Neurale stamcellen

Experimenteel bewijs voor de mogelijkheid van regeneratie van CZS-cellen werd veel eerder verkregen dan de ontdekking van embryonale stamcellen in studies die de aanwezigheid aantoonden van cellen in de neocortex, hippocampus en reukbollen van de hersenen van volwassen ratten die 3H-thymidine binden, oftewel in staat zijn tot eiwitsynthese en -deling. In de jaren 60 van de vorige eeuw werd aangenomen dat deze cellen voorlopers zijn van neuronen en direct betrokken zijn bij leer- en geheugenprocessen. Iets later werd de aanwezigheid van synapsen op de novo gevormde neuronen onthuld en verschenen de eerste studies over het gebruik van embryonale stamcellen voor het induceren van neurogenese in vitro. Aan het einde van de 20e eeuw leidden experimenten met de gerichte differentiatie van ES-cellen in neurale voorlopercellen, dopaminerge en serotonerge neuronen tot een herziening van de klassieke ideeën over het vermogen van zoogdierzenuwcellen om te regenereren. Uit de resultaten van talrijke onderzoeken is overtuigend gebleken dat er inderdaad sprake is van een herstructurering van neurale netwerken en dat er gedurende de gehele postnatale periode van het zoogdierorganisme neurogenese plaatsvindt.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

Bronnen van neurale stamcellen

Menselijke neurale stamcellen worden geïsoleerd tijdens operaties aan het subventriculaire deel van de laterale ventrikels en de gyrus dentatus van de hippocampus. De cellen hiervan vormen neurosferen (neurale sferen) in kweek, en na dispersie en preformatie daarvan - alle belangrijke celtypen van het centrale zenuwstelsel of, in een speciaal medium, nieuwe microsferen. In suspensieculturen van gedissocieerd weefsel, geïsoleerd uit de periventriculaire delen van de embryonale hersenen, ontstaan ook neurosferen.

Markers voor onrijpe hersencellen zijn onder andere nestine, bèta-tubuline III (neuronale afstammingsmarker), vimentine, GFAP en NCAM, die immunocytochemisch worden geïdentificeerd met behulp van monoklonale antilichamen. Nestine (intermediair neurofilament-eiwit type IV) wordt tot expressie gebracht door multipotente neuro-ectodermale cellen. Dit eiwit wordt gebruikt om multipotente neuro-epitheliale voorlopercellen uit het centrale zenuwstelsel (CZS) te identificeren en te isoleren met behulp van monoklonale antilichamen Rat-401, die tot 95% van de neuralebuiscellen in rattenembryo's op de elfde dag van de zwangerschap kunnen detecteren. Nestine wordt niet tot expressie gebracht op gedifferentieerde afstammelingen van neurale stamcellen, maar is wel aanwezig in vroege neurale voorlopercellen, postmitotische neuronen en vroege neuroblasten. Deze marker is gebruikt om neuro-epitheliale voorlopercellen te identificeren en het bestaan van stamcellen in het CZS aan te tonen. Vimentine (intermediair neurofilament proteïne type III) wordt tot expressie gebracht door neurale en gliale progenitorcellen, evenals door neuronen, fibroblasten en gladde spiercellen. Beide immunocytochemische markers missen daarom de specificiteit die nodig is om neurale stamcellen en progenitorcellen afzonderlijk te identificeren. Bèta-tubuline III bepaalt de neuronale richting van stamceldifferentiatie, terwijl type I astrocyten worden geïdentificeerd door GFAP-expressie, en oligodendrocyten specifiek galactocerebroside (Ga!C) tot expressie brengen.

