经球（就像室管膜下细胞的克隆一样），因为它们只能分化成星形胶质细胞。另一方面，用荧光或病毒标记室管膜细胞后，可以在室管膜下层和嗅球的细胞中检测到标记物。这些标记细胞在体外形成神经球，并分化成神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞。此外，研究表明，约5%的室管膜细胞表达干细胞标记物——巢蛋白、Notch-1和Mussashi-1。据推测，不对称有丝分裂的机制与膜受体 Notch-1 分布不均有关，这导致 Notch-1 留在位于室管膜区的子细胞膜上，而迁移到室管膜下层的母细胞则失去了该受体。从这个角度来看，室管膜下区可被认为是由室管膜层的干细胞形成的神经元和神经胶质细胞祖细胞前体的收集器。其他作者认为，在脑室下区的尾部只形成神经胶质细胞，神经发生的来源是喙外侧部的细胞。在第三种变体中，侧脑室脑室下区的前部和后部具有相同的神经发生潜能。

中枢神经系统干细胞储备组织的第四种变体似乎更可取，根据这种变体，脑室下区有三种主要类型的神经祖细胞 - A、B 和 C。A 细胞表达早期神经元标志物（PSA-NCAM、TuJl）并被 B 细胞包围，B 细胞通过抗原表达被识别为星形胶质细胞。C 细胞不具有神经元或神经胶质细胞的抗原特征，具有很高的增殖活性。作者令人信服地证明了 B 细胞是 A 细胞的前体，也是嗅球的新生神经元。在迁移过程中，A 细胞被神经祖细胞链包围，这与胚胎脑中有丝分裂后神经母细胞沿放射状神经胶质细胞的迁移机制明显不同。迁移在嗅球中结束，A 细胞和 B 细胞均进行有丝分裂，其衍生物被整合到颗粒细胞层和大脑嗅觉区的肾小球层中。

发育中的胚胎脑缺乏分化的室管膜细胞，而脑室壁含有脑室生发区和脑室下区增殖的干细胞，原代神经母细胞和胶质母细胞会迁移至这些区域。基于此，一些作者认为成熟脑的室管膜下区域含有较少的胚胎生发神经组织，由星形胶质细胞、神经母细胞和未鉴定的细胞组成。真正的神经干细胞在侧脑室壁生发区细胞中所占比例不到1%。部分出于这个原因，也考虑到室管膜下区的星形胶质细胞是神经干细胞的前体，星形胶质细胞胶质成分发生转分化并获得神经元表型特征的可能性并不排除。

最终解决神经干细胞体内定位问题的主要障碍是缺乏这些细胞的特异性标记。然而，从实践角度来看，非常有意思的是，有报道称，神经干细胞可以从不包含室管膜下区的中枢神经系统区域分离出来——这些区域包括前脑的第三和第四脑室、脊髓的胸椎管和腰椎区域。尤其重要的是，脊髓损伤会增加中央管室管膜干细胞的增殖，形成祖细胞，这些祖细胞会迁移并分化为胶质中胚层瘢痕的星形胶质细胞。此外，在成年大鼠未受伤的脊髓中也发现了星形胶质细胞和少突胶质细胞的前体细胞。

因此，文献数据令人信服地证明了成年哺乳动物（包括人类）的中枢神经系统（CNS）中存在区域性干细胞储备，但遗憾的是，其再生可塑性能力仅能支持生理性再生过程，形成新的神经元网络，而无法满足修复性再生的需求。这提出了寻找通过外源途径增加中枢神经系统干细胞资源的机会的任务，但如果不清楚胚胎期中枢神经系统形成的机制，这一任务将无法解决。

如今我们知道，在胚胎发育过程中，神经管干细胞是三种细胞类型的来源——神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞，也就是说，神经元和神经胶质细胞起源于同一个前体细胞。外胚层分化为神经祖细胞簇是在bHLH家族原神经基因产物的影响下开始的，而Notch家族基因受体跨膜蛋白衍生物的表达则抑制了这一过程，从而限制了神经前体细胞的形成和早期分化。反过来，Notch受体的配体是邻近细胞的跨膜Delta蛋白，由于其胞外结构域，细胞间直接接触并诱导干细胞间的相互作用。

胚胎神经发生程序的进一步实施同样复杂，而且似乎应该因物种而异。然而，神经异种移植研究的结果表明，干细胞具有明显的进化保守性，因此人类神经干细胞在移植到大鼠脑内后能够迁移和发育。

已知哺乳动物的中枢神经系统具有极低的修复再生能力，其特征是成熟大脑中没有任何迹象表明会出现新的细胞元素来替代因受伤而死亡的神经元。然而，在神经母细胞移植的情况下，后者不仅可以植入、增殖和分化，而且还能够整合到大脑结构中并在功能上替代丢失的神经元。当移植定向的神经元祖细胞时，治疗效果明显较弱。此类细胞已被证明具有较低的迁移能力。此外，神经元祖细胞不能复制神经网络的结构，也不能在功能上整合到接受者的大脑中。在这方面，人们正在积极研究在移植非预制多能神经干细胞期间的修复-可塑性再生问题。

在M. Aleksandrova等人（2001）的研究中，第一个实验的受体是性成熟的雌性大鼠，供体是15天大的胚胎。从受体大脑枕叶皮质切取一部分，并将含有脑室和脑室下区域多能干细胞的推测胚胎皮质机械悬浮组织移植到腔内。在第二个实验中，将9周龄人类胚胎的神经干细胞移植到性成熟大鼠的脑内。作者从胚胎脑室周围区域分离出组织块，将其置于F-12培养基中，通过反复移液获得细胞悬浮液，然后在添加了生长因子（FGF、EGF和NGF）的特殊NPBM培养基中培养。细胞在悬浮培养中生长直至形成神经球，将其分散并再次植入培养物中。经过4代，总培养期12-16天后，将细胞用于移植。受体为10日龄幼鼠和2月龄性成熟的Wistar大鼠，在未给予免疫抑制的情况下，将4 μl人神经干细胞悬液注射至侧脑室。研究结果表明，大鼠大脑皮层胚胎原基脑室区和脑室下区的游离细胞在异体移植至成熟脑组织的过程中继续发育，即分化后的受体脑微环境因素并未阻碍胚胎神经干细胞的生长分化。移植后早期，多能细胞持续进行有丝分裂，并积极从移植区域迁移至受体脑组织。移植的胚胎细胞具有巨大的迁移潜力，沿着移植轨迹几乎在受体大脑皮层的所有层级以及白质中均有发现。神经细胞的迁移路径长度（最长680微米）始终明显短于胶质细胞的迁移路径长度（最长3毫米）。脑血管和纤维结构是星形胶质细胞迁移的结构载体，这一点在其他研究中也得到了证实。

此前，人们认为标记星形胶质细胞在受体大脑皮层损伤区域的积聚可能与移植组织和受体组织之间神经胶质屏障的形成有关。然而，一项针对紧密定位细胞移植结构的研究表明，其细胞结构混乱，移植细胞无任何分层分布。只有在供体和受体组织之间不存在神经胶质屏障的情况下，移植神经元的有序性才能接近正常大脑皮层细胞。否则，移植细胞的结构会变得不典型，神经元本身容易肥大。通过对移植细胞进行神经免疫化学分型，我们在移植细胞中发现了抑制性GABA能神经元，并检测到PARV、CALB和NPY蛋白的表达。因此，成熟大脑保留了能够支持神经多能细胞增殖、迁移和特异性分化的微环境因素。

M. Aleksandrova 等人 (2001) 在培养从 9 周胚胎脑室周围区域分离的人类干细胞时，在第四代中发现了大量巢蛋白阳性的多能细胞，其中一些已经经历体外分化并按照神经元类型发育，这与其他作者的研究结果相符。移植到成年大鼠脑内后，培养的人类干细胞进行有丝分裂并迁移到异种受体脑组织中。在细胞移植中，作者观察到两种细胞群——小细胞群和大细胞群。后者在受体脑的实质内和沿着纤维结构迁移的距离不大——在 300 μm 以内。迁移路径的最大范围（长达 3 毫米）是小细胞的特征，其中一些分化为星形胶质细胞，这是使用 GFAP 单克隆抗体确定的。两种细胞类型均在侧脑室壁中发现，表明移植的细胞进入了脑脊液迁移通道。人类和大鼠神经干细胞的星形胶质细胞衍生物主要通过受体脑的毛细血管和纤维结构迁移，这与其他作者的数据一致。

使用针对GFAP、CALB和VIM的单克隆抗体分析人类干细胞在体内的分化，揭示了星形胶质细胞和神经元的形成。与大鼠移植中的细胞不同，许多人类干细胞呈波形蛋白阳性。因此，一些人类多能细胞并未发生分化。同一批作者随后证明，未经免疫抑制处理的人类神经干细胞在移植后可在大鼠脑内存活20天，且未发现成熟脑神经胶质细胞的免疫攻击迹象。

