胶囊化PC12治疗帕金森氏病的研究进展
作者：吕胜青
单位：第三军医大学新桥医院神经外科 400037
关键词：胶囊化；PC12细胞 移植；帕金森氏病
重庆医学990140 (综述) 张可成(审校)
摘要 帕金森氏病(Parkinson's disease，PD)是一种常见的神经系统退行性疾病，其治疗方案颇多。各国学者进行了药物治疗，脑内细胞或组织移植治疗，基因治疗、以及立体定向毁损多巴胺神经传导通路治疗等等。近年来，脑内移植研究成果丰硕，尤其是胶囊化细胞移植取得了可喜的成就。PC12细胞作为一种多巴胺释放细胞，在治疗PD时很有应用价值。本文综述了胶囊化PC12细胞移植治疗PD的最新进展，提出该方案应用前景及展望。
帕金森氏病(PD)是一种常见的中枢神经系统(CNS)退行变性疾病，其病理特征主要为中脑黑质纹状体通路多巴胺(dopamine，DA)能神经元进行性变性坏死，表达的酪氨酸羟化酶(tyosine hydosylase，TH)减少或活性降低，使通过黑质—纹状体通路的DA显著减少，造成纹状体内DA含量减少，因而出现静止性震颤，运动减少，肌强直等临床症状[1]。目前的治疗方案较多，如：口服DA前体物质左旋多巴(L-DOPA)，脑内移植能分泌DA的细胞或组织，基因工程化细胞移植，以及立体定向手术治疗等。但是，各种方式都有其优劣性。药物治疗可缓解症状，无法阻止病情发展，长期用药疗效减低，并有一定的副作用，远期效果不佳。自体肾上腺髓质脑内移植的动物实验及临床研究表明效果并不满意，其原因是由于移植细胞存活较差(仅有0.5%～1.0%细胞存活)，完全替代宿主提供DA不可能，因此，近年来人们对该治疗方案探索越来越少。胚胎移植涉及到伦理道理问题，同时还有移植后的免疫排斥反应。近年来，研究者们对胶囊化(encapsulated)PC12细胞移植很感兴趣。PC12细胞(rat adrenal pheochmocytoma)是大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤细胞，该细胞能分泌DA和NE(去甲肾上腺素)等神经递质[2，3]。于是，学者们利用该特性，将其移植入脑内，补充纹状体内DA的不足，从而纠正和改善临床症状[4]。
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胶囊化技术原理：我们知道，免疫排斥是组织和细胞移植中最大障碍，长期以来人们进行了多方面的研究，主要是移植前组织配型及移植后免疫抑制剂应用。晚近研究表明：免疫隔离可避免免疫排斥。其原理是：采用一些合适的材料，将移植物与宿主免疫系统隔离开，避免排斥反应而长期存活，并释放生物活性分子，如：激素和神经递质等，发挥作用。目前从隔离材料来看，有聚丙烯XM50中空纤维和聚矾中空纤维(巨囊材料)及微囊膜。该技术最早由加拿大Chang等[5]报道过。他们成功地应用微囊膜包裹哺乳动物活细胞，制成“人工细胞”。该膜能允许营养物质，电解质，氧气等低分子物质(分子量<3万道尔顿)自由通过，而大分子物质(分子量>15万)，如免疫球蛋白，免疫细胞等不通通过，从而避免了排斥反应，并可利用移植的小分子活性物质发挥生物效应。1992年，Sun和O'Shea[6]用海藻酸钠和左旋多聚赖氨酸制成的海藻酸—多聚赖氨酸—海藻酸膜(APA)膜，成为目前应用最广的微囊膜。但该膜存在纤维过度增生现象，Lum ZP[7]等发明了静电微囊生成器，可以克服宿主内纤维过度增生，使微囊技术日臻完善，得以广泛应用。
, 百拇医药
胶囊化技术在PD治疗中的应用：PC12细胞作为肿瘤细胞系移植后，有人报道 [4] 在短期内对PD有效，其原因可能是PC12细胞释放的DA补充了纹状体内的DA的不足，从而部分改善症状。但由于时间推移，移植物死亡后，症状改善不明显。尽管跨物种或同种异体移植存在免疫排斥反应，但Aebicher P等[8]发现在宿主脑内有致死性肿瘤形成。近年来，为了避免肿瘤形成和免疫排斥，人们将免疫隔离技术应用到PC12的移植中。1991年，Aebicherp还发现：胶囊化的PC12细胞移植后不形成肿瘤，并能明显改善阿朴吗啡诱导的帕金森氏动物模型的旋转行为。酪氨酸羟化酶(TH)免疫组织化学染色发现，在移植区(纹状体区)有大量的TH阳性细胞存在，较正常对照组有显著差异(P<0.01)。Emerich DF[9]等用中空纤维制作免疫隔离材料，将胶囊化的PC12细胞移植给老龄大鼠，可明显改善其运动功能障碍，TH免疫组化亦得出相似的结果。Aebicher P和Goddard M[10]等将APA膜包裹的啮齿类动物大鼠PC12细胞移植给MPTP(一种神经毒素)诱发的灵长类帕金森氏猴脑内，其前臂运动障碍及拾物试验也有明显好转。高效液相色谱电化学法(HPLC-EC法)检测纹状体DA含量，较正常组明显升高。组织学分析证明：在微囊内有大量的酪氨酸羟化酶(TH)阳性PC12细胞存活。