FGF2 en EGF fungeren als mitogenen voor neurale voorlopercellen en ondersteunen de proliferatie van ongedifferentieerde voorlopercellen in kweek met de vorming van neurosferen. De snelheid van neurale stamceldeling neemt significant toe onder invloed van FGF2, evenals bij gebruik van een combinatie van FGF2 + EGF. De proliferatieve effecten van FGF2 worden gemedieerd door FGF2-R1-receptoren. Heparine verhoogt de affiniteit van FGF2-receptorbinding en versterkt het mitogene effect op neuro-epitheliale cellen aanzienlijk. In de vroege stadia van de embryogenese worden FGF2-receptoren tot expressie gebracht in het telencephalon van de rat, terwijl hun lokalisatie in latere stadia beperkt is tot de ventriculaire zone. De piek van FGF2-R1-expressie door postmitotische cellen wordt waargenomen na voltooiing van de vroege neurogeneseperiode. De initiële periode van de telencephalonontwikkeling wordt gekenmerkt door een lage expressie van EGF-receptoren, voornamelijk in de cellen van de ventrale regio. In latere stadia van de embryogenese neemt de EGF-R-expressie toe in dorsale richting. In de hersenen van knaagdieren heeft EGF een hoge affiniteit voor de transformerende groeifactor-bèta-receptor (TGF-bèta-R), waaraan het zich bij voorkeur bindt. Indirect bewijs voor de functionele rol van EGF-R wordt geleverd door gegevens over corticale dysgenesie van de voorhersenen die optreedt in de late periode van embryogenese en postnatale ontogenese, verminderde voorhersenfunctie, corticale celdood en hippocampale ectopie bij EGF-receptorgen-knockoutmuizen. Bovendien is de aanwezigheid van TGF-a in het voedingsmedium absoluut noodzakelijk voor de vorming van neurosferen. Na verwijdering van groeifactoren uit het geconditioneerde medium stoppen de cellen met delen en ondergaan ze spontane differentiatie met de vorming van neuronen, astrocyten en oligodendroblasten.

Rekening houdend hiermee, worden de reaggregatie van gedissocieerde stamcellen en de kweek van neurosferen uitgevoerd in voedingsmedia die EGF en basische FGF of FGF2 bevatten, maar zonder toevoeging van serum. Het is aangetoond dat EGF de proliferatie van stamcellen in de subependymale zone van de laterale ventrikels induceert, terwijl basische FGF de proliferatie van stamcellen in het striatum, de hippocampus, de neocortex en de oogzenuw van de volwassen hersenen bevordert. De combinatie van EGF en basische FGF is absoluut noodzakelijk voor de actieve proliferatie van stamcellen geïsoleerd uit de ependym van de derde en vierde ventrikel van de voorhersenen, evenals uit het wervelkanaal van het thoracale en lumbale ruggenmerg.

Na dissociatie wordt de suspensie van neurale stamcellen gekweekt in plastic schaaltjes of multiwellplaten zonder kleefsubstraat om de grootte van de gevormde nieuwe neurosferen te vergroten, wat gewoonlijk ongeveer 3 weken duurt. De methode van meervoudige dispersie en reproductie van neurosferen maakt het mogelijk om een voldoende aantal lineaire klonen van multipotente stamcellen te verkrijgen voor intracerebrale transplantatie. Dit principe vormt ook de basis voor het creëren van een stamcelbank geïsoleerd uit de menselijke embryonale hersenen. Hun langdurige klonering (gedurende meerdere jaren) maakt het mogelijk om stabiele lijnen van neurale stamcellen te verkrijgen, waaruit catecholaminerge neuronen worden gevormd tijdens geïnduceerde differentiatie.

Als neurosferen niet worden verspreid en gekweekt op klevende substraten in media zonder groeifactoren, beginnen prolifererende stamcellen spontaan te differentiëren tot neuronale en gliale precursorcellen die markers van alle soorten zenuwcellen tot expressie brengen: MAP2, Tau-1, NSE, NeuN, bèta-tubuline III (neuronen), GFAP (astrocyten) en CalC, 04 (oligodendrocyten). In tegenstelling tot muizen- en rattencellen vormen neuronen meer dan 40% van alle gedifferentieerde cellen in humane neurale stamcelculturen (1 tot 5% bij knaagdieren), maar er worden aanzienlijk minder oligodendrocyten gevormd, wat zeer belangrijk is vanuit het oogpunt van celtherapie bij demyeliniserende ziekten. Dit probleem wordt opgelost door B104-kweekmedium toe te voegen, dat de vorming van myelineproducerende cellen stimuleert.

