人体内多数细胞，如上皮细胞、骨髓细胞、红细胞等都能不断更新。这是因为在成体内存在着干细胞，如血液干细胞、成纤维细胞、肌母细胞、肝母细胞等。

然而，早在20世纪初，德国著名神经生理学家费尔德在经过长期研究后下结论：神经细胞不能再生。20世纪20～30年代，英国、加拿大、法国、美国等学者也先后提出脑细胞不能再生的观点。人们一直认为，哺乳动物CNS的神经发育局限于胚胎及出生后早期，成年哺乳动物CNS是不可能再生的，即神经元是终末细胞，不能通过分裂增殖产生新神经元以替换死亡的神经元。如遇损伤，缺乏神经元的现象将是永久性的，只能由胶质细胞来替换。因为成熟的神经元不能分裂，成体脑内没有神经干细胞。

随着对细胞发育分化研究的深入，干细胞的研究与应用已逐渐成为新的分支学科，当前对中枢神经干细胞的研究是发育神经生物学的重要进展。继1980年Aguayo等提出中枢神经的轴突能再生，能伸入连接脑和脊髓的移植物中以来，神经学领域中最重要的进展之一就是发现在成年脑组织中存在着具有多种潜能的神经干细胞，它们具有类似于皮肤和造血干细胞的功能（图3-5）。

1992年Reynolds等和Richards等先后从成鼠的纹状体和海马中分离出神经干细胞，首先打破了成体哺乳动物中枢神经系统不能再生这一传统观念。1998年Eriksson等指出成人海马和侧脑室同样能够进行神经发生。Johansson等（1999）从成人侧脑室和海马分离到NSC，在体外培养条件下增殖和分化，形成神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞。一系列证据表明成体哺乳动物脑内也存在NSC。现已证实，成体哺乳动物中枢神经系统中存在两个NSC聚集区，即侧脑室壁的脑室下层（subventricular zone，SVZ）和海马齿状回的颗粒下层（subgranular zone，SGZ）。用免疫荧光标记SVZ的干细胞，在活体可以清晰地看到增殖的细胞从脑室迁移到嗅球的轨迹；SGZ的干细胞则发育形成颗粒细胞，并与海马齿状回建立突触联系。

干细胞（stem cell）是指同一世系相对未分化的细胞保持增殖、自我更新和多向分化的能力，以提供特化的细胞来补充死亡或缺损的细胞。如研究最早的应用于骨髓移植的造血干细胞。目前认为，干细胞是来源于胚胎、胎儿或成体的在一定条件下可无限自我更新、增殖及分化的一类细胞，能形成一种或几种高度分化后代。

相对于干细胞而言，祖细胞（progenitor）自我更新和分化的能力有更多的限制。前体细胞（precursor）是一个不甚严格的概念，泛指那些处于发育更早期的细胞。

干细胞分为两类，即胚胎干细胞（embryonic stem cell）和成体干细胞（adult stem cell）。

是从早期胚胎分离培养得到的、具有分化为各种类型潜能的、能在体外长期培养、保持高度未分化状态的细胞。继Evans等人1981年建立小鼠胚胎干细胞后，国内外学者先后建立了金黄地鼠、大鼠、鸡、兔、猪、猴和人的胚胎干细胞。

1988年美国科学家从人受精卵（桑椹胚）建立了人ESC。近年来大量研究表明，ES细胞可在体外诱导分化为属于3个胚层的多种细胞。展现了ES细胞广泛的应用前景。如各种组织构造的组织工程、细胞替代治疗等。

来源：目前有骨髓、脂肪、室管膜细胞、胰导管细胞等。据报道，最近日本东京大学医学科学研究所高桥恒夫教授首次在胎盘绒毛中发现了胎盘间叶干细胞，并成功培养了骨细胞和神经细胞。这一成果为有效利用胎盘治疗PD和骨癌提供了可能。

在一定条件下，成体干细胞可以跨胚层分化，但不能分化为生殖细胞，而胚胎干细胞则可以分化为生殖细胞。

对于神经干细胞（neural stem cell，NSC）的定义目前仍存在争议。大多数研究者对于干细胞的定义是借助于血液系统的干细胞定义来考虑的，提出干细胞应具备多向性分化的潜能、高度增殖能力；并能够进行自我复制、更新。但亦有研究者提出，干细胞的定义应该按照其器官系统的不同而有所区别，就神经系统而言，神经干细胞的定义应较广泛，可以指CNS中任何长期提供新生细胞的前体细胞，其定义应侧重于NSC的细胞再生功能，而不应强调多向性分化能力等某些特定的功能。神经生物学者认为，当前神经干细胞的定义除包括可以生成神经元和胶质细胞的多向性干细胞之外，还应该包括某些具有干细胞特性但分化能力相对局限的定向干细胞，如少突胶质细胞祖细胞。目前一般认为，神经干细胞是具有分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞的潜能和自我更新并足以提供大量神经组织细胞的潜能细胞。目前尚不清楚体内是否存在全向性神经干细胞。

在哺乳动物的胚胎期，神经干细胞主要分布在大脑的皮质、纹状体、海马、室管膜下层和中脑等区域。正常哺乳动物成年后，中枢神经系统仍有神经干细胞存在，只不过这些细胞平时处于静止状态。成年脑区神经干细胞主要局限在海马齿状回、纹状体和环绕侧脑室的室管膜下层（图3-6）。

早期胚胎（桑椹胚和胚胞）的细胞具有发育全能性，在合适的条件下能够发育成一个完整的个体，称全能干细胞。从早期胚胎分离得到的全能干细胞在有分化抑制因子存在的条件下能够长期保持增殖和未分化状态并能冻存，在适合的条件下可分化为胎儿或成体组织细胞，包括神经组织细胞。Carpenter等发现人类胚胎干细胞具有分化为NSCs的能力。

在胎脑的发育过程中，越早期的胎脑，神经干细胞（human neural stem cell，HNSCs）的比率越高。直接分离自然流产的人胚新鲜脑组织，可使细胞在体外增殖形成神经球。Torrente等分别利用胎儿间脑、前脑组织，在使用表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF）、碱性成纤维细胞生长因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）和白血病抑制因子（leukemia inhibitory factor，LIF）的条件下扩增出神经球，并诱导HNSCs分化成为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞。

利用细胞分离液，从脐带血中分离出单核细胞，在适当条件下NSCs可扩增出神经球，亦能分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞。

包括海马回、脑室／室管膜、小脑扁桃体等，均存在NSC。

近年来，人们通过不懈努力，已能从实施癫痫病灶切除或外伤手术的患者的脑组织中取得NSC，甚至从神经系统外的骨髓中也能获得NSC，这就避开了早期在这一领域遭遇的伦理问题。

传统理论认为，成年哺乳动物神经系统是非再生性组织，其神经细胞已丧失分裂能力。但近年越来越多的实验都证明，哺乳动物和人的神经细胞用一些细胞因子可以促进其扩增，较常用且有肯定效果的有碱性成纤维细胞生长因子、表皮生长因子、白血病抑制因子和睫状神经营养因子（ciliary neurotrophic factor，CNTF）。在这些因子的无血清培养基中培养时，在大部分神经细胞死亡后有少量神经细胞可以存活并增殖和克隆化。这种在丝裂原信号刺激下的增殖是神经干细胞的基本属性。

Lois用 ³H-胸腺嘧啶标记小鼠室管膜下层细胞后在体外培养，结果观察到这些细胞分化为成熟的神经细胞和神经胶质细胞。目前已知在体外特定条件下，神经干细胞可被诱导分化成神经元、神经胶质细胞和少突胶质细胞。