Aebicher P等还进行了微囊化和巨囊化PC12细胞移植的比较，发现微囊技术和巨囊技术在PC12细胞移植治疗PD时均有效。Lindner MD[11]和Winn SR采用聚乙烯氯化物中空纤维将PC12细胞悬液包裹后，对于PD动物模型有效。他们还应用基因转染技术，将胶质细胞源性神经营养因子(glial cell line-derived neurotrophic factor，GDNF)基因转染到仓鼠肾细胞系内，同样发现对改善6-OHDA诱发旋转行为的PD鼠有效。并与微囊化PC12细胞移植比较，发现后者效果更佳。Subramanian T[12]等应用正电子发射断层扫描(PET)观察多层包裹的PC12细胞合成DA及摄取18F—DA情况，发现颅内移植胶囊化PC12细胞可储存的摄取DA，并能补充DA的含量，有效地治疗PD。日本的Ono T[13]等报道：利用琼脂糖与苯乙烯磺酸制成微囊膜，能有效地起到免疫隔离作用而不用免疫抑制剂进行同种和异种间移植。尼氏染色和TH免疫组化发现：如果没有免疫隔离材料，移植后2周，宿主脑内有肿瘤形成，4周后PC12细胞被宿主免疫系统清除。从而阐明微囊化PC12细胞可安全有效地移植治疗PD。因此，PC12细胞可以作为移植供体治疗PD，为临床工作服务。
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胶囊化PC12细胞移植治疗PD存在问题：胶囊化PC12细胞脑内移植，虽然解决了肿瘤形成及跨种系细胞移植问题，但是仍然存在问题。例如：妨碍了移植物—宿主间突触的相互作用。而且囊孔有最终被堵塞或微囊破裂可能[14]。并且，由海藻酸和左旋多聚赖氨酸制成的微囊膜(APA膜)的机械强度较差，移植至宿主纹状体内后，微囊的球型结构会消失，将影响多巴胺从微囊内向外弥散，降低其治疗效果[15]。Miyoshi Y[16]也有过相同的报道。巨囊化PC12细胞移植时存在技术问题，移植手术操作复杂，移植部位不好掌握。并且从目前研究深度来看，移植细胞分泌DA的量难于控制，胶囊内细胞有丝分裂现象依然存在[17]。这些都是尚须进一步研究解决的。
胶囊化PC12细胞移植的展望：胶囊化技术自发明以来，得到了不断完善和发展，并且其应用范围不断扩展。学者们将其应用于胰岛移植[18]、甲状旁腺移植 〔19〕 、 垂体移植[20]、多巴胺分泌细胞(PC12细胞)移植，等等。PD的治疗方案中，胶囊化PC12细胞移植很有前途，因为它将解决长期跨物种移植问题，伦理道德问题等。能为临床治疗帕金森氏病指出一条光明的道路。
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参考文献
1 Hughes AJ,et al.Arch Neurol,1993;50:140
2 Greene LA,et al.Brain Res,1977;129:247
3 Shafer TJ,et al.Neurotoxicology.1991;12:473-92。
4 Freed WJ,et al. Exp Brain Res,1986;63:557
5 Chang TMS.Science.1964;146:524
6 Sun AM,O'shea GM.J Controlled Release.1985;2:137
, 百拇医药
7 Lun ZP,et al.Transplantation.1992;53:1180
8 Aebischer P,et al.Exp Brain Res,1991;113:269
9 Emerich DF,et al.Exp Neurol,1993;122:37
10 Aebischer P,et al.Exp Neurol,1994;126:151
11 Lindner MD,et al.Exp Neurol,1995;132:62
12 Subramanian T,et al.Cell Transplant,1997;6(5):469
13 Ono T,et al.Cell Transplant,1997;6(5):511
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14 Tresco PA,et al.ASAIO J.1992;38:17
15 Emerich DF,et al.Cell Transplant,1996:5(5):589
16 Miyoshi Y,et al.Exp Neurol,1996;138:169
17 Tresco PA,et al.Cell Transplant,1992;1:255
18 Sandler S,et al.Transplantation,1997;63:1712
19 Hasse C,et al.Exp Clin Endocrinol Diabetes,1997;105(1):53