Bij het kweken van neurale voorlopercellen uit de hersenen van menselijke embryo's in een medium met EGF, basische FGF en LIF neemt het aantal voorlopercellen van de neurale afstammingslijn tien miljoen keer toe. In vitro vermeerderde cellen behouden het vermogen om te migreren en te differentiëren tot neurale en gliale elementen na transplantatie in de hersenen van volwassen ratten. In vivo is het aantal delingen van multipotente voorlopercellen echter beperkt. Er is herhaaldelijk opgemerkt dat de Hayflick-limiet voor een "volwassen" neurale stamcel (ongeveer 50 mitoses) zelfs in een experiment nog steeds onhaalbaar is - cellen in de vorm van neurosferen behouden hun eigenschappen slechts zeven maanden en pas na acht passages. Men vermoedt dat dit te wijten is aan de eigenaardigheden van hun verspreidingsmethoden tijdens de passage (trypsinisatie of mechanische werking), die de proliferatieve activiteit van cellen sterk verminderen door verstoring van intercellulaire contacten. Als in plaats van dispersie de methode van het verdelen van neurosferen in 4 delen wordt gebruikt, neemt de levensvatbaarheid van cellen tijdens de passage aanzienlijk toe. Deze methode maakt het mogelijk om menselijke neurale stamcellen 300 dagen te kweken. Na deze periode verliezen de cellen echter hun mitotische activiteit en ondergaan ze degeneratie of komen ze in de fase van spontane differentiatie met de vorming van neuronen en astrocyten. Op basis hiervan is de auteur van mening dat 30 mitoses het maximale aantal delingen is voor gekweekte neurale stamcellen.

Wanneer humane neurale stamcellen in vitro worden gekweekt, worden voornamelijk GABA-erge neuronen gevormd. Zonder speciale voorwaarden leiden neurale voorlopercellen alleen in de eerste passages tot dopaminerge neuronen (noodzakelijk voor celtherapie bij de ziekte van Parkinson), waarna alle neuronen in de kweek uitsluitend uit GABA-erge cellen bestaan. Bij knaagdieren veroorzaken IL-1 en IL-11, evenals fragmenten van zenuwcelmembranen, LIF en GDNF, de inductie van dopaminerge neuronen in vitro. Deze methodologische aanpak is echter bij mensen niet succesvol gebleken. Desondanks ontstaan er, onder invloed van micro-omgevingsfactoren, zenuwcellen met verschillende mediatorfenotypes wanneer GABA-erge neuronen in vivo intracerebraal worden getransplanteerd.

Zoektochten naar combinaties van neurotrofe factoren toonden aan dat FGF2 en IL-1 de vorming van dopaminerge neuroblasten induceren, die echter niet in staat zijn om dopaminerge neuronen te produceren. Differentiatie van hippocampale stamcellen in exciterende glutamaterge en remmende GABA-erge neuronen vindt plaats onder invloed van neurotrofinen, en EGF en IGF1 induceren de vorming van glutamaterge en GABA-erge neuronen uit neurale voorlopercellen van menselijke embryo's. Sequentiële toevoeging van retinoïnezuur en neurotrofine 3 (NT3) aan de kweek verhoogt de differentiatie van volwassen hippocampale stamcellen in neuronen van verschillende mediatorische aard aanzienlijk, terwijl een combinatie van brain-derived neurotrophic factor (BNDF), NT3 en GDNF piramidale neuronen kan produceren in hippocampale en neocorticale culturen.

De resultaten van talrijke studies geven aan dat, ten eerste, stamcellen uit verschillende hersenstructuren onder invloed van lokale, specifieke weefselfactoren in vivo kunnen differentiëren tot neuronale fenotypen die inherent zijn aan deze structuren. Ten tweede maakt gerichte, geïnduceerde differentiatie van neurale stamcellen in vitro door middel van het klonen van voorlopercellen het mogelijk om zenuw- en gliacellen met specifieke fenotypische kenmerken te verkrijgen voor intracerebrale transplantatie bij diverse vormen van hersenpathologie.