已经证实，甚至果蝇的神经干细胞也能在与昆虫相距甚远的大鼠等分类单元的大脑中植入并分化。作者实验的正确性毋庸置疑：转基因果蝇品系含有人类神经营养因子 NGF、GDNF、BDNF 的基因，这些基因插入到果蝇热休克启动子下的 CaSper 载体中，因此哺乳动物的体温会自动诱发这些基因的表达。作者使用组织化学 X-Gal 染色，通过细菌半乳糖苷酶基因的产物鉴定了果蝇细胞。此外，还发现果蝇神经干细胞对人类基因编码的神经营养因子有特异性的反应：当异种移植含有 gdnf 基因的转基因果蝇品系细胞时，其分化中的神经干细胞中酪氨酸羟化酶的合成急剧增加，而带有 ngf 基因的细胞则活跃地产生乙酰胆碱酯酶。异种移植在与其一起移植的胚胎神经组织同种移植中引发了类似的基因依赖性反应。

这是否意味着神经干细胞的特定分化是由物种非特异性神经营养因子诱导的？根据作者的研究结果，产生神经营养因子的异种移植对同种异体移植的命运有特定的影响，在这种情况下，同种异体移植的发育更为密集，体积比未添加异种移植的同种异体移植大 2-3 倍。因此，含有神经营养因子基因的异种移植细胞，特别是编码人类神经胶质细胞源性神经营养因子 (GDNF) 的基因，对同种异体移植的发育具有类似于相应神经营养因子作用的非物种特异性影响。已知 GDNF 能增加大鼠胚胎中脑多巴胺能神经元的存活率并增强这些细胞的多巴胺代谢，并诱导酪氨酸羟化酶阳性细胞的分化，增强轴突生长并增加神经元细胞体的大小。在培养的大鼠中脑多巴胺能神经元中也观察到了类似的效果。

人类神经干细胞异种移植至成熟大鼠脑后，可观察到其主动迁移。已知神经干细胞的迁移和分化过程由一组特殊基因控制。c-ret原癌基因的蛋白产物与GDNF共同向前体细胞发出分化的起始迁移信号。下一个信号来自mash-1基因，该基因控制细胞发育路径的选择。此外，分化细胞的特定反应还取决于睫状神经营养因子的α受体。因此，鉴于异种人类神经干细胞与受体大鼠脑细胞的基因构成完全不同，我们不仅需要认识到神经营养因子的物种非特异性，还需要认识到负责神经干细胞特异性分化的基因在进化上具有最高的保守性。

未来将揭示胚胎神经材料异种移植在神经外科实践中是否可行，以治疗少突胶质细胞髓鞘合成障碍引起的神经退行性病变。目前，神经移植领域最受关注的课题是如何从胚胎或成熟脑组织中获取同种异体神经干细胞，并将其定向分化为神经母细胞或特化神经元。

神经干细胞移植

为了刺激成年生物体神经干细胞的增殖和分化，可以移植胚胎神经组织。通过同种异体移植获得的胚胎神经组织干细胞本身有可能进行增殖和分化。已知脊髓损伤后，神经传导的再生是通过受损轴突的延长和未受损运动神经元突起轴突的侧枝萌发实现的。阻碍脊髓再生的主要因素包括损伤区域结缔组织瘢痕的形成、中枢神经元的营养不良和退行性改变、神经生长因子 (NGF) 缺乏以及损伤区域存在髓鞘分解产物。研究表明，将不同类型的细胞（成年动物坐骨神经碎片、胚胎枕叶皮质、海马、脊髓、雪旺细胞、星形胶质细胞、小胶质细胞、巨噬细胞、成纤维细胞）移植到受损脊髓中，可以促进受损轴突的发芽再生，并使新形成的轴突穿过脊髓损伤区生长。实验证明，将胚胎神经组织移植到脊髓损伤区域，通过神经营养因子的作用，可以加速受损轴突的生长，防止神经胶质瘢痕的形成以及中枢神经元营养不良和退行性病变的发展，同时，移植的胚胎神经组织细胞在脊髓中存活，与邻近组织整合，并通过在脊髓神经元上形成树突状突触，促进轴突穿过损伤区域生长。

在VI Tsymbalyuk领导的科研团队的努力下，乌克兰再生整形医学领域取得了长足发展。首先，这些实验研究了胚胎神经组织移植治疗脊髓损伤的有效性。在自体周围神经移植过程中，作者观察到远端缝合区破坏性变化最为明显，术后30天，这些破坏性变化与修复过程相结合。在同种异体移植过程中，移植神经在第30天的形态功能状态表现为明显的破坏，伴有脂肪变性和淀粉样变性，并伴有局部炎性淋巴细胞浸润，以施万细胞萎缩为主。胚胎神经组织移植对脊髓传导功能的恢复有显著作用，尤其对损伤后24小时内接受手术的动物更是如此：在炎症和损伤程度降低的背景下，脊髓神经元中负责蛋白质合成和能量产生的超微结构元素出现肥大增生，少突胶质细胞出现肥大增生，肌肉动作电位幅度恢复50%，冲动传导速度恢复90%。根据移植区域评估胚胎神经组织移植的有效性时发现，将移植物直接植入脊髓损伤区域时，效果最佳。如果脊髓完全横断，胚胎神经组织移植则无效。动态研究表明，脊髓损伤后24小时内为胚胎神经组织移植的最佳时机，而损伤后第2～9天继发性缺血炎症改变明显时期进行手术则不适宜。

已知重度脑外伤会在伤后初期和中期，在受损脑组织和全身引发强烈且持久的脂质过氧化反应，并扰乱受损脑组织的能量代谢过程。在这种情况下，将胚胎神经组织移植到创伤区域可以促进脂质过氧化过程的稳定，提高大脑和全身抗氧化系统的潜力，并在伤后35-60天增强其抗自由基保护能力。在移植胚胎神经组织后的同一时期，脑组织的能量代谢和氧化磷酸化过程恢复正常。此外，研究表明，在实验性脑外伤后的第一天，受伤半球组织的阻抗降低30-37%，对侧组织降低20%，这表明出现了全身性脑水肿。在接受胚胎神经组织移植的动物中，水肿消退速度明显加快——在第七天，受损半球组织的平均阻抗值就已达到对照组的97.8%。此外，只有接受胚胎神经组织移植的动物在第30天才观察到阻抗值完全恢复。

重度颅脑损伤后脑内部分神经元死亡是造成创伤后并发症的主要原因之一。中脑和延髓的整合多巴胺和去甲肾上腺素系统的神经元对损伤特别敏感。纹状体苍白球复合体和大脑皮层多巴胺水平降低会显著增加患运动障碍、精神障碍和癫痫样状态的风险，而下丘脑多巴胺分泌减少则是创伤后晚期多种植物神经和躯体疾病的病因。实验性颅脑损伤研究结果表明，移植胚胎神经组织有助于恢复受损大脑半球的多巴胺水平，以及下丘脑的多巴胺和去甲肾上腺素水平，并提高中脑和延髓的去甲肾上腺素和多巴胺水平。此外，由于在实验动物受损的大脑半球移植了胚胎神经组织，磷脂的百分比得到正常化，脂肪酸的含量增加（C16：0，C17：0，C17：1，C18：0，C18：1 + C18：2，C20：3 + C20：4，C20：5）。

这些数据证实了移植的胚胎神经组织对再生可塑过程的刺激，并表明了移植对接受者整个大脑的修复营养作用。

乌克兰医学科学院AP罗莫达诺夫神经外科研究所的工作人员在脑瘫（一种病理极其复杂、伴有严重运动功能障碍的疾病）中移植胚胎神经组织的临床经验值得特别关注。脑瘫的临床表现取决于负责调节肌张力和形成运动刻板印象的整体结构的损伤程度。目前，有充分的证据支持纹状体苍白球-丘脑皮质运动控制系统的病理变化在运动功能和肌张力障碍中发挥重要作用。该系统的纹状体苍白球连接通过黑质纹状体多巴胺的产生发挥控制功能。实施丘脑皮质控制的直接通路始于壳核神经元，由γ-氨基丁酸 (GABA) 和 P 物质介导，并直接投射到苍白球内节和黑质的运动区。间接通路的作用由GABA和脑啡肽参与实现，它起源于壳核的神经元，通过一系列连接（包括苍白球外部节和丘脑底核）影响基底神经节的细胞核。直接通路传导障碍会导致运动减少，而间接通路结构传导降低会导致运动亢进，并伴随肌张力的相应变化。运动控制系统不同水平的GABA能传导通路的完整性以及壳核水平多巴胺能连接的整合对于丘脑皮质相互作用的调节至关重要。各种脑瘫最常见的运动病理表现是肌张力障碍以及与之密切相关的反射性肌肉活动改变。

脑瘫患者胚胎神经组织移植需要对脑结构损伤的性质进行全面分析。作者通过测定蛛网膜下腔脑脊液中多巴胺和γ-氨基丁酸（GABA）的水平，详细描述了功能性脑结构整合障碍的程度，从而能够客观评估手术干预的效果并纠正重复的神经移植。根据萎缩性病变的严重程度，将胚胎神经组织（9周胚胎的流产材料）移植到大脑半球中央前回皮质的实质中。术后未观察到并发症或患者病情恶化。63%的痉挛型患者、82%的无力-审美型儿童以及仅24%的混合型儿童观察到积极的动态变化。已证实，高水平的神经致敏作用和针对神经特异性蛋白的自身抗体的存在会对手术效果产生负面影响。胚胎神经组织移植对8-10岁及以上患者以及重度多动综合征和癫痫患者无效。临床研究表明，胚胎神经组织移植对痉挛型脑瘫患者有效，其疗效体现在：患者形成了新的静态运动技能和自主运动，病理性运动刻板印象得到纠正，痉挛程度、病理性姿势和姿态得到改善。作者认为，胚胎神经组织移植的积极作用源于其对参与调节姿势张力和自主运动的脊髓上结构功能活动的正常化作用。同时，胚胎神经组织移植的积极临床效果伴随着蛛网膜下腔脑脊液中神经递质含量的降低，这表明受影响的脑结构的整体相互作用得到了恢复。