非对称性分裂是干细胞的生物学特征之一，而神经干细胞的分裂除了非对称性分裂外，还有对称性分裂。在非对称性分裂时，通过细胞质内活性物的不对称分布，一个子细胞保留了干细胞所必需的信息，产生一个干细胞；另一个子细胞不包含那些作为干细胞的必要成分，产生一个祖细胞（即将分化细胞）。在对称性分裂时则产生两个子代干细胞或两个祖细胞。这两种分裂方式的并存保证了神经干细胞在自我更新的同时又能不断补充分化祖细胞（图3-7）。

1990年，Lendahl的实验证实神经干细胞的标志蛋白是神经上皮干细胞蛋白［巢蛋白（nestin）］。巢蛋白在神经胚形成时开始表达，随着神经细胞的迁移和分化的完成，巢蛋白的表达量逐渐下降直至完全停止。目前，巢蛋白已被用于神经干细胞的鉴定。

神经干细胞具有以下特点：①神经干细胞本身不是处于分化途径的终末，具有向多细胞系分化的功能；②神经干细胞能无限的增殖分裂而产生大量的后代；③神经干细胞可连续分裂几代，也可以较长时间处于静止状态；④损伤或疾病能刺激干细胞的分化。神经干细胞的增殖有两种方法：①对称性分裂：即干细胞分裂后产生的两个子细胞均是干细胞；②非对称性分裂：由于细胞质中的调节分化蛋白不均匀的分配，分裂后产生一个保持亲代特征的干细胞和另一个在外界的刺激下可向多个细胞系的终末分化的祖细胞。神经干细胞可通过对称性分裂来增加细胞的数目，通过非对称性分裂产生各种细胞系。所以说，分化细胞数目受分化前神经干细胞的数目和分裂次数控制，神经干细胞是具有多潜能和自我复制更新增殖的细胞。Reynolds等已分别从胎鼠及成年鼠的脑组织中通过体外培养，同时加入表皮生长因子（EGF），分离出多潜能干细胞，随着研究的深入，发现表皮生长因子不是维持神经干细胞的唯一因子，碱性成纤维生长因子（bFGF）也能够直接刺激神经干细胞的增殖与分化。bFGF可促进胞体发育及突起的生长，调节发育中的神经干细胞分化成神经元和胶质细胞；EGF主要影响神经干细胞的增殖，也可以促进细胞突起的生长，可使干细胞神经巢蛋白阳性表达延长。Qian等在神经干细胞原代体外培养中加入bFGF和EGF，它们是有丝分裂原，可以促进神经干细胞和祖细胞的增殖，表明bFGF和EGF在神经干细胞的增殖和自我更新过程中起重要作用。

神经干细胞不但存在于包括人在内的哺乳动物的神经系统中，而且研究发现利用免疫组化对不同发育时期大鼠脑的嗅球、室管膜、室管膜下区、顶叶皮质、纹状体、海马齿状回进行神经巢蛋白（nestin）免疫组化染色及光镜观察。发现神经巢蛋白从胚胎18天至出生后7天在脑内表达较强，神经巢蛋白阳性细胞在所观察的部位较多，出生后1个月阳性细胞数急剧下降，成年鼠和老年鼠仅在嗅球、室管膜、部分室管膜下区及海马齿状回分布有神经巢蛋白阳性细胞。表明嗅球、室管膜、室管膜下区及海马齿状回终生具有神经干细胞存在，可能具有神经再生功能。另据报道，从胚胎4个月的胎儿海马区分离细胞，并在体外连续传代培养，采用免疫荧光细胞化学技术检测神经巢蛋白的表达，并从中纯化神经元前体细胞，从人胎儿海马分离培养具有自我更新和多向分化能力的神经干细胞。还可以采用无血清培养技术，分离培养10～14周人胚大脑皮质细胞，并用神经巢蛋白免疫组化鉴定培养细胞，5%胎牛血清诱导其分化，神经丝200（NF200）和胶质纤维酸性蛋白（CFAP）免疫组化鉴定分化细胞。从中获得了大量未分化、呈簇状悬浮生长的神经干细胞团，且能被诱导分化成神经元和神经胶质细胞。另外神经生长因子-3（neurotrophin 3，NT-3）、脑源性神经营养因子（brain derived neurotrophic foctor，BDNF）也可以对神经干细胞的分化进行调控。NT-3可刺激鸟类神经管前体细胞分化为运动神经元，但对分化的离体运动神经元的存活总数无明显影响。BDNF可促进EGF反应性神经干细胞向神经元分化。最近在果蝇的神经系统发育研究中发现一种抑制性信号传导通路——Notch信号系统。该系统的信号传递主要是通过蛋白质相互作用，引起转录调节因子的改变或将转录调节因子结合到靶基因上，实现对特定基因转录的调控。Notch同源分子的表达很广泛，在哺乳动物中Notch信号对神经干细胞的增殖和分化也起着非常重要的调控作用；当Notch被激活时，干细胞进行增殖；当Notch活性被抑制时，干细胞进入分化程序，通过对Notch信号的改变有可能调控神经干细胞向神经功能细胞的分化。

神经干细胞的来源除了从胚胎或成熟的中枢神经系统中培养、增殖外，还可通过基因操作使胚胎神经干细胞获得永生化。虽然不同的细胞因子和信号传导在神经干细胞的诱导分化中起重要作用，但很难使其按照人们的意愿定向分化为某一特定的功能神经细胞。只有引用基因水平的控制才能解决此问题。要实现在基因水平上的调控，首先必须明确前体细胞向神经干细胞分化的主要调控基因的种类和性质，特别是要明确发育分化不同阶段决定神经干细胞向所需功能神经细胞定向分化的主导基因，还需激活或沉寂哪些基因等。众多的研究表明，在脊椎动物体内，有与果蝇复合体功能相近的基因，这些基因编码产生碱性螺旋-环-螺旋（bHLH）转录子，因而被称为 bHLH基因。 bHLH基因是决定神经细胞分化命运的功能基因，主要调节神经元及胶质细胞命运的选择，错误表达可使分化的神经元减少，但对胶质分化无影响。Notch蛋白的作用与bHLH信号作用相反，为抑制干细胞向神经元方向分化，并促进干细胞向胶质方向分化。已有研究表明将酪氨酸羟化酶（TH）基因导入神经干细胞，通过诱导分化，获取多巴胺能神经细胞。

干细胞是目前生命科学研究的热点，由于其巨大的研究前景，被美国 Science杂志评为20世纪十大科学进展之首。神经干细胞对于神经科的特殊作用也被越来越多的研究人员及临床医生所重视。

神经干细胞（neural stem cells，NSCs）是继造血干细胞之后研究比较全面的另一重要系统干细胞。NSCs具有低免疫原性，能在体外大量增殖，移植后可在宿主体内长期存活并分化整合进中枢神经系统结构中，从而在解剖学和功能上修复神经系统。同时，NSCs在体外容易进行基因诱导，具有向病灶部位迁移的潜能，为治疗脑内代谢障碍引起的广泛细胞损伤提供了理论基础。目前，NSCs移植已在功能神经外科疾病、神经系统损伤、退行性疾病、肿瘤等领域开展了相关治疗研究。

用于移植的神经干细胞之所以能够对病变或受损伤的脑组织起到修复作用，主要源于它们的自我更新能力以及向多种类型神经细胞分化的潜能。按照来源的不同，目前有望用于临床移植的神经干细胞主要有：

从哺乳动物胚胎期的大部分脑区，如大脑皮质、脑室区、海马、纹状体、端脑、端脑脑室区等，以及哺乳动物成年期的脑室下区、海马、脊髓等部位均能成功分离、培养出神经干细胞。

多种永生化细胞系，如C17.2细胞系、MHP36细胞系、NT2细胞系、N2a细胞系等，在体外能维持未分化状态，并且具有多向分化潜能和自我更新能力，能有效代替与模仿内源性NSC，在干细胞移植研究中具有重要价值。