20 Chen ZP,et al.Arti Cells Bolld Substitutes and Immob Biotech,1994;22(5):A8, http://www.100md.com
单位：第三军医大学新桥医院神经外科 400037
关键词：胶囊化；PC12细胞 移植；帕金森氏病
重庆医学990140 (综述) 张可成(审校)
摘要 帕金森氏病(Parkinson's disease，PD)是一种常见的神经系统退行性疾病，其治疗方案颇多。各国学者进行了药物治疗，脑内细胞或组织移植治疗，基因治疗、以及立体定向毁损多巴胺神经传导通路治疗等等。近年来，脑内移植研究成果丰硕，尤其是胶囊化细胞移植取得了可喜的成就。PC12细胞作为一种多巴胺释放细胞，在治疗PD时很有应用价值。本文综述了胶囊化PC12细胞移植治疗PD的最新进展，提出该方案应用前景及展望。
帕金森氏病(PD)是一种常见的中枢神经系统(CNS)退行变性疾病，其病理特征主要为中脑黑质纹状体通路多巴胺(dopamine，DA)能神经元进行性变性坏死，表达的酪氨酸羟化酶(tyosine hydosylase，TH)减少或活性降低，使通过黑质—纹状体通路的DA显著减少，造成纹状体内DA含量减少，因而出现静止性震颤，运动减少，肌强直等临床症状[1]。目前的治疗方案较多，如：口服DA前体物质左旋多巴(L-DOPA)，脑内移植能分泌DA的细胞或组织，基因工程化细胞移植，以及立体定向手术治疗等。但是，各种方式都有其优劣性。药物治疗可缓解症状，无法阻止病情发展，长期用药疗效减低，并有一定的副作用，远期效果不佳。自体肾上腺髓质脑内移植的动物实验及临床研究表明效果并不满意，其原因是由于移植细胞存活较差(仅有0.5%～1.0%细胞存活)，完全替代宿主提供DA不可能，因此，近年来人们对该治疗方案探索越来越少。胚胎移植涉及到伦理道理问题，同时还有移植后的免疫排斥反应。近年来，研究者们对胶囊化(encapsulated)PC12细胞移植很感兴趣。PC12细胞(rat adrenal pheochmocytoma)是大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤细胞，该细胞能分泌DA和NE(去甲肾上腺素)等神经递质[2，3]。于是，学者们利用该特性，将其移植入脑内，补充纹状体内DA的不足，从而纠正和改善临床症状[4]。
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胶囊化技术原理：我们知道，免疫排斥是组织和细胞移植中最大障碍，长期以来人们进行了多方面的研究，主要是移植前组织配型及移植后免疫抑制剂应用。晚近研究表明：免疫隔离可避免免疫排斥。其原理是：采用一些合适的材料，将移植物与宿主免疫系统隔离开，避免排斥反应而长期存活，并释放生物活性分子，如：激素和神经递质等，发挥作用。目前从隔离材料来看，有聚丙烯XM50中空纤维和聚矾中空纤维(巨囊材料)及微囊膜。该技术最早由加拿大Chang等[5]报道过。他们成功地应用微囊膜包裹哺乳动物活细胞，制成“人工细胞”。该膜能允许营养物质，电解质，氧气等低分子物质(分子量<3万道尔顿)自由通过，而大分子物质(分子量>15万)，如免疫球蛋白，免疫细胞等不通通过，从而避免了排斥反应，并可利用移植的小分子活性物质发挥生物效应。1992年，Sun和O'Shea[6]用海藻酸钠和左旋多聚赖氨酸制成的海藻酸—多聚赖氨酸—海藻酸膜(APA)膜，成为目前应用最广的微囊膜。但该膜存在纤维过度增生现象，Lum ZP[7]等发明了静电微囊生成器，可以克服宿主内纤维过度增生，使微囊技术日臻完善，得以广泛应用。
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胶囊化技术在PD治疗中的应用：PC12细胞作为肿瘤细胞系移植后，有人报道 [4] 在短期内对PD有效，其原因可能是PC12细胞释放的DA补充了纹状体内的DA的不足，从而部分改善症状。但由于时间推移，移植物死亡后，症状改善不明显。尽管跨物种或同种异体移植存在免疫排斥反应，但Aebicher P等[8]发现在宿主脑内有致死性肿瘤形成。近年来，为了避免肿瘤形成和免疫排斥，人们将免疫隔离技术应用到PC12的移植中。1991年，Aebicherp还发现：胶囊化的PC12细胞移植后不形成肿瘤，并能明显改善阿朴吗啡诱导的帕金森氏动物模型的旋转行为。酪氨酸羟化酶(TH)免疫组织化学染色发现，在移植区(纹状体区)有大量的TH阳性细胞存在，较正常对照组有显著差异(P<0.01)。Emerich DF[9]等用中空纤维制作免疫隔离材料，将胶囊化的PC12细胞移植给老龄大鼠，可明显改善其运动功能障碍，TH免疫组化亦得出相似的结果。