还有另一种严重的神经系统病变——失智症候群，遗憾的是，这种疾病的治疗问题远未得到解决。失智症候群是一种多病因的亚急性或慢性疾病，由中枢神经系统（主要是大脑皮层）的严重器质性病变引起，其特征是出现全失用症和全失认症，但大脑节段-干部分和边缘网状复合体的结构功能相对保留。随访研究（1 至 3 年）表明，失智症候群并不是对儿童神经系统持续性损伤的最终诊断，它可能会发展为器质性痴呆或慢性植物状态。在乌克兰医学科学院 AP 罗莫达诺夫神经外科研究所的修复神经外科科室，21 名患有失智症候群后遗症的患者接受了胚胎神经组织移植。在全身麻醉下，使用冠钻在计算机断层扫描或磁共振成像显示的萎缩变化最明显的区域上钻孔，在存在灰质或白质弥漫性萎缩的情况下，将移植物引入大脑的中央前回和中央回。打开硬脑膜后，使用特殊装置将 8-9 周胚胎的感觉运动皮质组织碎片植入皮质内。植入组织样本的数量从 4 到 10 个不等，这取决于钻孔的大小和脑物质局部变化的大小。与其他类型的病理不同，在失聪综合征中，作者试图将尽可能多的胚胎组织植入大脑最容易接近的区域。缝合硬脑膜，并进行颅骨缺损整形手术。术中，所有患者的皮质（萎缩、回旋消失、脑物质颜色和搏动改变）和脑膜（硬脑膜增厚、蛛网膜显著增厚并出现自身血管、蛛网膜与下层脑物质融合）均出现显著变化。有炎症性脑损伤病史的患者这些变化更为明显。在经历过中枢神经系统缺氧的患者中，脑物质弥漫性萎缩性改变，尤其是皮质，蛛网膜下腔增大，脑膜无显著变化。半数患者软组织、骨骼和脑物质出血增多。术后 6 个月至 3 年内，16 名患者的病情好转，5 名患者的病情保持不变。运动和精神领域均观察到积极的动态。10 名患者的肌张力下降，11 名患者的运动活动增加（轻瘫降低，: 在术后 2 周内，5 名儿童的攻击性降低（其中 2 名患有严重延髓障碍的患者吞咽功能得到改善），其中 2 名儿童在手术后 2 周内能够独立咀嚼。精神障碍严重程度降低，9 名儿童在手术后变得更加平静，7 名患者的睡眠和注意力得到改善。3 名患有失语症后遗症的患者开始认出父母，1 名患者开始听从指示，2 名患者开始发音，3 名患者的构音障碍程度减轻。作者指出，患者病情在手术后 2 个月开始明显好转，5-6 个月时达到高峰，随后好转速度减慢，到 1 年底 50% 的患者病情趋于稳定。神经移植的积极效果促使六名患有失语综合征（apallic syndrome）的患者进行了另一侧大脑半球的再次手术。第二次移植的技术和方法与第一次手术相同，但临床效果较差，尽管在第一次和第二次手术后均未出现严重并发症。作者认为，神经移植的治疗机制与移植胚胎神经组织的神经营养作用有关，该组织含有大量生长激素、激素和其他生物活性物质，可刺激受损神经元的修复和受体脑组织的可塑性重组。神经移植也可能对先前形态保存、但由于疾病而丧失功能活性的神经细胞的活性产生激活作用。正是这种快速的神经营养作用可以解释一些儿童在术后第一周或第二周末延髓功能就已得到改善。此外，据推测，到第三或第四个月时，移植的大脑与宿主大脑之间会建立形态功能连接，神经移植将通过这种连接取代死亡脑细胞的功能，从而改善患者的运动和心理功能。两名儿童在手术两周后就能够独立咀嚼。精神障碍的严重程度有所降低，九名儿童在手术后变得更加平静，七名患者的睡眠和注意力得到改善。三名患有失语综合征的患者开始认出他们的父母，一名患者开始听从指示，两名患者开始发音。其中三例患者的构音障碍程度减轻。作者指出，患者病情在术后两个月开始明显改善，并在5-6个月内达到峰值，随后好转速度减慢，到年底，50%的患者病情趋于稳定。神经移植的积极效果为六例伴有失聪综合征后果的患者进行了另一侧大脑半球的再次手术奠定了基础。第二次移植的技术和方法与第一次手术相同，但临床效果较差，尽管第一次和第二次手术后均未出现严重并发症。作者认为，神经移植治疗效果的机制与移植胚胎神经组织的神经营养作用有关，该组织含有大量生长激素、激素和其他生物活性物质，可以刺激受损神经元的修复和接受者脑组织的可塑性重组。也可能对先前形态上保存完好但由于疾病而失去功能活性的神经细胞的活动产生激活作用。正是这种快速的神经营养作用可以解释一些儿童在手术后第一周或第二周结束时延髓功能就得到改善。据推测，与此同时，到第三个月或第四个月，移植神经和宿主大脑之间建立了形态功能连接，通过这种连接，神经移植神经可以取代死亡脑细胞的功能，这是改善患者运动和心理功能的基础。两名儿童在手术两周后就能够独立咀嚼。精神障碍的严重程度有所降低，九名儿童在手术后变得更加平静，七名患者的睡眠和注意力得到改善。三名患有失语症候群的患者开始认出他们的父母，一名患者开始听从指示，两名患者开始发音，三名患者的构音障碍程度减轻。作者指出，患者病情在术后2个月开始明显改善，5-6个月达到高峰，随后好转速度减缓，到年底，50%的患者病情趋于稳定。神经移植的积极效果为6例伴有失聪综合征后遗症的患者进行了另一侧大脑半球的再次手术奠定了基础。第二次移植的技术和方法与第一次手术相同，但临床效果较差，尽管第一次和第二次手术后均未出现严重并发症。作者指出，神经移植的治疗机制与移植胚胎神经组织的神经营养作用有关。该组织含有大量生长激素、激素和其他生物活性物质，能够刺激受损神经元的修复和受体脑组织的可塑性重组。神经移植也可能对先前形态完好、但因疾病而丧失功能活性的神经细胞产生激活作用。正是这种快速的神经营养作用可以解释部分儿童在术后第一周或第二周末延髓功能就已得到改善。据推测，与此同时，到第三或第四个月，移植神经和宿主脑之间会建立形态功能连接，神经移植神经通过这些连接取代死亡脑细胞的功能，为改善患者的运动和心理功能奠定基础。尽管第一次和第二次手术干预后均未出现严重并发症。作者认为，神经移植的治疗机制与移植胚胎神经组织的神经营养作用有关。该组织含有大量生长激素、激素和其他生物活性物质，能够刺激受损神经元的修复和受体脑组织的可塑性重组。神经移植也可能对先前形态完好、但因疾病而丧失功能活性的神经细胞产生激活作用。正是这种快速的神经营养作用可以解释一些儿童在术后第一周或第二周末延髓功能就已得到改善。据推测，与此同时，到第三或第四个月，移植神经和宿主脑之间建立了形态功能连接，神经移植通过这些连接取代了死亡脑细胞的功能，为改善患者的运动和心理功能奠定了基础。尽管第一次和第二次手术干预后均未出现严重并发症。作者认为，神经移植的治疗机制与移植胚胎神经组织的神经营养作用有关。该组织含有大量生长激素、激素和其他生物活性物质，能够刺激受损神经元的修复和接受者脑组织的可塑性重组。此外，神经移植还可能对先前形态上保存完好、但由于疾病而失去功能活性的神经细胞产生激活作用。正是这种快速的神经营养效应，才解释了一些儿童在手术后第一周或第二周就出现延髓功能改善的原因。据推测，与此同时，到第三或第四个月，移植神经与宿主大脑之间建立了形态功能连接，神经移植通过这种连接取代了死亡脑细胞的功能，为改善患者的运动和心理功能奠定了基础。

通过实验研究了胚胎神经组织移植对神经元间连接重组的影响。作者使用荧光亲脂性标记物DIL（1,1-双十八烷基-3,3,33'-四甲基吲哚羰菁高氯酸盐）和共聚焦激光扫描，研究了移植和未移植胚胎神经组织的白鼠大脑皮层机械损伤区域内模块间轴突连接的恢复模式。研究发现，将胚胎神经组织引入损伤区域可确保轴突生长，轴突穿过移植组织后与邻近的脑组织连接；而未移植胚胎神经组织时，损伤区域将成为轴突生长的不可逾越的障碍。本研究对胚胎（妊娠15-17天）大脑皮层进行了移植。作者的研究结果进一步证明了胚胎神经组织移植对创伤后大脑皮层相邻结构和功能模块间神经元间关系重组的积极影响。胚胎神经组织移植通过在移植神经营养因子作用区域内创造有利于轴突生长的条件，部分修复了大脑皮层受损区域之间的连接。这种效应的存在已得到实验证实，并在文献中被讨论为性成熟动物受损大脑具有高可塑性的证据。因此，细胞移植目前被认为是恢复受损人类中枢神经系统功能的最佳治疗策略。