Het lijdt geen twijfel dat pluripotente stamcellen, geïsoleerd uit embryo's of het volwassen CZS, beschouwd kunnen worden als een bron van nieuwe neuronen en klinisch gebruikt kunnen worden voor de behandeling van neurologische pathologie. Het grootste obstakel voor de ontwikkeling van praktische cellulaire neurotransplantatie is echter het feit dat de meeste neurale stamcellen niet differentiëren tot neuronen na implantatie in niet-neurogene zones van het volwassen CZS. Om dit obstakel te omzeilen, wordt een zeer originele, innovatieve methode voorgesteld die het mogelijk maakt om in vitro een zuivere populatie neuronen te verkrijgen uit humane foetale neurale stamcellen na transplantatie in het CZS van een volwassen rat. De auteurs bewijzen dat de differentiatie van cellen die met deze methode worden geïmplanteerd, resulteert in de vorming van neuronen met het cholinerge fenotype, wat te wijten is aan de invloed van factoren uit de omringende micro-omgeving. De voorgestelde technologie is interessant vanuit het oogpunt van de ontwikkeling van nieuwe soorten stamceltherapie en het vervangen van neuronen die beschadigd zijn door letsel of neurodegeneratieve aandoeningen, aangezien cholinerge neuronen een hoofdrol spelen in de ontwikkeling van motorische, geheugen- en leerfuncties. Cholinerge neuronen, geïsoleerd uit menselijke stamcellen, kunnen met name worden gebruikt om motorneuronen te vervangen die verloren zijn gegaan bij amyotrofische laterale sclerose of letsels aan het ruggenmerg. Momenteel is er geen informatie over methoden om een significant aantal cholinerge neuronen te produceren uit een populatie van mitogeen-gepreformeerde stamcellen. De auteurs stellen een vrij eenvoudige maar effectieve methode voor om mitogeen-gepreformeerde primaire humane embryonale neurale stamcellen te stimuleren om zich te ontwikkelen tot vrijwel zuivere neuronen na implantatie in zowel niet-neurogene als neurogene zones van het centrale zenuwstelsel van een volwassen rat. Het belangrijkste resultaat van hun werk is de omzetting van een voldoende groot aantal getransplanteerde cellen in cholinerge neuronen bij implantatie in het middenmembraan en het ruggenmerg.

Bovendien wordt voor de preformatie van neurale stamcellen uit de 8 weken oude menselijke embryonale hersenschors tot cholinerge neuronen in vitro voorgesteld om verschillende combinaties van de volgende trofische factoren en chemische elementen te gebruiken: recombinant basisch FGF, EGF, LIF, muis amino-terminaal geluidpeptide (Shh-N), trans-retinoïnezuur, NGF, BDNF, NT3, NT4, natuurlijk laminine en muis heparine. De oorspronkelijke lijn van menselijke neurale stamcellen (K048) werd twee jaar in vitro onderhouden en doorstond 85 passages zonder veranderingen in proliferatieve en differentiërende eigenschappen, terwijl een normaal diploïd karyotype werd behouden. Niet-gedispergeerde neurosferen van passages 19-55 (weken 38-52) werden uitgeplaat op poly-d-lysine en laminine en vervolgens behandeld met de bovengenoemde factoren in verschillende concentraties, combinaties en sequenties. De combinatie van basische FGF, heparine en laminine (afgekort als FHL) gaf een uniek effect. Na één dag kweken van embryonale neurale stamcellen in FHL-medium met of zonder Shh-N (de combinatie van Shh-N + FHL in de afkorting SFHL), werd een snelle proliferatie van grote planaire cellen waargenomen. Alle andere eendaagse protocollen (zoals basische FGF + laminine) leidden daarentegen tot een beperkte radiale verspreiding van spoelvormige cellen, en deze cellen verlieten de kern van de neurosferen niet. Na 6 dagen activering en daaropvolgende 10 dagen differentiatie in B27-bevattend medium werden grote multipolaire neuronachtige cellen gedetecteerd aan de rand van FHL-geactiveerde sferen. In andere protocolgroepen bleven de meeste neuronachtige cellen klein en bipolair of unipolair. Immunocytochemische analyse toonde aan dat kleine (< 20 μm) bipolaire of unipolaire cellen ofwel GABA-erge ofwel glutamaterge cellen waren, terwijl de meeste grote multipolaire cellen, gelokaliseerd aan de rand van FHL-geactiveerde neurosferen, cholinerge cellen waren en markers tot expressie brachten die kenmerkend zijn voor cholinerge neuronen (Islet-1 en ChAT). Sommige van deze neuronen brachten gelijktijdig synapsine 1 tot expressie. Uit vijf reeksen onafhankelijke experimenten bleek dat de totale populatie cellen in de enkellaagse zones voor 45,5% differentieerde tot TuJ1+-neuronen, terwijl cholinerge (ChAT^) neuronen slechts 27,8% van de cellen in dezelfde populatie uitmaakten. Na 10 dagen extra differentiatie in vitro werden, naast cholinerge neuronen, een significant aantal kleine neuronen gevonden in de FHL-geactiveerde neurosferen - glutamaterge (6,3%), GABA-erge (11,3%), evenals astrocyten (35,2%) en nestine-positieve cellen (18,9%). Bij gebruik van andere combinaties van groeifactoren waren cholinerge neuronen afwezig en vormden de marginale cellen van de neurosferen ofwel astrocyten ofwel kleine glutamaterge en GABA-erge neuronen. Monitoring van reserve- en actieve potentialen met behulp van de whole-cell patch-clamp-techniek toonde aan dat na zeven dagen FHL-activering de meeste grote polypolaire cellen een rustpotentiaal van -29,0 ± 2,0 mV hadden bij afwezigheid van actiepotentiaal. Na 2 weken steeg het rustpotentiaal tot -63.6±3,0 mV, en actiepotentialen werden waargenomen op het moment van inductie van depolariserende stromen en werden geblokkeerd door 1 M tetrodotoxine, hetgeen duidt op de functionele activiteit van cholinerge onvolgroeide neuronen.