胚胎干细胞通过定向诱导分化成为神经干细胞。但因伦理道德、潜在的致瘤性、组织相容性等问题使其应用受到一定限制。

将人类体细胞（如真皮成纤维细胞）转染表达4种重组因子（Oct3／4、Sox2、Klf4和c-Myc）的逆转录病毒，获得人类诱导的多能干细胞（human induced pluripotent stem cells，hiPSCs），再经过类胚体（embryoid body，EB）培养、神经上皮样结构形成和酶消化单层培养三个阶段，最终诱导形成神经干细胞。已有学者将此类干细胞应用于移植研究。此来源的神经干细胞解决了伦理道德限制以及组织相容性问题，但仍旧存在疑问，如重组体细胞是否会触发致癌基因或原癌基因。

最原始的骨髓间质干细胞（mesenchymal stem cells，MSC）来源于脐带胶样组织（Wharton’s jelly）或脐带血。另外，成长过程中的下颌第三磨牙牙芽、脂肪组织也是MSC的获取渠道。MSC能分化成多种类型的细胞，包括神经元，不过此类神经元的功能性有待进一步探索。除此之外，MSC具有如下优点：来源广泛、易于分离培养、具有较强的分化潜能，并且可自体移植。

人类鼻嗅黏膜是一种终生具有自我更新能力的神经组织，在该组织中存在着许多具有干细胞样性质的细胞，比如嗅球外间质干细胞（olfactory ecto-mesenchymal stem cell，OE-MSC），其易获得性以及组织相容性的优点，使OE-MSC成为神经干细胞来源中颇具前景的一类。

中枢神经系统受到损伤或退行性变后，神经元和胶质细胞的损伤和死亡导致了相应的临床症状。研究显示，一旦疾病发生，病灶附近的神经干细胞将会迅速扩增并迁移以实现自我修复。但此时内源性NSCs或前体细胞的修复作用非常有限，因为在数量有限的NSCs和脑内非允许的微环境下，几乎不能进行有效的神经元和胶质细胞的修复。因此，人们试图从外部去促进或启动该进程，干细胞移植治疗有非常广阔的前景。动物实验显示，NSCs移植后在体内可以存活和分化，并在神经环路中发挥作用。干细胞移植即是近年来兴起的一种通过外部手段扭转神经系统疾病的治疗方式。到目前为止，人们已先后在动物及人身上开展了多项有关该方法治疗神经系统疾病的研究。

目前，有关神经干细胞治疗脑缺血的研究主要集中在两个方面：①应用外源性神经干细胞系进行移植治疗；②根据缺血后内源性神经干细胞被激活的特点给予外源性诱导，从而达到修复损伤、恢复功能的目的。

众多研究表明，缺血性脑损伤后能够激活成年鼠海马齿状回颗粒下层的神经干细胞增殖、迁移和分化，选择性地部分补充缺失的神经元和胶质细胞，即自我修复。Takasawa等的实验结果表明，脑缺血后对侧大脑半球海马齿状回的神经干细胞增殖增加了6倍。但是缺血导致的神经发生不足以消除细胞死亡的级联反应，需要补充神经干细胞以实现修复。一些细胞因子可促进脑梗死后内源性神经发生和神经元替代。在缺血后神经元的粒细胞集落刺激因子受体表达上调，其在神经保护、修复以及功能的恢复中起重要作用。也有人认为，脑缺血损伤可能刺激脑内成熟的间质细胞或星形胶质细胞返回到神经干细胞，重新分化成受损最严重的细胞类型（主要是神经元），从而可能发挥修复和重排神经元网络的作用。虽然目前仍无定论，但是支持前者的呼声较多。内源性神经干细胞治疗不存在伦理、免疫排斥的问题，然而它的分布局限、数量有限，而且某些调节迁移、分化、存活、神经元修复和突触形成的因子也不足。

在大多数情况下，仅由内源性干细胞产生的神经组织可能不足以替代损伤后缺失的神经组织，尤其在脊髓、纹状体等神经组织发生很少的部位。因此，在现有内源性神经干细胞修复研究的基础上，外源性途径即通过实验室由未分化的神经细胞生长为适合移植到患者体内的已分化细胞成为多数学者研究的方向。外源性干细胞脑内移植在缺血性脑卒中的动物实验中已经被证实：给缺血性脑梗死大鼠注射外源性神经干细胞，能够表现出行为功能的明显改善，并在组织学检查时观察到梗死区体积减小，半暗区有外源性干细胞分化的神经元和少突胶质细胞增多。神经元样细胞与宿主细胞产生了突触联系，目前实验常用的办法是把中枢神经系统的先祖细胞或神经细胞分离出来，导入外源性基因，就可以体外建系，即形成所谓的永生化祖细胞系或干细胞系，并根据损伤部位进行定点移植，可以显著提高成功率。

1978年Altumbabic等率先把胚胎干细胞移植入鼠脑出血模型，观察其对神经功能的作用，但未显示预想效果。2003年Jeong等用静脉注入法将人神经干细胞移植到鼠脑出血模型中，发现人神经干细胞在鼠大脑中存活、迁徙并分化为神经元（10%）和神经胶质细胞（75%），促进了脑出血后神经功能的恢复。这一研究说明神经干细胞移植治疗出血性脑血管意外的可行性。

Jeong等采用尾静脉注入的方法，利用神经干细胞具有定向迁徙的特性，能够很好地到达血肿周围。另一种常见的方法是在脑出血模型制成后，依靠立体定向仪直接移植到血肿周围。Kelly等认为，在缺血性脑血管意外疾病中神经干细胞直接移植的部位与病灶的位置关系是决定移植入的细胞成活的重要因素之一。实验表明，细胞直接移植到病灶中，其成活不好；相反，若移植的细胞与病灶保持一定的距离则能很好地成活。实验还表明，成活率的高低和移植入的细胞与病灶之间的距离的大小无相关性。原因可能是病灶区大量的细胞死亡、水肿带形成、各种炎性反应产生，导致微环境的改变，不利于移植细胞成活。由此也可以想象，在脑出血模型中移植到血肿周围的神经干细胞成活率可能高于移植到血肿区的。

移植的神经干细胞在各阶段的脑出血模型中均能存活，Jeong等于脑出血1天后移植入神经干细胞显示出较好的存活率，但是普遍认为急性期存活率低于亚急性期或晚期。因为急性期脑组织损伤后局部所分泌的一些炎性介质形成的微环境对移植物的存活不利，虽然有报道认为一些促炎性因子有促进细胞增殖和趋化的作用，但是过多的毒性介质可能对细胞具有杀伤作用，因此认为最佳的移植时间应该在急性期过后。最晚移植时间尚需进一步探讨。

神经干细胞移植对脑出血神经功能恢复有积极的促进作用，其机制可能是：①在宿主受体和神经干细胞形成的神经元之间形成突触中继，重建或增加了神经元回路；②通过突触中继这种“神经元桥”的形成使轴突主动再生；③为轴突再生提供基质；④帮助无髓或新生轴突形成髓鞘；⑤可能与移植的细胞释放的营养因子有关。有报道证明把人骨髓基质细胞移植到脑梗死模型，7天后发现神经营养因子和神经生长因子有不同程度的增加，而且凋亡细胞在梗死灶周围减少。

神经干细胞的移植在治疗脑血管疾病的实验研究中取得了一定进展，但是要真正应用于临床还有许多问题有待解决：要想准确地定向调控诱导神经干细胞分化，需要更深入地探讨局部微环境和外在信号（碱性成纤维生长因子、表皮生长因子、脑源性神经营养因子等）对神经干细胞分化的作用；神经干细胞移植促进了脑出血神经功能的恢复，其修复损伤的确切机制还需进一步研究；诱导分化的神经干细胞是否能像正常神经细胞一样分泌神经递质，是否具有复杂的电生理等尚待进一步研究。