作者获得的关于使用胚胎脑神经组织作为外源性移植介质促进轴突生长的效率的数据，证实了在完整的相邻脑区之间建立通讯连接的前景。研究神经组织移植对中枢神经系统功能参数动态变化的影响似乎具有现实意义。这项研究的任务是调查胚胎蓝斑（LC）移植对受体LC神经元形态功能指标和运动活动的影响。受体为雌性Wistar大鼠，供体为同系大鼠18日龄胚胎。将胚胎LC移植到第三脑室腔内。组织学上，75%的受体动物检测到移植物植入。在植入的病例中，移植物紧邻脑室壁，填充了脑腔的1/5-2/5，并且是可存活的。术后 1 个月和 6 个月，移植的神经组织根据其形态学特征，呈现出正常个体发育过程中形成的结构，即 LC 结构。作者获得的数据表明，在移植胚胎 LC 原基的动物中，动态活动发生变化，LC 细胞核染色质的基质活性增加。因此，其自身 LC 的神经元活性增强，但移植的移植物也具有功能活性。已知所谓的中脑运动区实际上与 LC 的定位相重合。作者认为，受体大鼠运动活动变化的基础是自身和移植的 LC 细胞的激活，以及大量去甲肾上腺素的释放，包括在脊髓节段中。因此，我们推测，在将 LC 移植到动物完整大脑的情况下，运动活动的增加是由于存在与接受者大脑整合的功能活跃的移植，并有助于激活大鼠的运动活动。

此外，研究表明，移植的胚胎新皮质和脊髓雏形的神经上皮细胞在移植到成年大鼠受损的坐骨神经后 1-2 个月内能够存活并分化为神经母细胞、幼年和成熟的神经元。在研究异位移植（15 天大鼠胚胎）中大鼠胚胎新皮质和脊髓雏形的 NADPH 阳性神经元的发育动态时，在受体大鼠坐骨神经的纵切面上可见 70% 至 80% 的神经移植物植入，具体取决于观察时间。手术一周后，移植物中开始形成具有圆形亮核和一个或两个核仁的单极和双极神经母细胞，并伴有簇的形成。作者未能在神经母细胞中检测到含有 NADPH 黄递酶（NADPH-d）的细胞。 7天后，只有血管细胞成分呈NADPH阳性——移植层内的毛细血管内皮细胞，以及受体坐骨神经血管的内皮细胞和平滑肌细胞。由于血管平滑肌细胞中一氧化氮合酶（NOS）的诱导是在IL-1的影响下发生的，因此作者将坐骨神经血管中NADPH阳性平滑肌细胞的出现与受损神经干中合成的IL-1联系起来。已知在胚胎脑组织移植条件下，神经发生与原位神经元的发育同步发生。形态学研究结果表明，移植后7天，移植物中部分神经成分的分化与新生大鼠脑内类似部位细胞的分化相对应。因此，在异位移植到周围神经的条件下，移植的胚胎神经细胞表现出合成NADPH-d的能力。在这种情况下，脊髓移植中发现的含 NADPH-d 的神经元比新皮质移植中更多，但移植神经元中一氧化氮的合成开始得晚于原位发育时期。在脊椎动物的中枢神经系统中，NOS 阳性细胞在胎儿期就已出现。人们认为，NO 促进发育中大脑中突触连接的形成，而小脑神经母细胞中提供 NO 合成的 NOS 阳性神经传入纤维的存在刺激了神经元的迁移和分化，从而形成了正常的大脑细胞结构。NO 在突触形成中的重要作用已在顶盖中得到证实 - 只有那些与视网膜细胞有突触连接的神经元才会呈现 NOS 阳性。

已知一氧化氮是脑活动的调节剂之一，它由精氨酸在具有心肌黄酶活性的一氧化氮合酶的作用下形成。在中枢神经系统中，一氧化氮由血管内皮细胞、小胶质细胞、星形胶质细胞和脑各个部位的神经元合成。在创伤性脑损伤以及缺氧和缺血期间，可以观察到含有一氧化氮（脑血流调节剂之一）的神经元数量增加。鉴于一氧化氮能够诱导突触形成，在接受者神经组织受到创伤的背景下，研究在神经移植条件下含一氧化氮细胞的形成尤其令人感兴趣。

同样重要的是研究神经移植对条件反射行为刻板印象的影响。在研究胚胎蓝斑组织（妊娠17-19天）脑内和远处（CII和CIII之间）移植对额颞叶大脑皮层破坏的大鼠记忆过程和儿茶酚胺含量的影响的实验中，结果表明，对大脑额颞叶皮层进行电解损伤会破坏回避（记忆）条件反射情绪反应的刻板印象，削弱生理活动，降低凝固大脑皮层区域中去甲肾上腺素的含量，但升高下丘脑中的去甲肾上腺素含量，尽管血液和肾上腺中的肾上腺素含量增加，但肾上腺素浓度降低。

胚胎蓝斑组织脑内移植的结果是，81.4％的动物因大脑皮层额颞区电解损伤而破坏的条件反射性情绪回避反应的刻板性得到恢复，中脑、下丘脑和大脑皮层的网状结构中肾上腺素的含量恢复正常，海马中的肾上腺素水平甚至增加，同时伴有血液中肾上腺素浓度的降低。

胚胎蓝斑组织远程移植不仅能恢复额颞叶皮质电解损伤大鼠被破坏的条件反射性情绪回避反应的刻板印象，还能增加去甲肾上腺素和肾上腺素的含量，主要在下丘脑、血液、肾上腺和心脏中。据推测，这是由于移植组织的血管化、神经递质渗透到血液中，穿过血脑屏障，以及激活1、2、3型肾上腺素和去甲肾上腺素的再摄取机制所致。作者认为，在移植组织植入和功能正常的情况下，去甲肾上腺素水平的长期稳定可以被认为是蓝斑神经元以最小剂量逐渐释放去甲肾上腺素的现象。

胚胎神经组织移植的积极临床效果也可能归因于其能够影响血管肿瘤的进程，而生长因子和细胞因子直接参与了血管肿瘤的调控。血管生成由血管生成生长因子——血管内皮生长因子 (VEGF)、成纤维细胞生长因子 (FGF)、血小板衍生生长因子 (PDGF) 和转化生长因子 (TGF) 激活，这些因子在缺血过程中合成，是血管生成的启动环节。已证实，血管生长潜能的耗竭发生在机体衰老过程中，这在冠心病和下肢闭塞性动脉粥样硬化等疾病的发病机制中起着重要作用。组织缺血也见于许多其他疾病。将血管生成因子引入缺血区域（治疗性血管生成）可刺激缺血组织中血管的生长，并通过侧支循环的形成改善微循环，进而增强受累器官的功能活性。

血管内皮生长因子 (VEGF) 和成纤维细胞生长因子 (FGF) 被认为是最有前景的临床应用因子。首批随机研究的结果令人鼓舞，尤其是在正确选择血管生成因子的最佳剂量和给药方法的情况下。为此，研究人员对从人胚胎脑组织分离的提取物的血管生成活性进行了实验评估。该研究使用了妊娠第20周获得的流产组织，并根据I. Maciog等人（1979年）的方法（经IC ANRF改进）进行处理。该药物是“内皮细胞生长补充剂”（“Sigma”）的类似物，是包含VEGF和FGF的天然人类血管生成因子混合物。实验是在具有后肢和心肌组织缺血模型的大鼠身上进行的。基于对给予胚胎神经组织提取物的实验动物的碱性磷酸酶活性的研究，发现心肌单位面积毛细血管的数量有所增加——无论是在心脏的纵切面还是横切面上。该制剂的血管生成活性通过直接施用于缺血区以及全身（肌肉内）给药的情况表现出来，这导致梗塞后疤痕的平均面积减少。

在任何一种胚胎神经组织移植方法中，正确选择移植胚胎材料的孕周都至关重要。将8天、14天和16-17天的胚胎腹侧中脑细胞制剂移植到患有帕金森病的成熟大鼠体内三个月后，在阿扑吗啡诱发的运动不对称自动化测试中，对8天胚胎的中枢神经系统细胞制剂的效率进行了比较分析，结果表明，8天胚胎的中枢神经系统细胞制剂的效率显著较高，而16-17天胚胎神经组织的效率最低。所得数据与组织形态学分析结果相关，特别是与移植体的大小、神经胶质反应的严重程度以及其中多巴胺能神经元的数量相关。