De auteurs stelden verder vast dat FHL- of SFHL-activering in vitro op zichzelf niet resulteert in de vorming van volwassen neuronen en probeerden vast te stellen of FHL- of SFHL-gepreformeerde stamcellen in staat zijn te differentiëren tot cholinerge neuronen wanneer ze getransplanteerd worden in het centrale zenuwstelsel van volwassen ratten. Hiervoor werden geactiveerde cellen geïnjecteerd in de neurogene zone (hippocampus) en in verschillende niet-neurogene zones, waaronder de prefrontale cortex, het middelste membraan en het ruggenmerg van volwassen ratten. De geïmplanteerde cellen werden gevolgd met behulp van de CAO-^^p-vector. Het is bekend dat OCP zowel cellulaire ultrastructuur als cellulaire processen (moleculair niveau) labelt zonder lekkage en direct kan worden gevisualiseerd. Bovendien behouden OCP-gelabelde neurale stamcellen een profiel van neuronale en gliale differentiatie dat identiek is aan dat van niet-getransformeerde stamcellen van de embryonale hersenen.

Eén tot twee weken na implantatie van 5 x 104 ^geactiveerde en gelabelde neurale stamcellen werden ze aangetroffen in het ruggenmerg of de hersenen van ratten, met OCD+-cellen voornamelijk gelokaliseerd in de buurt van de injectieplaats. Migratie- en integratieprocessen werden al één maand na transplantatie waargenomen. De migratielimieten varieerden afhankelijk van de injectieplaats: bij injectie in de prefrontale cortex bevonden OCD+-cellen zich op 0,4-2 mm van de injectieplaats, terwijl bij implantatie in het middenmembraan, de hippocampus of het ruggenmerg de cellen veel grotere afstanden aflegden - tot wel 1-2 cm. De getransplanteerde cellen waren gelokaliseerd in zeer georganiseerde structuren van het centrale zenuwstelsel, waaronder de frontale cortex, het middenmembraan, de hippocampus en het ruggenmerg. OCD-gelabelde neuronale elementen waren al zichtbaar in de eerste week na transplantatie, waarbij hun aantal aanzienlijk toenam één maand na de operatie. Stereologische analyse toonde een hogere overlevingskans van geïmplanteerde cellen in verschillende structuren van de hersenen, vergeleken met het ruggenmerg.

Het is bekend dat in de meeste weefsels van volwassen zoogdieren een populatie regionale stamcellen bewaard blijft, waarvan de transformatie tot volwassen cellen wordt gereguleerd door specifieke weefselfactoren. De proliferatie van stamcellen, de differentiatie van voorlopercellen en de vorming van neuronale fenotypen die specifiek zijn voor een bepaalde hersenstructuur in vivo, komen in veel sterkere mate tot uiting in de embryonale hersenen, die wordt bepaald door de aanwezigheid van hoge concentraties morfogenetische factoren van de lokale micro-omgeving - neurotrofinen BDNF, NGF, NT3, NT4/5 en groeifactoren FGF2, TGF-a, IGF1, GNDF en PDGF.