尽管如此，相信随着基础和临床研究的不断深入，干细胞技术将应用到临床，为治疗神经系统疾病，特别是日趋严重危害人们健康的脑血管疾病开辟了一条新的有效的治疗途径。

帕金森病是中老年常见的中枢神经系统变性疾病，主要表现为肌强直、运动迟缓、静止性震颤及姿势步态异常等。病理上表现为黑质致密部的多巴胺能神经元变性、缺失和路易体形成，其确切的病因和发病机制至今仍未阐明。目前仍以药物治疗、外科手术治疗、细胞移植治疗与基因治疗等为主。药物治疗早期可在一定程度上改善患者的震颤、强直等症状，但无法阻止本病的发展，并可引起如运动障碍等严重并发症，而外科手术疗法由于手术创伤性大、适用对象受限等也并非一种理想的治疗策略。

神经干细胞是一种具有多分化潜能的细胞，能自我更新，并通过不对称性分裂产生和分化神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞。神经干细胞治疗帕金森病的潜在优势：①就帕金森病本身而言，主要是由于中脑多巴胺能神经元选择性的发生变性、坏死，其发病部位局限而明确，并且有成功而稳定的动物模型；②就免疫排斥而言，由于血脑屏障的存在，使得淋巴细胞难以进入脑内，可避免异基因甚至异种神经干细胞移植导致的免疫排斥反应。神经干细胞可来源于患者本人，通过体外培养获得足够的神经干细胞，再移植到病变的脑组织，可免受排斥反应的危险。另外，可以根据移植部位及细胞类型在体外进行分化，得到与接受部位的细胞类型及功能相似的细胞群后再进行移植，没有异体免疫排斥反应，从而提高移植细胞的存活率。

神经干细胞移植治疗帕金森病的目的是修复黑质神经元变性引起的纹状体多巴胺能通路损伤。其主要机制有3个方面：①分化为多巴胺能神经元的替代作用；②对多巴胺能神经元的保护及营养作用；③促进内源性多巴胺能神经元的发生。

神经干细胞移植用于治疗帕金森病的方法主要有两种。第一种方法：将干细胞或前体细胞进行移植，使其在体内分化为多巴胺能神经元，这些神经元可以与宿主细胞整合，重建黑质纹状体通路。Piccini等（1999）采用从人胚胎的腹侧中脑内分离出的黑质细胞植入帕金森病患者脑中，结果发现有一半以上的患者症状明显改变而且效果持续存在。2002年，Jitka等应用未经工程化的神经干细胞植入帕金森病大鼠的中脑后一段时间，发现宿主部分细胞的酪氨酸羟化酶及多巴胺转运体活性恢复，改变了宿主受损部位的微环境，对受损但尚未凋亡的多巴胺能神经元具有保护作用。第二种方法：在体外将神经干细胞提前分化为多巴胺能神经元后再移植，即干细胞作为种子细胞。

按解剖及生理的合理性来讲，原位移植应该是最理想的方法，但OKeeffe等（2008）在黑质进行原位移植的效果并不佳。这与黑质内微环境不利于移植多巴胺能神经元的存活有关，且成人脑内缺乏神经纤维内源性生长因子和其他抑制性因子，这都阻碍了神经纤维联系的建立。所以，目前大多移植方法是将细胞移植到纹状体，这样可使移植的胚胎多巴胺能神经元直接分泌多巴胺，作用于纹状体靶点。但是，单纯纹状体内移植不能重新建立有效的基底节区环路，且效果不能达到最佳。因而Kim等（2002）开始尝试多点移植，如纹状体-黑质联合移植、纹状体-黑质-丘脑底核联合移植等。Mendez等对3例帕金森病患者进行纹状体-黑质联合移植治疗，移植13个月后正电子发射体层摄影扫描示纹状体和黑质对18-F多巴的摄取在不断增加，且临床评分也有较好改善。

目前临床应用扩增的神经干细胞治疗神经系统疾病仍在探索阶段。田增民等（2003）将5～11周人胚胎的前脑细胞在体外稳定扩增，并向多巴胺神经元转化，通过立体定向手术将其植入帕金森病患者的纹状体，结果显示人胚胎前脑细胞可在体外扩增并维持不分化状态1年以上，扩增的细胞可达原始细胞数量的1×10 ⁷倍，并可向多巴胺能神经元转化；帕金森病患者临床移植手术后随访8～30个月（平均24个月），有效率为92%，未见明显的免疫排斥反应，说明应用体外长期扩增的人类神经干细胞移植治疗帕金森病是可行和有效的。陈涛等（2012）借助立体定向技术将原代培养的神经干细胞（1×10 ⁷／0.25ml）缓慢注入临床确诊的12例帕金森病患者的尾状核头，移植前给予轻度热凝毁损。结果帕金森病患者移植后3个月临床症状的改善率为75%，移植后6个月改善率为83.3%。所有患者随访12～24个月，平均18个月，改善率达75%，说明应用体外扩增的神经干细胞可以安全、有效地治疗帕金森病，但远期疗效需进一步观察。作者报道的30例帕金森病患者移植治疗无明显并发症，表明该疗法安全有效，通过随访发现神经干细胞移植能有效控制帕金森病的病理进程、恢复受损脑功能，改善患者的神经功能。

亨廷顿病（Huntington’s disease，HD）是遗传性的神经元变性，以皮质和新纹状体最为严重。HD的许多症状是由纹状体与其他脑区如苍白球的抑制性连接丧失而引起的。植入的NSC只有与适宜的突触后靶位形成连接和接受正常的突触传入，才能在植入位点分化为成熟的纹状体投射神经元，发挥正常的生理功能。1999年Brasted等把NSC植入大鼠HD模型脑内，能保护维持运动习惯的能力，受损的运动习惯也可重新恢复，表明植入的细胞在体内形成了功能性连接。2000年Armstrong等所做的动物实验显示，将胎儿纹状体细胞植入到喹啉酸损伤的大鼠纹状体内，12周后植块内有神经纤维长出并爬伸到宿主脑灰质内。2000年Freeman等报道1例接受18个月胎儿纹状体移植而最终死于心血管疾病的HD患者经尸检发现，植入脑内的神经细胞不仅依然存活，而且与宿主神经细胞建立了突触联系，植入的组织未发现HD的典型病变。

阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）又称老年性痴呆，是中枢神经系统一种常见的进行性神经退行性疾病，是导致老年前期和老年期痴呆的主要原因，临床主要表现为进行性记忆力减退、认知能力下降等。目前对该病没有有效治疗方法。近年来，神经干细胞的发现及体外培养的成功为AD的治疗提供了崭新的视野。NSC治疗AD的目的是修复和替代受损的神经细胞，重建细胞环路和细胞功能，主要通过两种途径：①内源性途径：即诱导内源性NSC增殖与分化，使受损伤的中枢神经系统进行自我修复；②外源性途径：即直接替代缺损组织或植入基因工程细胞，这一类细胞能分泌促进干细胞增殖与存活的因子。一旦神经干细胞的基础研究在细胞增殖、迁移、分化及与宿主融合的机制等制约临床应用的问题方面取得突破，利用神经干细胞治疗AD等引起的脑损伤将会成为可能。