胚胎神经组织细胞治疗效果的差异可能与细胞本身的不成熟度和定型程度以及它们对多巴胺能神经元损伤区域释放的生长因子的不同反应有关。具体而言，EGF 和 FGF2 对端脑神经干细胞体内发育的影响发生在胚胎发生的不同阶段。在无血清培养基中体外培养 8.5 日龄小鼠胚胎的神经上皮细胞，在 FGF2 存在下会增殖，但在 EGF 存在下不会增殖；只有在发育后期从胚胎脑中分离的干细胞群才会对 EGF 产生反应。同时，神经干细胞会响应上述每种有丝分裂原而增殖，并且在低细胞接种密度的培养物中添加 EGF 和 FGF2 时，神经干细胞的生长会得到增强。来自14.5天龄小鼠胚胎生发区的EGF反应性神经干细胞被认为是妊娠8.5天后首次出现的FGF反应性神经干细胞的直系后代。神经干细胞和祖细胞的潜在表型取决于其微环境的复杂影响。通过流式细胞荧光法对8-12周龄和17-20周龄人类胚胎脑室周围区和海马区的神经细胞进行免疫表型分析，结果显示，神经祖细胞的表型存在显著的变异性，这既与胎龄有关，也与供体生物材料的个体体质特征有关。当这些神经祖细胞在含有EGF、FGF2和NGF的选择性无血清培养基中培养时，神经球的形成速度显著依赖于胎龄。将来自 5-13 周龄人类胚胎不同部位的细胞与 FGF2 在层粘连蛋白基质上进行单层培养，并在微量生长因子存在下进行短暂培养，这些细胞能够持续增殖 6 周，并且在自发形成具有所有三种神经分化标志的细胞的背景下，具有高百分比的巢蛋白阳性细胞。从妊娠期超过 13 周的人类胚胎中脑分离出的细胞在 EGF 的影响下增殖并形成神经球。EGF 和 FGF2 的组合使用实现了协同效应。在含有 EGF2、IGF1 和 5% 马血清的纤连蛋白基质上培养 6-8 周龄人类胚胎的大脑皮层组织时，观察到神经干细胞最强烈的增殖和神经球的形成。

需要注意的是，关于妊娠周龄以及胚胎中枢神经系统（用于神经移植的组织）的切面问题仍未得到解答。这些问题的答案应该在大脑发育的神经发生中寻找，该过程贯穿整个胎儿期——此时神经管上皮形成多层结构。人们认为，干细胞和新神经元的来源是放射状胶质细胞，它由细长的细胞组成，这些细胞具有相对于脑囊壁呈放射状延伸的长突起，并接触脑室内表面和脑壁外软脑膜。此前，放射状胶质细胞仅具有神经束的功能，神经母细胞沿着神经束从腹侧区域迁移到浅表区域，并且在形成正确的皮质层状结构的过程中起着骨架作用。如今，已经证实，随着发育的进行，放射状胶质细胞会分化为星形胶质细胞。哺乳动物中，其很大一部分在出生后立即减少，然而，在那些放射状神经胶质细胞保存到成年期的动物物种中，神经发生在出生后活跃地发生。

在培养条件下，啮齿类动物胚胎新皮质中的放射状胶质细胞可形成神经元和胶质细胞，其中神经元主要在胚胎发育的孕14至16天（小鼠和大鼠大脑皮层神经发生最活跃的时期）形成。在胚胎发生第18天，分化转向星形胶质细胞的形成，新生神经元的数量明显减少。用GFP原位标记放射状胶质细胞，可以在15至16天龄大鼠胚胎的脑泡腔内检测到标记细胞的不对称分裂，并出现具有神经母细胞免疫学和电生理学特征的子细胞。值得注意的是，根据动态观察的结果，新生的神经母细胞利用放射状胶质细胞的母细胞迁移到软脑膜表面。

放射状胶质细胞的内源性标记物是中间丝蛋白巢蛋白。利用荧光流式分选法，对标记有与GFP结合的逆转录病毒并在巢蛋白调控下表达的细胞进行分选，结果表明，人类海马齿状回和门部的干细胞（材料来源于癫痫手术）表达巢蛋白。因此，它们属于放射状胶质细胞，而人类和其他哺乳动物一样，放射状胶质细胞仅存在于齿状回中。

同时，细胞移植的效率不仅取决于供体细胞的高活力、分化潜能和替代缺陷细胞的能力，更重要的是它们的定向迁移能力。移植细胞的全面功能整合取决于它们的迁移能力——且不破坏受体大脑的细胞结构。由于放射状胶质细胞在出生后几乎完全减少，因此有必要研究供体细胞如何从移植区移动到成年受体的脑损伤部位。细胞向中枢神经系统迁移有两种不依赖于放射状胶质细胞的方式：切向迁移现象，即神经母细胞在大脑皮层发育过程中垂直于放射状胶质细胞网络的移动，以及“成排”或“沿链”迁移。特别是，神经祖细胞从前脑室下区向嗅球的迁移，表现为由神经胶质细胞包围的紧密相邻细胞序列。人们认为这些细胞利用伴侣细胞作为迁移基质，而这种细胞间相互作用的主要调节剂是PSA-NCAM（多唾液酸化神经细胞粘附分子）。因此，神经元迁移并不一定需要放射状胶质细胞或预先存在的轴突连接的参与。细胞沿着喙部迁移道以“线状”形式在放射外进行的运动在整个生命过程中都得以维持，这表明将移植的神经祖细胞定向递送至成熟神经系统是切实可行的。

有一种假说认为，在大脑发育过程中存在干细胞系。根据该假说，在大脑发育的早期阶段，干细胞是一种神经上皮细胞，随着成熟，它会分化为放射状胶质细胞。在成年期，干细胞的作用由具有星形胶质细胞特征的细胞承担。尽管存在一些争议（关于海马体干细胞的争议，以及大脑深层区域没有分层皮质，而是从丘脑结节发育而来，而丘脑结节中没有放射状胶质细胞），但一个清晰而简单的概念，即干细胞表型在整个发育过程中持续变化，仍然非常有吸引力。

通过将成熟大鼠脊髓干细胞移植到成熟神经系统的不同区域，已清楚地证明了微环境因素对神经分化细胞的形成及其后续分化的影响。当干细胞移植到齿状回或嗅球的神经元迁移区域时，观察到移植细胞的主动迁移，并形成了大量的神经元。将干细胞移植到脊髓和阿蒙角区域会导致星形胶质细胞和少突胶质细胞的形成，而移植到齿状回不仅会导致神经胶质细胞的形成，还会导致神经元的形成。

在成年大鼠中，齿状回中分裂细胞的数量每天可达数千个——不到颗粒细胞总数的1%。神经元占细胞总数的50%-90%，星状细胞和其他胶质细胞成分约占15%。其余细胞不具备神经元和胶质细胞的抗原特征，但含有内皮细胞抗原，这表明齿状回中的神经发生和血管生成之间存在密切的关系。支持内皮细胞可能分化为神经元前体细胞的观点是基于内皮细胞在体外合成脑源性神经营养因子（BDNF）的能力。

神经回路的自组装速度令人惊叹：在分化过程中，颗粒细胞的前体细胞迁移至齿状回，并形成向海马角SAZ区生长的突起，并与锥体谷氨酸能神经元和插入性抑制神经元形成突触。新生的颗粒细胞在2周内整合到现有的神经回路中，最早的突触在新细胞出现后4-6天就已出现。通过给成熟动物频繁注射BrdU或3H-胸苷（一种鉴定成体干细胞的方法），在海马角中发现了大量标记的神经元和星形胶质细胞，这表明不仅在齿状回中，而且在海马的其他部位也有可能形成新的神经元。人们对成熟大脑海马齿状回的分裂、分化和细胞死亡过程的兴趣还在于，这里形成的神经元位于海马的关键区域之一，负责学习和记忆过程。

因此，目前已确定神经祖细胞起源于成熟啮齿动物侧脑室室管膜下区的细胞。它们沿着由纵向星形胶质细胞形成的喙部移行道迁移至嗅球，并嵌入颗粒细胞层，分化为具有该结构的神经元。在成年猴的喙部移行道中已检测到神经祖细胞的迁移，这表明在灵长类动物的嗅球中可能形成新的神经元。神经干细胞已从成年人的嗅球中分离出来并移植到细胞系中，克隆的细胞可分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞。在大鼠、小鼠、猴和人类成熟脑的海马体中均发现了干细胞。齿状筋膜颗粒下层的神经干细胞是祖细胞的来源，这些祖细胞迁移至海马的内侧和外侧肢，并在那里分化为成熟的颗粒细胞和神经胶质细胞。齿状筋膜新生神经元的轴突可追溯至CA3区，这表明新生神经元参与了海马功能的实现。在成年猴大脑皮层联合区中，发现了从脑室下层迁移而来的神经元祖细胞。在小鼠大脑皮层第六层中，由于先前处于休眠状态的脑室下层祖细胞的迁移，导致该层原生神经元损伤和死亡，在此之后2-28周内可检测到新生的锥体神经元。最后，人类大脑出生后神经发生的真实性由皮质神经元数量的两倍增加所证明，并且这种增加在出生后的前六年内持续进行。