Waar bevinden zich neurale stamcellen?

Het is vastgesteld dat neurale stamcellen gliaal zuurfibrillair eiwit tot expressie brengen, dat onder volwassen cellen van de neurale lijn alleen in astrocyten aanwezig is. Astrocytische cellen vormen daarom mogelijk de stamreserve in het volwassen CZS. Neuronen afkomstig van GFAP-positieve voorlopers werden inderdaad geïdentificeerd in de bulbus olfactorius en de gyrus dentatus, wat in tegenspraak is met traditionele ideeën over de voorloperrol van radiale glia, die bij volwassenen geen GFAP tot expressie brengt in de gyrus dentatus. Het is mogelijk dat er twee populaties stamcellen in het CZS bestaan.

De vraag naar de lokalisatie van stamcellen in de subventriculaire zone blijft eveneens onduidelijk. Volgens sommige auteurs vormen ependymale cellen in kweek bolvormige klonen die geen echte neurosferen zijn (zoals klonen van subependymale cellen), omdat ze alleen kunnen differentiëren tot astrocyten. Aan de andere kant wordt de marker, na fluorescentie of virale labeling van ependymale cellen, gedetecteerd in de cellen van de subependymale laag en de bulbus olfactorius. Dergelijke gelabelde cellen vormen in vitro neurosferen en differentiëren tot neuronen, astrocyten en oligodendrocyten. Daarnaast is aangetoond dat ongeveer 5% van de cellen in het ependym stammarkers tot expressie brengt: nestine, Notch-1 en Mussashi-1. Aangenomen wordt dat het mechanisme van asymmetrische mitose samenhangt met de ongelijkmatige verdeling van de membraanreceptor Notch-1, waardoor deze laatste op het membraan van de dochtercel in de ependymale zone blijft, terwijl de moedercel die naar de subependymale laag migreert, van deze receptor wordt beroofd. Vanuit dit oogpunt kan de subependymale zone worden beschouwd als een verzamelaar van voorlopercellen van neuronen en glia gevormd uit stamcellen van de ependymale laag. Volgens andere auteurs worden alleen gliacellen gevormd in de caudale delen van de subventriculaire zone, en zijn de cellen van het rostraal-laterale deel de bron van neurogenese. In de derde variant krijgen de voorste en achterste delen van de subventriculaire zone van de laterale ventrikels een equivalent neurogeen potentieel.

De vierde variant van de organisatie van de stamreserve in het centrale zenuwstelsel lijkt de voorkeur te verdienen. Deze variant onderscheidt drie hoofdtypen neurale voorlopercellen in de subventriculaire zone: A, B en C. A-cellen brengen vroege neuronale markers tot expressie (PSA-NCAM, TuJl) en worden omgeven door B-cellen, die door de expressie van antigenen als astrocyten worden geïdentificeerd. C-cellen, die geen antigene kenmerken van neuronen of glia hebben, hebben een hoge proliferatieve activiteit. De auteur heeft overtuigend aangetoond dat B-cellen voorlopercellen zijn van A-cellen en de novo neuronen van de reukbollen. Tijdens de migratie worden A-cellen omgeven door strengen neurale voorlopercellen, wat aanzienlijk verschilt van het migratiemechanisme van postmitotische neuroblasten langs de radiale glia in de embryonale hersenen. De migratie eindigt in de reukbollen met de mitotische deling van zowel A- als B-cellen. De derivaten hiervan worden opgenomen in de korrelige cellagen en in de glomerulaire laag van de reukzone van de hersenen.

De zich ontwikkelende embryonale hersenen missen gedifferentieerde ependymale cellen, en de ventriculaire wanden bevatten prolifererende stamcellen van de ventriculaire germinale en subventriculaire zones, waar primaire neuro- en glioblasten migreren. Op basis hiervan zijn sommige auteurs van mening dat het subependymale gebied van de volgroeide hersenen gereduceerd embryonaal germinaal zenuwweefsel bevat, bestaande uit astrocyten, neuroblasten en niet-geïdentificeerde cellen. Echte neurale stamcellen vormen minder dan 1% van de cellen in de germinale zone van de laterale ventriculaire wand. Mede om deze reden, en ook in verband met de gegevens dat astrocyten van de subependymale zone voorlopers zijn van neurale stamcellen, is de mogelijkheid van transdifferentiatie van astrocytaire gliale elementen met de verwerving van neuronale fenotypische kenmerken niet uitgesloten.