该途径是通过激活内源性NSC，使其再进入细胞循环，并诱导其增殖、分化，产生各种神经细胞替代缺损的细胞，这对修复神经系统细胞损伤颇具潜力。研究表明，成年大鼠新皮质第6层神经元在凋亡性损失后内源性的前体细胞可在原位被诱导分化为层状和区域特异性的神经元，并重新建立靶向性有功能的轴突投射，替代原有的神经元。然而在AD患者或是动物模型脑内大量神经元持续破坏的情况下，并没有大量神经元再生。有人认为，神经退行性病变的过程其实是内源性神经再生失败的过程。Haughey等研究发现，在体外培养条件下，Aβ可抑制取自大鼠脑室下区／脑皮质区的NSC和源自人胚脑的NSC增殖、分化，并能诱导其凋亡。接着他们发现，在转基因鼠早发家族性AD模型中，海马齿状回的NSC增殖、存活明显减少，用Aβ同样可抑制此部位分离纯化后体外培养的NSC增殖分化，并诱导凋亡，其机制可能是由于细胞内钙离子失调导致钙激活蛋白酶和caspase凋亡途径被激活。Miguel等却持有不同的观点，他们经研究发现，Aβ不但没有损害内源性NSC的神经再生能力，而且可以增强离体培养的NSC的再生能力；进一步的研究显示，Aβ ₄₂（非Aβ ₄₀或Aβ _25-35）可以提高海马NSC的增生活性，没有出现NSC的凋亡，尤其是Aβ ₄₂的浓度为1μmol／L时，这种诱导NSC再生的效应非常显著，其机制是介导了酪氨酸激酶磷酸化和有丝分裂原活性蛋白酶通路，而Aβ的形式及聚集状态是导致产生实验差异的关键。意大利学者认为，成年个体中枢神经系统中的NSC具有很大的潜能，他们给AD大鼠脑室内持续14天注射bFGF、EGF后，又持续14天注射NGF，结果发现内源性NSC显著增生，动物的认知功能得到改善，提示内源性NSC不能主动激活，而在一些外源性药物的诱导下可大量增生修复损伤。目前，对NSC的分化机制尚不清楚，且诱导NSC定向分化的调控机制及技术亦未成熟，在大多数情况下，仅由内源性干细胞产生的神经组织可能不足以替代损伤后缺失的神经组织，尤其在脊髓和纹状体等神经组织发生很少的部位。如何诱导脑内的内源性NSC增生并分化为神经元形成功能网络是今后研究的方向。

外源性途径即通过实验室由未分化的神经细胞生长为适合移植到患者体内的已分化细胞，方法是在种植前把未分化细胞培养分化为神经细胞，或直接把干细胞移植到体内，通过信号引导作用使其分化为神经元等。应用外源性NSC治疗神经系统疾病的方法主要包括细胞移植和基因治疗。

实验表明，体外培养的NSC移植到脑内后能够迁移分化为特定部位的神经细胞，其分化方向与所处的微环境密切相关。人胚来源的NSC移植到大鼠脑损伤部位后可逐渐分化为星形胶质细胞；如移植入小鼠脑脊液循环中，不但存活良好，而且具有向局部脑实质内迁移的能力。成年脊髓来源的NSC在移植入海马齿状回后分化为神经元，但当被移回成年脊髓后则不能产生神经细胞；从成年海马获得的干细胞被移植到成年大鼠室管膜下区后，产生嗅球的神经元能表达嗅球内相应的神经递质，而不是海马中的神经递质，移植到海马后则产生新的海马神经元。这些研究表明，局部环境而不是NSC自身的内在特性决定了移植细胞的最终命运。

传统观点认为，NSC移植只适用于局灶性神经系统病变，研究较多的为NSC移植治疗帕金森病（Parkinson’s disease，PD）。然而在许多遗传因素或其他因素导致的中枢神经退行性疾病中，神经损伤通常散发在整个脑和脊髓。按照传统的观念，这种弥散分布的多发性退行性病变并不是神经移植的典型范围。然而NSC的迁移性特征为上述疾病的治疗提供了新的视野。目前，NSC移植已经广泛地应用于包括AD和PD在内的各种神经系统退行性病变的实验研究中，尤其是在AD中的应用越来越受到重视。移植后的NSC能被特异性吸引到脑内神经退行性变区域。Tate等发现，注射人Aβ能在大鼠脑内引发炎症反应，注射到对侧脑室的小鼠NSC能够迁移并包围Aβ注射区。对转基因AD小鼠的研究也表明，表达外源性基因的NSC能迁移到Aβ堆积区，提示NSC具有Aβ损伤区的自主追踪性，可以在治疗AD等全脑神经退行性病变中起传递治疗性分子的作用，然而尚不清楚刺激NSC迁移的信号为Aβ本身还是Aβ造成的损伤区释放的炎症分子。

2002年，Kim等发现当NSC的迁移性被抑制时，其分化能力同样也被抑制。据此，Kim等认为在成年脑组织中NSC必须迁移到靶区域才能表现出它们的神经可塑性。目前，利用NSC进行临床治疗的实验已初步展开并且取得了令人振奋的结果。Qu等将体外扩增的人类NSC注射到老龄大鼠的侧脑室，数周后实验组的Morris水迷宫测试认知能力得分明显高于对照组，表明外源性NSC改善了老龄大鼠的认知能力。Gray等（2000）用兴奋毒素破坏鼠前脑胆碱能功能区域制成AD损伤模型，将一种源自第14天胎鼠海马趾原基的永生化NSC系MHP36细胞注入，发现外源性干细胞主动迁至损伤区域，分化为神经元和胶质细胞，重建锥体细胞层的大体结构，鼠的认知功能恢复，证明外源性MHP36细胞能在损伤部位替代分化为胆碱能神经元。

2002年，Wu等在人胚胎NSC体外培养增殖过程中增加了一个新的预充步骤，能促进NSC在体内微环境中几乎被完全诱导分化为神经元，将处理后的NSC移植入成年鼠中枢神经系统，发现在局部胆碱能神经元通路区域NSC被微环境诱导分化后获得胆碱能神经元表型，因此NSC移植治疗从单纯的NSC移植向功能型NSC移植前进了一步。2005年，国内杨丹迪等应用体外培养的NSC与脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）联合治疗AD大鼠，结果发现可促进大鼠学习记忆能力的恢复，同时观察到海马胆碱能纤维再生。由于NSC在去除丝裂原信号后分化为神经细胞，不再具有增殖能力，因此移植后不具有致癌性。Vescovi等（1999）报道显示，长期培养的人NSC移植到成年大鼠纹状体后，其分化成神经元和神经胶质细胞的能力仍保留，但未见肿瘤形成（即便是免疫缺陷的宿主），移植后的NSC也未见瘤样生长。但Gvetchen（2002）报道有部分NSC移植后可发展为脑瘤。1999年，Vescovi等在研究细胞移植治疗PD时发现，在体外实验中如果没有必需的因素干预，NSC自然分化为多巴胺能神经元的比例只占细胞总数的0.5%～5%。因此，诱导NSC向修复所需的神经功能细胞分化成为研究的核心。

另外，不同来源的NSC对同一分化因子的反应不同；同一来源的NSC对不同分化因子或不同浓度的分化因子的反应也不同，表明NSC对外源性因子的反应具有多样性，这也使得从离体实验结果推论出某种因子在NSC成熟过程中的作用非常困难，而要摸索、找出一种最佳因子、最佳浓度的组合更是一件十分艰巨的工作。

现阶段用于中枢神经系统疾病治疗的很多大分子物质，如NGF、脑源性神经生长因子等都不能通过血脑屏障，使部分中枢神经系统疾病的治疗受到限制。因此，基因治疗的出现开辟了新途径，将编码特定神经递质或蛋白质因子的基因转导入细胞或病毒载体（如成纤维细胞、星形胶质细胞、单纯疱疹病毒、腺病毒等）以治疗中枢神经系统疾病已为人们所熟悉。然而，应用NSC有许多其他载体所没有的优点，如：①可自我复制；②可远距离迁移至病损部位；③表达稳定，维持时间长；④避免排斥反应。因此，NSC是非常理想的基因载体。