对实际细胞移植学而言，调节神经干细胞和祖细胞的增殖和分化过程至关重要。抑制神经祖细胞增殖的最重要因素是糖皮质激素，它会急剧减少细胞分裂次数；而肾上腺切除则相反，会显著增加有丝分裂次数（Gould，1996）。值得注意的是，啮齿动物齿状回的形态发生在出生后发育的前两周最为活跃，此时肾上腺皮质类固醇激素的产生和分泌急剧减少，而此时对应激反应尚无反应。皮质类固醇会抑制颗粒细胞的迁移——新生神经元不会植入齿状回的颗粒层，而是停留在门部。据推测，突触连接的形成过程也会同时受到干扰。保护细胞免受此类“类固醇侵袭”的机制是通过在齿状回发育过程中以及在成熟动物中，增殖颗粒细胞上盐皮质激素和糖皮质激素受体的最低表达来实现的。然而，在所有大脑神经元中，海马体中的神经元糖皮质激素受体含量最高，这导致了海马体受到应激的影响。心理情绪压力和应激环境会抑制神经发生，而慢性应激会显著降低动物获得新技能和学习的能力。如果考虑到神经干细胞主要处于休眠状态，慢性应激对神经发生的更显著的负面影响就不难理解了。研究发现，在固定孕鼠（对于啮齿类动物而言，这是一种极强的应激因素）时，产前应激也会导致齿状回细胞数量减少，并显著抑制神经发生。已知糖皮质激素参与抑郁症的发病机制，其形态学表现为神经发生受抑制、神经元和神经元间连接的病理性重组以及神经细胞死亡。另一方面，抗抑郁化疗药物可激活神经元的新生，这证实了海马体中新神经元的形成过程与抑郁症发展之间的联系。雌激素对神经发生有显著影响，其作用与糖皮质激素相反，在于支持神经祖细胞的增殖和活力。值得注意的是，雌激素能显著提高动物的学习能力。一些作者将雌性动物颗粒细胞数量的周期性变化及其过量与雌激素的影响联系起来。

已知神经发生受EGF、FGF和BDNF调控，然而，丝裂原和生长因子等外界信号对干细胞的影响机制尚未得到充分研究。已证实，体外PDGF维持祖细胞向神经元方向的分化，而睫状神经营养因子（CNTF）与三碘甲状腺原氨酸类似，可刺激以星形胶质细胞和少突胶质细胞为主的神经胶质细胞成分的形成。垂体腺苷酸环化酶活化蛋白（PACAP）和血管活性肠肽（VIP）可激活神经祖细胞的增殖，但同时抑制子细胞的分化过程。阿片类药物，尤其是长期服用，会显著抑制神经发生。然而，阿片类受体尚未在齿状回的干细胞和神经祖细胞中被发现（它们存在于胚胎时期的分化神经元中），这使得我们无法评估阿片类药物的直接作用。

再生医学的实用需求迫使研究人员特别关注干细胞的多能性和多能性研究。将这些特性应用于成年生物体局部干细胞水平，未来有望确保生产出所需的移植材料。上文已表明，对神经干细胞进行表观遗传刺激可以获得已根据神经表型预先形成的增殖细胞，但这会限制其数量。在利用胚胎干细胞的全能性的情况下，增殖直至获得足够数量的细胞发生在神经分化之前，并且增殖后的细胞很容易转化为神经表型。为了获得神经干细胞，需要从胚泡的内细胞团中分离出胚胎干细胞 (ESC)，并在必需的LIF存在下进行培养，以保留其全能性和无限分裂的能力。之后，使用视黄酸诱导ESC进行神经分化。将产生的神经干细胞移植到被喹啉和6-羟基多巴胺损伤的纹状体后，它们会分化成多巴胺能神经元和血清素能神经元。将ESC衍生的神经祖细胞注射到大鼠胚胎脑室后，它们会迁移到受体脑的各个区域，包括皮层、纹状体、隔膜、丘脑、下丘脑和小脑。留在脑室腔内的细胞会形成类似神经管的上皮结构，以及独立的非神经组织岛。在受体胚胎的脑实质中，移植的细胞会形成神经系统的三种主要细胞类型。其中一些细胞具有细长的顶端树突、锥体细胞体和伸入胼胝体的基底轴突。供体来源的星形胶质细胞会向附近的毛细血管延伸，少突胶质细胞则紧密接触髓鞘套，参与髓鞘的形成。因此，从体外胚胎干细胞中获得的神经祖细胞能够定向迁移，并根据微环境信号进行区域分化，从而为发育中的大脑的多个区域提供神经元和胶质细胞。

一些作者考虑了成年生物体局部干细胞去分化和转分化的可能性。将小鼠神经干细胞植入红骨髓，随后由其发育成细胞系，产生具有功能活性的外周血细胞，这些数据间接证实了细胞在培养中去分化并具有扩增的潜能。此外，将从成熟或胚胎脑中获得的基因标记（LacZ）神经球细胞移植到受辐射且造血功能受到抑制的小鼠脑内，不仅导致干细胞形成神经衍生物，还导致血细胞生成，这表明神经干细胞具有在脑外实现的多能性。因此，神经干细胞能够在来自骨髓微环境的信号的影响下分化为血细胞，并初步转化为造血干细胞。另一方面，当将骨髓造血干细胞移植到脑部时，它们在脑组织微环境的影响下分化为神经胶质细胞和神经细胞。因此，神经和造血干细胞的分化潜能不受组织特异性的限制。换句话说，与脑和骨髓组织特征不同的局部微环境因素能够改变这些细胞分化的方向。结果表明，将神经干细胞引入受照射小鼠的静脉系统后，会在脾脏和骨髓中形成髓系、淋巴系和未成熟造血细胞群。在体外，确定了骨髓形态发生蛋白 (BMP) 对神经干细胞存活和分化的影响，就像在胚胎发生的早期阶段一样，它决定了神经干细胞向神经或神经胶质方向的发育。在16日龄大鼠胚胎的神经干细胞培养中，BMP诱导神经元和星形胶质细胞的形成，而在围产期脑组织来源的干细胞培养中，仅形成星形胶质细胞。此外，BMP抑制少突胶质细胞的生成，而少突胶质细胞在体外只有在添加BMP拮抗剂noggin的情况下才会出现。

转分化过程不具有物种特异性：移植到成熟大鼠纹状体的人骨髓造血干细胞会迁移至外囊白质、同侧和对侧大脑皮层，并在那里形成星形胶质细胞样细胞成分 (Azizi et al., 1998)。当将骨髓干细胞同种异体移植到新生小鼠的侧脑室时，造血干细胞的迁移可以追溯到前脑和小脑的结构。在纹状体和海马的分子层中，迁移的细胞转化为星形胶质细胞，在嗅球、小脑内颗粒细胞层和脑干网状结构中，它们形成对神经丝呈阳性反应的神经元样细胞。将造血细胞静脉注射到成年小鼠体内后，在新皮质、丘脑、脑干和小脑中检测到了 GFP 标记的微胶质细胞和星形胶质细胞。

此外，骨髓间充质干细胞能够分化成各种类型的结缔组织细胞，在某些条件下也能进行神经转分化（回想一下，间充质的胚胎来源是神经嵴细胞）。研究表明，在EGF或BDNF存在下体外培养的人和小鼠骨髓基质细胞表达神经祖细胞标记物巢蛋白，而添加各种生长因子组合则会导致形成具有神经胶质细胞（GFAP）和神经元（核蛋白，NeuN）标记物的细胞。将标记的同基因间充质干细胞移植到新生小鼠的侧脑室后，它们会迁移并定位到前脑和小脑中，而不会破坏受体大脑的细胞结构。骨髓间充质干细胞在纹状体和海马的分子层分化为成熟的星形胶质细胞，并定居于嗅球、小脑颗粒层和网状结构中，最终转化为神经元。人骨髓间充质干细胞能够在体外分化为大胶质细胞，并在移植后整合到大鼠脑结构中。将骨髓间充质干细胞直接移植到成年大鼠的海马中，也会伴随其迁移到脑实质并分化为神经胶质细胞。

骨髓干细胞移植有望拓展以神经元过度病理性死亡为特征的中枢神经系统疾病的细胞治疗可能性。然而，需要注意的是，并非所有研究人员都认识到神经干细胞和造血干细胞相互转化的事实，尤其是在体内，这同样是由于缺乏可靠的标记物来评估它们的转分化和进一步发育。

干细胞移植为遗传性神经系统病变的细胞基因治疗开辟了新的前景。神经干细胞的基因改造涉及插入基因调控构建体，其产物以自动调节的方式与细胞周期蛋白相互作用。将这些基因转导到胚胎祖细胞中，用于增殖神经干细胞。大多数基因改造的细胞克隆表现得像稳定的细胞系，在体内或体外均未表现出转化迹象，但具有显著的接触抑制增殖能力。移植后，增殖的转染细胞会整合到受体组织中，不会破坏细胞结构，也不会发生肿瘤转化。供体神经干细胞不会使整合区变形，并与宿主祖细胞平等竞争空间。然而，在第2-3天，转染细胞的分裂强度急剧下降，这与体外增殖的接触抑制相对应。神经干细胞转染的胚胎受体在中枢神经系统发育方面没有异常，所有与移植器官接触的脑区均发育正常。移植后，神经干细胞克隆快速从注射区迁移，并经常沿着脊束延伸至相应的胚胎区域之外，与脑部其他区域充分整合。基因改造的神经干细胞克隆和转染细胞系整合到宿主生物的脑部，这不仅是胚胎期的特征：这些细胞被植入到胎儿、新生儿、成人甚至老年受体生物的中枢神经系统的许多区域，并表现出充分整合和分化的能力。尤其值得一提的是，移植到脑室后，转染细胞在不破坏血脑屏障的情况下迁移，并成为脑组织不可或缺的功能性细胞成分。供体神经元会形成相应的突触并表达特定的离子通道。在血脑屏障完整性得到保留的情况下，转染神经干细胞的衍生物星形胶质细胞将突起延伸至脑血管，而供体来源的少突胶质细胞表达髓鞘碱性蛋白并髓鞘化神经元突起。