Aebicher P和Goddard M[10]等将APA膜包裹的啮齿类动物大鼠PC12细胞移植给MPTP(一种神经毒素)诱发的灵长类帕金森氏猴脑内，其前臂运动障碍及拾物试验也有明显好转。高效液相色谱电化学法(HPLC-EC法)检测纹状体DA含量，较正常组明显升高。组织学分析证明：在微囊内有大量的酪氨酸羟化酶(TH)阳性PC12细胞存活。Aebicher P等还进行了微囊化和巨囊化PC12细胞移植的比较，发现微囊技术和巨囊技术在PC12细胞移植治疗PD时均有效。Lindner MD[11]和Winn SR采用聚乙烯氯化物中空纤维将PC12细胞悬液包裹后，对于PD动物模型有效。他们还应用基因转染技术，将胶质细胞源性神经营养因子(glial cell line-derived neurotrophic factor，GDNF)基因转染到仓鼠肾细胞系内，同样发现对改善6-OHDA诱发旋转行为的PD鼠有效。并与微囊化PC12细胞移植比较，发现后者效果更佳。Subramanian T[12]等应用正电子发射断层扫描(PET)观察多层包裹的PC12细胞合成DA及摄取18F—DA情况，发现颅内移植胶囊化PC12细胞可储存的摄取DA，并能补充DA的含量，有效地治疗PD。日本的Ono T[13]等报道：利用琼脂糖与苯乙烯磺酸制成微囊膜，能有效地起到免疫隔离作用而不用免疫抑制剂进行同种和异种间移植。尼氏染色和TH免疫组化发现：如果没有免疫隔离材料，移植后2周，宿主脑内有肿瘤形成，4周后PC12细胞被宿主免疫系统清除。从而阐明微囊化PC12细胞可安全有效地移植治疗PD。因此，PC12细胞可以作为移植供体治疗PD，为临床工作服务。
, http://www.100md.com
胶囊化PC12细胞移植治疗PD存在问题：胶囊化PC12细胞脑内移植，虽然解决了肿瘤形成及跨种系细胞移植问题，但是仍然存在问题。例如：妨碍了移植物—宿主间突触的相互作用。而且囊孔有最终被堵塞或微囊破裂可能[14]。并且，由海藻酸和左旋多聚赖氨酸制成的微囊膜(APA膜)的机械强度较差，移植至宿主纹状体内后，微囊的球型结构会消失，将影响多巴胺从微囊内向外弥散，降低其治疗效果[15]。Miyoshi Y[16]也有过相同的报道。巨囊化PC12细胞移植时存在技术问题，移植手术操作复杂，移植部位不好掌握。并且从目前研究深度来看，移植细胞分泌DA的量难于控制，胶囊内细胞有丝分裂现象依然存在[17]。这些都是尚须进一步研究解决的。
胶囊化PC12细胞移植的展望：胶囊化技术自发明以来，得到了不断完善和发展，并且其应用范围不断扩展。学者们将其应用于胰岛移植[18]、甲状旁腺移植 〔19〕 、 垂体移植[20]、多巴胺分泌细胞(PC12细胞)移植，等等。PD的治疗方案中，胶囊化PC12细胞移植很有前途，因为它将解决长期跨物种移植问题，伦理道德问题等。能为临床治疗帕金森氏病指出一条光明的道路。
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参考文献
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6 Sun AM,O'shea GM.J Controlled Release.1985;2:137
, 百拇医药
7 Lun ZP,et al.Transplantation.1992;53:1180
8 Aebischer P,et al.Exp Brain Res,1991;113:269
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11 Lindner MD,et al.Exp Neurol,1995;132:62
12 Subramanian T,et al.Cell Transplant,1997;6(5):469
13 Ono T,et al.Cell Transplant,1997;6(5):511
, http://www.100md.com
14 Tresco PA,et al.ASAIO J.1992;38:17
15 Emerich DF,et al.Cell Transplant,1996:5(5):589
16 Miyoshi Y,et al.Exp Neurol,1996;138:169
17 Tresco PA,et al.Cell Transplant,1992;1:255
18 Sandler S,et al.Transplantation,1997;63:1712
19 Hasse C,et al.Exp Clin Endocrinol Diabetes,1997;105(1):53
20 Chen ZP,et al.Arti Cells Bolld Substitutes and Immob Biotech,1994;22(5):A8, http://www.100md.com