目前，转导NSC的基因有报告基因、神经营养因子基因、递质合成酶基因和代谢酶基因等。近20年来的研究显示，体外状态下很难维持原代NSC生存或增殖达到足够长的时间以检测其特性或对外源性因子的反应。一般情况下，NSC经过3个月左右的细胞增殖期便进入凋亡期。因此，人们通过基因转移技术得到的永生化NSC系为体外观察和移植研究提供了更稳定的材料。产生永生化NSC的经典方法是通过逆转录病毒将编码癌基因蛋白的基因克隆到发育中的脑细胞，改变细胞的表型，使部分细胞渡过细胞分裂的危相期而停留在细胞分裂的某一时期，不能进行终末分化，并获得长期传代的能力，从而使NSC得到“永生”。目前应用最广的是V-myc、large-T抗原。NSC应用于基因治疗主要是通过利用永生化细胞系作为体外转基因载体植入病变的神经组织，从而转入NGF和某些代谢酶等基因，使其在脑内表达，主要用于治疗病变比较弥散的神经变性疾病或以中枢神经系统为主要病损的遗传性代谢疾病。这一治疗技术弥补了以病毒作为载体的基因治疗的一些不足，使外源性基因在脑内更易于表达，移植后可定向迁移到受损部位。NSC携带各种生长因子或细胞因子的报告基因植入体内后，可表达外源性基因，产生相应的生长因子或细胞因子，如bFGF、BDNF、神经营养素-3（nerve nutrient-3，NT-3）等，诱导自身干细胞定向分化，从而达到细胞替代和基因治疗的双重作用。2001年，Philips等在脑损伤后24小时内将能分泌NGF和不能分泌NGF的NSC移植到脑损伤附近的大脑皮质，1周后观察到移植了NSC的大鼠的神经功能和空间识别能力较未移植NSC的大鼠明显改善；与移植了不能分泌NGF的NSC的大鼠相比，移植了能够分泌NGF的NSC的大鼠能够明显减少海马CA3区的细胞死亡。2002年，阮奕文等将 NGF/BDNF基因重组逆转录病毒转染NSC移植到AD大鼠脑室，结果能改善AD大鼠的学习记忆能力，且进一步的研究发现，单纯 NGF基因修饰的NSC对基底前脑胆碱能神经元具有营养保护作用，且效果优于 NGF/BDNF联合组。

虽然人们在动物实验中已取得了令人鼓舞的进展，但目前还没有应用NSC治疗人类AD获益的证据。目前尚缺乏足够的证据来评价NSC移植在神经功能恢复方面所起的作用。移植后的NSC虽表达了一些正常神经元的标志物，但只有Aauerbach（2002）一个实验证明移植产生的神经元形成突触和轴突。如何诱导NSC在病变部位定向分化为胆碱能神经元；如何建立功能连接、优化修饰NSC的基因或药物等问题还需要进一步研究。

人类的NSC是宝贵的医学资源，随着人们对NSC认识的深入，研究的重点是建立以激活自身NSC为主、移植为辅的方法，以解决细胞来源不足及存活率低、存活时间短的问题。当NSC的基础研究进一步解决了NSC的增殖、迁移、分化及与宿主融合的机制等制约临床应用的问题之后，相信利用NSC治疗AD等引起的脑损伤将会成为可能。

癫痫是由多种病因引起的慢性脑功能障碍综合征，是大脑神经细胞群反复超同步放电引起的发作性、突然性、短暂性、阵发性脑功能紊乱，属于一种慢性反复发作性的脑功能失常性疾病。我国约有600万以上癫痫患者，每年新发患者有65万～70万，其中约有25%为难治性癫痫，药物治疗效果欠佳，而部分患者采用选择性手术切除可得到较好的控制，但是手术本身存在一定的风险，可造成认知功能的损害、偏瘫、偏盲等，因此需要寻找更加有效的治疗手段。近年来人们对是否能够应用神经干细胞移植来治疗癫痫做了大量的研究，为癫痫的治疗开辟了一条新的道路。神经干细胞移植入癫痫脑后可引起形态学、电生理、临床疗效的改变，并影响所涉及的神经递质和信号转导机制，为神经干细胞移植治疗癫痫的可行性提供了依据。但目前的研究主要在动物实验阶段，临床研究还较少。

1987年，Gensburger从胚胎鼠中培养出神经干细胞，揭开了神经干细胞移植治疗神经系统疾病的序幕。干细胞研究在过去的20余年中取得了突飞猛进的发展，现已能够从成人侧脑室中分离出神经干细胞（Westerlund等，2005）。神经干细胞由于具有自我更新和多向分化潜能、良好的迁移功能以及低免疫源性，有望替代胚胎细胞成为细胞移植治疗神经系统疾病的理想靶细胞。

Dennis等（2003）通过实验研究发现，神经干细胞移植可引起宿主海马CA3区的形态学变化，有利于防止海马变性。Kim等（2002）研究发现，神经干细胞移植后可记录到抑制性突触后电位，使海马CA1区的快兴奋性突触后电位幅度降低，达到抑制癫痫发作的目的，从电生理的角度提出了神经干细胞移植治疗癫痫的依据。

高旭光等（2007）进行了人骨髓间充质干细胞冻存及复苏研究，经过反复摸索，掌握了细胞冻存复苏技术，优化了实验条件，冻存第3代细胞，复苏后传1代即可使用，复苏成功率为90%。通过立体定向将干细胞注入大鼠海马区后，分别于第1～4周不同时点灌流取脑，可见骨髓间充质干细胞生长成活状态良好，1～2周细胞主要在局部生长，3～4周可见细胞发生迁移。通过免疫组化示踪细胞的位置以及免疫组化和免疫荧光进行双标染色，可见少部分双标染色的阳性细胞。

汪朝阳等（2006）报道了神经干细胞移植在癫痫外科治疗中的应用，采用人胚胎组织进行培养而获得足量的神经干细胞，对2例难治性癫痫患者在致痫灶切除的同时植入神经干细胞，术后予以常规治疗。术后随访1例无癫痫发作；1例偶有发作，经抗癫痫药治疗可以控制。2例患者均已能正常生活，未见明显的副作用；影像学及EEG等检查未见异常。

目前，还没有确切的使用干细胞治疗颞叶癫痫的证明。这一领域的研究正处于初级阶段，存在着移植物的选择、宿主因素、免疫及宿主和移植物整合等问题，相信这一领域研究的前景是很可观的。

颞叶癫痫是由于海马神经元的变性、坏死、数量减少，导致抑制性神经递质γ2氨基丁酸减少而引起。因此，用移植的方法增加γ2氨基丁酸能神经元的数量，以此恢复抑制性神经递质和兴奋性神经递质的平衡，可能为从根本上治愈颞叶癫痫带来希望（Turmer，2003）。在毛果芸香碱致颞叶癫痫模型中，典型的异常苔藓纤维重组始于癫痫持续状态模型后的第2周，约2个月后达到高峰。长期的痫性发作活动诱发了发展中的齿状回颗粒细胞诞生，随后神经的分化数量增加，与苔藓纤维重组的时程相平行。重要的问题是成鼠痫性发作诱导的苔藓纤维突触重组非常像人类颞叶癫痫的病理所见。Vicario等（2000）在体外研究中已成功诱导增殖海马干细胞分化为谷氨酸能和GABA能细胞，并且神经元之间可建立起功能性突触联系，这为干细胞移植治疗癫痫提供了实验基础。

实验和临床研究表明，脊髓损伤后由于细胞的溶解、溶酶体的破裂、组织的水肿以及毒性物质的释放，脊髓残端会发生变性、坏死和空洞形成等一系列改变，这个阶段一般要持续1周左右。所以脊髓损伤后1～2周可考虑作为进行神经干细胞移植治疗的最佳时机。在此期间行神经干细胞移植治疗动物脊髓损伤，可使神经干细胞在宿主体内长期存活、增殖、分化，并且可以与宿主组织在一定程度上融合，以利在一定程度上完成对损伤脊髓的修复。移植神经干细胞治疗脊髓损伤后的机制在于神经干细胞分化后产生的神经元和胶质细胞可以分泌多种神经营养因子，改善脊髓局部微环境并启动再生相关基因的顺序表达，使损伤轴突开始再生，它们同时产生多种细胞外基质，填充脊髓损伤后遗留的空腔，为再生的轴突提供支持物；补充外伤后缺失的神经元和胶质细胞；使残存脱髓鞘的神经纤维和新生的神经纤维形成新的髓鞘，保持神经纤维功能的完整性。