此外，神经干细胞被转染用作细胞载体。此类载体-遗传构建体可在体内稳定表达参与神经系统发育的外源基因，或用于纠正现有的遗传缺陷，因为这些基因的产物能够补偿中枢神经系统的各种生化异常。转染干细胞的高迁移活性以及在发育中脑各个区域的生发区的充分植入，使我们有望完全恢复遗传性细胞酶缺陷。在共济失调-毛细血管扩张综合征（突变小鼠系pg和pcd）的模型中，浦肯野细胞在实验动物出生后发育的最初几周内从小脑中消失。研究表明，神经干细胞引入此类动物的脑部会伴随其分化为浦肯野细胞和颗粒神经元。在pcd突变体中，运动协调障碍得到部分纠正，震颤强度降低。将克隆的人类神经干细胞移植到使用Onconase诱导浦肯野细胞变性的灵长类动物中，也获得了类似的结果。移植后，在小脑实质的颗粒层、分子层和浦肯野细胞层中发现了供体神经干细胞。因此，神经祖细胞的基因改造可以提供稳定的、定向的表型修饰，从而抵抗外界影响。这在与接受者体内阻碍供体细胞存活和分化的因素发展相关的病理过程中尤为重要（例如，在免疫攻击期间）。

人类粘多糖贮积症VII型的特征是神经退行性疾病和进行性智力障碍，该病以β-葡萄糖醛酸酶基因缺失突变的小鼠为模型。将分泌β-葡萄糖醛酸酶的转染神经干细胞移植到新生缺陷受体小鼠的脑室后，供体细胞首先出现在终末区，然后扩散到整个脑实质，稳定地纠正了突变小鼠脑内溶酶体的完整性。在泰-萨克斯病模型中，将逆转录病毒转导的神经干细胞在宫内注射给小鼠胎儿，然后移植到新生小鼠体内，在携带导致β2-神经节苷脂病理性积聚的突变受体小鼠体内，β-己糖胺酶β亚基的有效表达。

再生医学的另一个方向是刺激患者自身神经干细胞的增殖和分化潜能。具体而言，神经干细胞在大鼠脊髓半切和脑窒息过程中分泌NT-3，在隔膜和基底神经节中表达NGF和BDNF，在纹状体中表达酪氨酸羟化酶，在小脑中表达Reelin，在脑中表达髓鞘碱性蛋白。

然而，刺激神经发生的问题显然没有得到足够的重视。一些研究表明，负责区分气味的神经中枢的功能负荷会反映在新神经元的形成中。在缺乏神经元粘附分子的转基因小鼠中，神经发生强度的降低和迁移到嗅球的神经元数量的减少，同时伴有区分气味的能力的下降，尽管嗅觉阈值和短期嗅觉记忆没有受损。齿状回细胞的功能状态在神经发生的调节中起着重要作用：内嗅皮质被破坏后，谷氨酸对颗粒细胞的作用减弱会促进神经元的增殖和分化，而刺激穿通通路（海马的主要传入神经）的纤维则会抑制神经发生。 NMDA 受体拮抗剂可激活新神经元的形成过程，而激动剂则相反，会降低神经发生的强度，其作用机制类似于糖皮质激素。文献中存在相互矛盾的研究结果：实验证明兴奋性神经递质谷氨酸对神经发生具有抑制作用，这与用卡因和毛果芸香碱建立的实验性癫痫模型的动物的海马中祖细胞增殖和新神经元出现并伴有癫痫发作活动增加的数据不一致。同时，在由多次亚阈值刺激大脑特定区域（点燃）引起的、神经元死亡不太明显的传统癫痫模型中，神经发生的强度仅在点燃后期增加，此时在海马中可以观察到神经元的损伤和死亡。研究表明，在癫痫中，癫痫发作活动会刺激神经发生，导致新生颗粒神经元的异常定位，其中许多不仅出现在齿状回，也出现在门部。这些神经元在苔藓纤维芽生的发育中至关重要，因为它们的轴突会形成通常缺失的反向侧支，并与邻近的颗粒细胞形成大量突触。

区域神经干细胞的应用为细胞移植在治疗代谢性和遗传性神经退行性疾病、脱髓鞘疾病以及中枢神经系统创伤后疾病中的应用开辟了新的前景。在根据其中一种方法进行替代细胞移植之前，需要体外筛选和扩增所需类型的神经祖细胞，以便将其直接导入脑损伤区域。在这种情况下，治疗效果源于受损细胞的替换或生长因子和细胞因子的局部释放。这种再生塑性治疗方法需要移植足够数量且具有预定功能特征的细胞。

成熟脑干细胞的分子特性和再生可塑性潜力，以及不同组织来源区域干细胞的转分化能力，也应进一步研究。目前，骨髓造血干细胞抗原的筛选已经开展，并确定了能够转分化为神经干祖细胞的细胞标记组合（CD 133+、5E12+、CD34-、CD45-、CD24）。已获得可在体外形成神经球并在移植到新生免疫缺陷小鼠脑内后形成神经元的细胞。细胞异种移植学感兴趣的是，关于在进化关系较远的个体中交叉移植干细胞可能性的研究结果。神经干细胞植入脑肿瘤区域的结果仍未得到正确的解释：移植细胞在肿瘤体积内主动迁移，但不会超出其范围；当细胞被引入完整的脑组织时，可以观察到它们主动向肿瘤方向迁移。这种迁徙的生物学意义仍未得到解答。

需要注意的是，只有使用高度纯化的神经祖细胞，才能成功移植神经干细胞以及从胚胎干细胞（ESC）中提取的其他神经祖细胞，因为未分化的胚胎干细胞在移植到具有免疫功能的成年受体时不可避免地会转化为畸胎瘤和畸胎癌。即使供体细胞悬浮液中含有极少量的低分化细胞，也会显著增加移植物致瘤性，并令人无法接受地增加肿瘤发展或非神经组织形成的风险。使用在正常胚胎发育特定阶段产生的细胞作为供体组织的替代来源，可以获得均质的神经祖细胞群。另一种方法是通过谱系特异性筛选，仔细剔除不需要的细胞群。在体外未充分接触生长因子的情况下，将ESC用于神经移植也存在风险。在这种情况下，神经分化程序失败，神经管固有结构无法形成的可能性不能排除。

如今，神经干细胞对中枢神经系统病理改变区域表现出趋向性，并具有显著的再生-可塑性效应，这一点已显而易见。神经组织细胞死亡部位的微环境模拟了移植细胞的分化方向，从而补充了中枢神经系统损伤区域内特定神经元件的缺失。在某些神经退行性病变过程中，会产生神经源性信号，促使神经发生重演，而成熟脑部的神经干细胞能够对这种有益信息作出反应。大量实验数据清晰地证明了神经干细胞的治疗潜力。将神经干细胞克隆体经脑池注射到结扎大脑中动脉的动物（一种缺血性中风模型）中，有助于缩小脑损伤区域的面积和体积，尤其是在神经干细胞与FGF2联合移植的情况下。免疫细胞化学实验观察到供体细胞迁移至缺血区域，并随后与完整的受体脑细胞整合。将小鼠神经上皮细胞系MHP36的未成熟细胞移植到实验性中风大鼠的脑内，可以改善其感觉运动功能；将这些细胞引入脑室，可以增强其认知功能。将人类骨髓神经预制造血细胞移植到大鼠体内，可以消除缺血性损伤引起的大脑皮层功能障碍。在这种情况下，异种神经祖细胞会从注射部位迁移到脑组织破坏性病变区域。将同源骨髓细胞颅内移植到大脑皮层创伤性损伤大鼠体内，可以部分恢复运动功能。供体细胞植入、增殖、分化为神经元和星形胶质细胞，并向病变部位迁移。将克隆的人类神经干细胞注射到实验性中风成年大鼠的纹状体中，它们会取代受损的中枢神经系统细胞，并部分恢复受损的脑功能。

人类神经干细胞主要从胚胎端脑分离，端脑的发育比神经干尾部发育得晚得多。已证实可以从43至137天龄的人类胎儿脊髓中分离神经干细胞，因为在EGF和FGF2存在下，这些细胞会形成神经球，并在早期传代中表现出多能性，分化为神经元和星形胶质细胞。然而，神经祖细胞的长期培养（超过1年）会使其失去多能性——这些细胞只能分化为星形胶质细胞，即变为单能细胞。可以通过部分球切除术获得区域性神经干细胞，并在LIF存在下进行培养繁殖后，将其移植到中枢神经系统其他部位出现神经退行性病变的同一患者体内。在临床上，利用神经干细胞进行细胞替代疗法的首次应用是治疗伴有脑基底神经节损伤的中风患者。移植供体细胞后，大多数患者的临床状况都有所改善。

一些作者认为，神经干细胞能够在中枢神经系统受损的情况下植入、迁移和整合到神经组织的各个区域，这一能力为细胞治疗开辟了无限的可能性，不仅可用于局部，还可以用于大面积（中风或窒息）、多灶性（多发性硬化症）甚至整体（大多数遗传性代谢紊乱或神经退行性痴呆）的病理过程。事实上，当将克隆的小鼠和人类神经干细胞移植到受体动物（分别为小鼠和灵长类动物）体内时，如果在移植前 8 个月引入甲基苯基四吡啶（帕金森病模型）导致中脑纹状体系统多巴胺能神经元发生退化，则供体神经干细胞会整合到受体的中枢神经系统。一个月后，移植的细胞沿中脑双侧定位。一些由此产生的供体来源的神经元在没有出现对移植的免疫反应迹象的情况下表达酪氨酸水解酶。在接受6-羟基多巴胺（另一种帕金森病实验模型）的大鼠中，移植细胞对宿主脑微环境的适应性取决于移植前神经干细胞的培养条件。在表皮生长因子（EGF）的作用下，体外快速增殖的神经干细胞比培养28天的细胞更有效地弥补了受损纹状体中多巴胺能神经元的缺失。作者认为，这是由于体外神经祖细胞在细胞分裂过程中丧失了感知相应分化信号的能力。

一些研究尝试通过将胚胎纹状体细胞移植到受损纹状体区域作为神经营养因子的来源，同时移植中脑腹侧多巴胺能神经元，以提高对受损纹状体神经支配过程的影响效果。事实证明，神经移植的有效性很大程度上取决于胚胎神经组织的导入方法。通过研究将胚胎神经组织制剂移植到脑室系统（以避免损伤纹状体实质），获得了其对帕金森病运动缺陷有积极作用的信息。

然而，在其他研究中，实验观察表明，将含有多巴胺能神经元的腹侧中脑胚胎神经组织制剂移植到脑室内，以及将GABA能胚胎神经元移植到偏侧帕金森病大鼠的纹状体中，并不能促进多巴胺能系统受损功能的恢复。相反，免疫细胞化学分析证实了移植到大鼠纹状体的腹侧中脑多巴胺能神经元存活率低的数据。只有在同时将胚胎纹状体细胞制剂植入失神经支配的纹状体的情况下，才能实现腹侧中脑胚胎神经组织脑室内移植的治疗效果。作者认为，这种作用的机制与胚胎纹状体的 GABA 能元素对脑室内腹侧中脑移植的特定多巴胺能活动的正向营养作用有关。移植细胞中明显的神经胶质反应伴随着阿扑吗啡测试参数的轻微回退。后者又与血清中的 GFAP 含量相关，这直接表明血脑屏障通透性受到破坏。基于这些数据，作者得出结论，血清中的 GFAP 水平可作为评估移植功能状态的适当标准，而血脑屏障对 GFAP 等神经特异性抗原的通透性增加是因接受者神经组织自身免疫性损伤而导致移植失败的致病环节。

其他研究人员认为，神经干细胞移植后植入和整合是稳定且终身的，因为供体细胞在移植后至少两年内仍可在接受者体内发现，且数量不会显著减少。有人试图用神经干细胞在未分化状态下无法表达足以引发免疫排斥反应的MHC I类和II类分子这一事实来解释这一现象，但这种解释仅适用于低分化神经前体细胞。然而，并非接受者脑内所有神经干细胞都处于未成熟的休眠状态。它们中的大多数都会经历分化，在此期间MHC分子会完全表达。

尤其是将含有多巴胺能神经元的胚胎腹侧中脑制剂移植到纹状体中用于治疗实验性帕金森病，其疗效不佳，这与移植的多巴胺能神经元存活率低（仅为 5-20%）有关，这是由于移植过程中脑实质局部创伤伴随反应性神经胶质增生所致。已知脑实质局部创伤和伴随的神经胶质增生会导致血脑屏障完整性破坏，从而导致神经组织抗原（特别是 OCAR 和神经元特异性抗原）释放到外周血中。这些抗原在血液中的存在会导致产生针对它们的特异性细胞毒性抗体，并引发自身免疫攻击。

V. Tsymbalyuk 及其合著者（2001）报告称，传统观点仍然成立，认为中枢神经系统是一个免疫特权区，被血脑屏障与免疫系统隔离。在文献综述中，作者引用了一些著作，表明这种观点并不完全符合哺乳动物大脑免疫过程的本质。已经证实，注入脑实质的标记物质可以到达颈部深部淋巴结，并且在脑内注射抗原后，体内会形成特异性抗体。颈部淋巴结细胞在注射后第5天开始增殖，对这些抗原产生反应。在皮肤移植到脑实质的过程中也发现了特异性抗体的形成。该综述的作者提出了几种抗原从脑部到淋巴系统的假说途径。其中之一是抗原从血管周围间隙到蛛网膜下腔的转移。人们认为，沿着脑大血管分布的血管周围空间相当于脑内的淋巴系统。第二条路径沿着白质纤维——穿过筛骨进入鼻黏膜的淋巴管。此外，硬脑膜内还有广泛的淋巴管网络。血脑屏障对淋巴细胞的不通透性也是相对的。已证明，活化的淋巴细胞能够产生影响脑部“免疫过滤器”结构通透性的酶。在毛细血管后微静脉水平，活化的T辅助细胞能够穿透完整的血脑屏障。关于脑内缺乏代表抗原的细胞的论点站不住脚。目前，至少有三种类型的细胞在中枢神经系统中代表抗原的可能性已得到令人信服的证明。首先，这些是骨髓衍生的树突状细胞，它们位于脑内沿着大血管和白质分布。其次，抗原能够呈递给脑血管内皮细胞，并与MHC抗原结合，从而支持针对这些抗原的特异性T细胞的克隆性生长。第三，微胶质细胞和星形胶质细胞充当抗原呈递剂。星形胶质细胞参与中枢神经系统免疫反应的形成，获得免疫效应细胞的特性，并表达多种抗原、细胞因子和免疫调节剂。在体外与γ-干扰素（γ-INF）孵育时，星形胶质细胞表达MHC I类和II类抗原，受刺激的星形胶质细胞能够进行抗原呈递并维持淋巴细胞的克隆性增殖。

胚胎神经组织移植后，脑组织创伤、术后炎症、水肿和纤维蛋白沉积会增加血脑屏障的通透性，导致CD3+CD4+淋巴细胞的自身耐受性、致敏性和活化性受损。自身抗原和同种异体抗原的呈递由星形胶质细胞和小胶质细胞完成，这些细胞对γ-INF产生反应，并表达MHC分子、ICAM-1、LFA-I、LFA-3、共刺激分子B7-1 (CD80)和B7-2 (CD86)，以及IL-1α、IL-1β和γ-INF。

因此，胚胎神经组织在脑内移植后比外周移植后存活时间更长这一事实，几乎与移植免疫启动的缺失无关。此外，单核细胞、活化淋巴细胞（细胞毒性CD3+CD8+和辅助性T细胞）及其产生的细胞因子，以及针对胚胎神经组织外周移植抗原的抗体，在排斥反应中发挥着重要作用。胚胎神经组织中MHC分子表达水平较低，对于神经移植对T细胞免疫过程的更长时间抵抗具有一定的重要性。这就是为什么在实验中，胚胎神经组织移植入脑后免疫炎症的发展速度比皮肤移植后更慢。然而，在6个月后仍观察到单个神经组织移植完全破坏。在这种情况下，受MHC II类抗原限制的T淋巴细胞主要位于移植区（Nicholas等人，1988）。实验已证实，在异种神经移植过程中，T辅助细胞（L3T4+）而非细胞毒性T淋巴细胞（Lyt-2）的耗竭可延长大鼠神经组织在受体小鼠脑内的存活时间。神经移植排斥反应伴随宿主巨噬细胞和T淋巴细胞的浸润。因此，宿主巨噬细胞和活化的小胶质细胞可原位作为抗原呈递免疫刺激细胞，而供体MHC I类抗原表达的增加可增强受体细胞毒性T淋巴细胞的杀伤活性。

无数推测性地试图用接受者免疫系统对供体内皮细胞或神经胶质细胞的反应来解释神经移植排斥反应，但分析这些解释毫无意义，因为即使是纯系的神经祖细胞也会受到免疫攻击。值得注意的是，脑细胞表达Fas配体，这些配体与浸润脑部的T淋巴细胞上的凋亡受体（Fas分子）结合并诱导其凋亡，在中枢神经系统（CNS）内移植器官存活时间延长的机制中发挥着重要作用，而这正是跨屏障自身免疫原性组织的典型保护机制。

正如 V. Tsymbalyuk 及其合著者（2001）所言，胚胎神经组织移植的特点是炎症的发生，炎症是由对脑抗原致敏的细胞、活化细胞和抗体的参与，也是局部产生细胞因子的结果。机体对脑抗原的预先致敏在其中发挥了重要作用，这种致敏发生在中枢神经系统疾病的发展过程中，并可针对移植抗原。因此，只有通过使用环孢素 A 抑制免疫系统或向接受者的 CD4+ 淋巴细胞注入单克隆抗体，才能实现组织不相容的神经移植的真正长期存活。

因此，神经移植的许多问题仍未解决，包括与组织免疫相容性相关的问题，只有经过有针对性的基础和临床研究才能解决。