基因治疗目前在脊髓损伤修复方面研究最多，是指利用基因手段在脊髓损伤局部特异性、长期和安全的产生神经营养因子和促进轴突再生物质的一种方法，将神经生长因子基因以一定的方法转染合适的受体细胞，再移植到损伤区，让其在体内表达并发挥效应，刺激脊髓神经生长。神经生长因子不仅对中枢神经系统有营养作用，而且可能参与中枢神经系统损伤后的修复。基因治疗脊髓损伤的基本策略主要是通过转基因技术给损伤局部提供合适的微环境，而神经干细胞是一种较施万细胞、成纤维细胞更为前体的多分化细胞，可实现克隆培养，能够持续分裂增殖，并能较顺利地与宿主组织整合，可将其作为“治疗性基因”的载体，对损伤或病变部位施行基因治疗。移植基因修饰神经干细胞治疗脊髓损伤不仅能替代坏死、凋亡的神经细胞，而且能在损伤局部产生大量的神经营养因子，从而促进局部神经通路的重建，改善肢体功能，所以是一种很有前途的治疗脊髓损伤的方法。

运动神经元病（motor neuron disease，MND）是以选择性侵犯脊髓前角细胞、脑干运动神经元、大脑皮质锥体细胞和锥体束为主的一组慢性进行性变性疾病，病因及发病机制复杂，目前尚无有效药物。临床表现分为肌萎缩侧索硬化、进行性脊肌萎缩症、进行性延髓麻痹、原发性侧索硬化。干细胞移植为神经系统疾病的治疗提供了一种新的手段。干细胞按其起源分为胚胎干细胞和成体干细胞。由于伦理性、取材困难及致瘤性等原因，胚胎干细胞的研究与使用受到了限制。目前多数研究中的干细胞为神经干细胞（neural stem cell，NSC）和间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs），现就这两种干细胞在治疗MND中的应用予以介绍。

2008年国内崔中平等研究报道，脐带血体外培养分化为神经干细胞，对33例因创伤性脊髓损伤和硬膜外血肿造成的急性压迫性损害患者进行神经干细胞移植，移植术后7～10天，33例患者损伤的脊髓功能均有改善，神经干细胞移植后2周至16个月随访资料显示，33例患者的脊髓功能呈继续改善的趋势。也有研究者将脐带血间充质干细胞进行分离、培养以及诱导其向NSC分化，并应用于MND患者的治疗。通过对11例MND患者治疗前后应用离子显微镜检查评分及总T细胞进行流式细胞检测发现，脐带血间充质干细胞来源的神经干细胞移植治疗，短期内通过一定的免疫调节作用可以改善MND患者的临床症状和日常生活能力。

2007年Martin将鼠嗅鞘细胞和鼠间充质干细胞移植入肌萎缩侧索硬化动物模型，进行疗效比较。结果显示，两种细胞移植都具有良好的安全性，其中嗅鞘细胞组与对照组临床差异不明显，而MSCs组（雌性）比对照组存活时间明显延长。多发性硬化症（multiple sclerosis，MS）是一种中枢神经系统多部位脱髓鞘改变的自身免疫性疾病，急性期免疫反应导致的轴突损伤以及慢性期的脱髓鞘导致患者的神经功能缺失。免疫调节治疗和免疫抑制治疗是目前治疗MS的主要方法，但仅对部分患者有效。因此，NSC移植有可能成为治疗MS的另一种方法。Windrem等（2004）和Nistor等（2005）研究显示，将NSC或者少突胶质细胞前体细胞移植到MS模型大鼠脑内后，在脱髓鞘部位可见到髓鞘再生。恰当的移植途径以及病变部位的免疫微环境，对髓鞘再生的抑制作用是NSC移植治疗MS的关键。

骨髓间充质干细胞是一类存在于骨髓网状间质内的非造血干细胞，具有分化成各种间叶组织细胞的潜能，在一定条件下可自我复制并能分化成多种细胞，其中包括神经细胞和神经胶质细胞，同时骨髓干细胞还能分泌多种神经营养因子，对神经细胞的修复产生促进作用。神经干细胞在临床上较难获得且在伦理学上存在一定的问题，而骨髓基质干细胞可以作为同种同体来源细胞，较易获得且不存在伦理问题；作为移植供体细胞，骨髓基质干细胞和神经干细胞同样具有以下特性：①可以在体外迅速扩增；②无或低免疫原性；③能够在宿主脑内长期存活并与宿主神经元整合形成突触联系；④可以稳定的分化并长期表达外生性基因，如酪氨酸羟化酶。此外，骨髓基质干细胞对神经干细胞还有着明确的促存活和分化的能力。骨髓基质干细胞较神经干细胞更具临床优势，有可能作为自体细胞应用于组织工程和作为良好的移植细胞应用于替代治疗。

在治疗MND的基础研究方面。主要使用人MSCs移植入动物体内进行疗效观察。Vercelli等（2008）将人骨髓MSCs移植入G93A转基因小鼠。10周后，在小鼠脊髓内发现有神经胶质原纤维酸性蛋白和微管缔合蛋白2阴性的神经元样细胞，运动神经元计数和运动功能检测（旋转、提握力和神经系统检测）都显示移植后的人骨髓MSCs可以在小鼠体内很好地存活并迁移，延缓运动神经元数量的衰减。

在临床实验研究方面，Mazzini等从2001年开始对自体骨髓MSCs移植治疗MND进行了一系列的临床实践研究，从患者髂前上棘抽取骨髓，体外培养3～4代。通过椎板切除，脊髓直接移植入患者病变的脊髓胸段（T ₇～T ₉），平均（57×10 ⁶）个／人。通过4年的观察，9例患者中3例死于疾病恶化，1例死于呼吸系统并发症，4例患者病变进行性延缓和功能评分升高，1例患者疾病病程如常，然而没有表现出呼吸衰竭的症状，且多导睡眠图表现正常。结果显示，自体骨髓MSCs移植治疗安全可行，有效率在50%左右。

尽管近年来有关人骨髓间充质干细胞的分离、培养和神经分化潜能及应用方面的研究很多，并取得了较大的进展，但临床应用移植还存在一些问题有待解决：①寻找和鉴定骨髓间充质干细胞所特有的细胞表面标志分子；②如何提高其在体内的成活率和向神经细胞定向分化的能力；③如何选择移植时机；④移植后改善宿主缺血性脑损伤功能的机制尚不明确，由其分化而来的表达神经组织标志的细胞是否具有正常神经细胞的功能、能否同其他神经细胞建立联系、重建神经环路等仍有待进一步研究。

近年来，脐带间充质干细胞的概念越来越引起人们的重视。已有研究证实，在脐带的连接组织中分离出的细胞在特定条件下能分化为软骨细胞或神经样细胞，并表达神经烯醇化酶等神经元特异性抗原，表明脐带来源的干细胞具有多向分化潜能，具有作为细胞替代治疗的种子细胞的可能。国内有人评价脐带间充质干细胞移植对大鼠脊髓损伤神经功能恢复的影响。结果显示，脐带间充质干细胞移植到宿主损伤脊髓后可以存活、向损伤部位迁移，并向神经元样和星形胶质细胞分化，且可促进大鼠脊髓损伤后神经功能恢复。

神经干细胞移植可以促进神经系统功能改善，促进髓鞘再生。然而，MSCs不仅可以分化为中胚层源细胞（软骨、骨、肌肉、脂肪等细胞），还可以分化为神经外胚层源细胞（如少突胶质细胞、星形胶质细胞和神经样细胞）（Gary 2006），对于治疗神经系统疾病是一种更好的选择。目前，MSCs治疗神经系统疾病的动物实验和临床研究较多，然而对MND的治疗研究较少。特别是应用脐带来源的MSCs并与脐血联合输注进行MND的治疗，国内外尚未见相关报道。

脐带来源的MSCs更具优势：①为废物利用，来源更为容易，供者无痛苦，对母婴均无损害；②MSCs含量丰富，骨髓成纤维细胞集落形成单位的形成率高，而骨髓中MSCs含量低，为0.001%～0.01%，且随着年龄的增加细胞数量逐渐减少；③扩增效应更强，一根脐带的理论扩增细胞数量可达10 ¹⁰以上，可满足临床需要，更具商业药用价值，而骨髓MSCs扩增4代后扩增效果明显下降；④经数代培养后组织相容性Ⅰ类抗原弱表达或不表达，而Ⅱ类抗原不表达，更适宜于异体间干细胞移植治疗。相信脐带MSCs作为MND治疗以及组织工程研究的种子细胞将具有广泛的应用前景。

多发性硬化是发生在中枢神经系统的一种慢性炎症性疾病，主要病理变化为神经纤维髓鞘脱失和轴索溃变。虽然多发性硬化的自身免疫反应学说得到公认，但该病详尽的发病机制仍不清楚，故现阶段不能治愈。除少数“良性”型外，80%的患者于发病10年后残疾，给社会、家庭和个人带来沉重的经济负担和心理负担。近年来，探讨不同干细胞移植治疗多发性硬化的新疗法在国内外神经科学领域备受关注。

造血干细胞是免疫系统发育最早的细胞，可以分化为T淋巴细胞、B淋巴细胞、单核细胞、组织巨噬细胞和树突状细胞。用造血干细胞移植治疗疾病的动物实验最早见于20世纪50年代，基于多发性硬化动物模型实验治疗变态反应性脑脊髓炎获得成功，国外学者于20世纪90年代中后期开始多发性硬化的临床实践。21世纪起，国内南京、北京、河北等地先后有造血干细胞移植治疗多发性硬化的个案病例报道。

临床试验观察表明，顽固的原发性或继发性多发性硬化患者，同其他自身免疫性疾病，如系统性红斑狼疮合并白血病患者相似，在接受自体或同种异体造血干细胞移植后，病情大多数得到缓解，有的缓解长达几年。对比目前的间断大剂量激素冲击治疗、小剂量激素维持治疗、免疫抑制剂化疗、干扰素免疫调节治疗等诸多方案，造血干细胞移植显示出肯定的疗效优势。根据文献检索，至2004年底，全世界范围内使用造血干细胞移植治疗的多发性硬化患者已超过250例。

但造血干细胞移植治疗方案也存在不足：①短期内复发率高，约5%；②移植治疗的围术期死亡率高，约8.6%；③部分患者在实施G-CSF动员时，免疫活性细胞功能增强诱发病情波动，有的甚至出现严重且不可逆的神经系统损害；④不能修复破坏严重的髓鞘，不能遏制神经轴索的进行性溃变，最终神经功能难以完全恢复。

国内外有关神经干细胞的基础和临床研究已取得长足进步。研究显示，在未成熟和成熟的鼠类，以及人类的大脑皮质、室管膜下、纹状体、海马、中脑以及脊髓等区域均存在并已分离到神经干细胞。借助流式细胞技术，根据细胞形态的大小、细胞表面不同抗原的表达，可从成年小鼠的脑室分离到纯度高达80%的神经干细胞。如果给予不同的条件培养，可使神经干细胞分化为中枢神经系统的神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞。利用胚胎神经干细胞移植治疗帕金森病国内外均有报道，虽然疗效低于理论预期，但确为一种具有临床治疗意义的创新工作。

根据网上文献检索，目前尚未见到有关用神经干细胞移植治疗多发性硬化的临床报道，但Einsteim等和Pluchino等于2003年所做的动物实验显示，或通过外周静脉输入，或通过脑室和鞘内注射，神经干细胞和神经前体细胞均可迁移到炎症区域。病理组化染色证实，移植的干细胞在脑组织内能转变为少突胶质细胞，促进髓鞘修复，能加快变态性脑脊髓炎病情的恢复，进入非神经组织的神经干细胞则随着时间的推移而消失。移植神经干细胞在体内行踪提示，局部微环境条件，如神经生长因子、炎性因子等，可能是影响干细胞分化，并决定其生物学功能和命运的重要因素。

在临床上应用胎脑神经干细胞移植治疗多发性硬化，也存在着明显的“先天”性不足，即：①胚胎脑组织的来源有限，分离得到的神经干细胞存在个体差异；②移植后可能发生组织排异性；③有可能引发伦理、法律和道德问题；④移植分化较为成熟的胎脑神经干细胞具有较高的致瘤性。

近年来大量的研究资料显示，羊膜组织干细胞具有分化为神经、胰岛、心脏和肝脏等多种组织细胞的功能。Sakuragawa等通过组织化学染色也发现羊膜组织中存在的多潜能干细胞可分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞。Ishii等利用组织化学、RNA印迹法（northern blotting）和RT-PCR技术，在组织学以及蛋白质和mRNA水平也证实多潜能干细胞可表达少突胶质细胞特异性标志物髓鞘碱性蛋白（myelin basic protein，MBP）、结合脂蛋白（proteolipid protein，PLP）和DM20。这些蛋白均是髓鞘的主要组成成分，是目前神经免疫学研究中公认的触发多发性硬化的可疑自身抗原。所以理论上推测，如果羊膜组织干细胞分化的神经细胞能在体内发挥正常神经细胞所特有的生理功能，则该细胞应成为治疗多发性硬化的备选干细胞，甚至最佳干细胞。

与自身造血干细胞和胎脑干细胞相比较，若用羊膜组织的神经干细胞治疗多发性硬化，具有许多优点：①不会引发免疫排斥；②不涉及伦理和道德问题；③取材方便，来源充足；④可避免病情恶化、复发；⑤疗程短、并发症少、经济。但据文献检索，迄今国内外还没有见到用羊膜多能干细胞移植治疗多发性硬化的相关基础与临床研究报道。相信随着对多发性硬化发病机制的深入研究和对各种干细胞治疗方法的逐步完善，终将治愈多发性硬化。

中枢神经系统肿瘤，尤其是胶质瘤常向周围正常脑组织扩散浸润，常规治疗往往复发，基因治疗由于病毒载体的缺陷和缺少可接受的高效基因转染技术，临床应用受到很大限制。NSC具有向病灶部位迁移和追踪肿瘤细胞的能力，能长期稳定的表达外源基因，克服了病毒和其他非神经细胞载体的局限和对遗传的影响，是肿瘤基因治疗的理想载体，可作为治疗基因产物扩散至肿瘤部位发挥治疗作用的平台。2000年Benedeni等对鼠NSC进行转基因操作，使之分泌白细胞介素-4，注射了这种转基因细胞的胶质瘤模型动物生存期明显延长，肿瘤体积明显缩小。作者还发现即使注射的NSC不分泌白细胞介素-4，实验鼠的寿命也会有所延长，认为NSC自身就能分泌一种未知物质减缓肿瘤细胞分裂。Abody等（2000）利用NSC做载体，转导胞嘧啶脱氨酶基因后治疗颅内胶质瘤模型动物，发现能有效地将5-Fc转变为5-Fu，80%的肿瘤细胞被杀灭，同时NSC还能追踪向正常组织浸润的肿瘤细胞，即使从静脉途径给入，也会沿血流迁移至脑肿瘤所在部位。目前，将不同目的基因，如血管生成抑制基因、肿瘤坏死因子基因、促凋亡基因、免疫调节基因等与NSC载体结合治疗颅内肿瘤还在进一步研究中。