Het grootste obstakel voor een definitieve oplossing voor het probleem van de lokalisatie van neurale stamcellen in vivo is het gebrek aan specifieke markers voor deze cellen. Vanuit praktisch oogpunt zijn de berichten echter zeer interessant dat neurale stamcellen werden geïsoleerd uit CZS-gebieden die geen subependymale zones bevatten - de derde en vierde ventrikel van de voorhersenen, het wervelkanaal van de thoracale en lumbale regio's van het ruggenmerg. Van bijzonder belang is het feit dat ruggenmergletsel de proliferatie van ependymale stamcellen van het centrale kanaal verhoogt, met de vorming van progenitorcellen die migreren en differentiëren tot astrocyten van het gliomesodermale litteken. Daarnaast werden ook voorlopercellen van astro- en oligodendrocyten aangetroffen in het onbeschadigde ruggenmerg van volwassen ratten.

De literatuurgegevens tonen overtuigend aan dat er in het CZS van volwassen zoogdieren, waaronder mensen, een regionale stamreserve aanwezig is. De regeneratief-plastische capaciteit hiervan is helaas alleen in staat om de processen van fysiologische regeneratie met de vorming van nieuwe neuronale netwerken te ondersteunen, maar voldoet niet aan de behoeften van herstellende regeneratie. Dit roept de vraag op naar mogelijkheden om de stamreserves van het CZS langs exogene weg te vergroten, wat onoplosbaar is zonder een duidelijk begrip van de mechanismen van de CZS-vorming in de embryonale periode.

Tegenwoordig weten we dat stamcellen van de neurale buis tijdens de embryonale ontwikkeling de bron zijn van drie celtypen: neuronen, astrocyten en oligodendrocyten. Neuronen en neuroglia zijn afkomstig van één enkele voorlopercel. De differentiatie van het ectoderm in clusters van neurale voorlopercellen begint onder invloed van de producten van de neurale genen van de bHLH-familie en wordt geblokkeerd door de expressie van receptortransmembraaneiwitderivaten van de genen van de Notch-familie, die de determinatie en vroege differentiatie van neurale voorlopercellen beperken. De liganden van de Notch-receptoren zijn op hun beurt de transmembraan-delta-eiwitten van naburige cellen. Dankzij het extracellulaire domein hiervan vinden directe intercellulaire contacten plaats met inductieve interactie tussen stamcellen.

De verdere implementatie van het embryonale neurogeneseprogramma is niet minder complex en zou, naar het schijnt, soortspecifiek moeten zijn. De resultaten van neuroxenotransplantatiestudies wijzen er echter op dat stamcellen een uitgesproken evolutionair conservatisme hebben, waardoor menselijke neurale stamcellen kunnen migreren en zich kunnen ontwikkelen wanneer ze in de rattenhersenen worden getransplanteerd.

Het is bekend dat het CZS van zoogdieren een extreem laag vermogen tot herstellende regeneratie heeft, wat wordt gekenmerkt door de afwezigheid van tekenen van de opkomst van nieuwe cellulaire elementen in de volwassen hersenen ter vervanging van neuronen die als gevolg van letsel zijn afgestorven. Bij neuroblasttransplantatie echter, enten, prolifereren en differentiëren deze laatste niet alleen, maar zijn ze ook in staat te integreren in hersenstructuren en functioneel verloren neuronen te vervangen. Bij transplantatie van gecommitteerde neuronale voorlopercellen was het therapeutische effect aanzienlijk zwakker. Dergelijke cellen blijken een laag migratievermogen te hebben. Bovendien reproduceren neuronale voorlopercellen de architectuur van neurale netwerken niet en worden ze niet functioneel geïntegreerd in de hersenen van de ontvanger. In dit verband worden kwesties van herstellende-plastische regeneratie tijdens transplantatie van niet-gepreformeerde multipotente neurale stamcellen actief bestudeerd.

In de studie van M. Aleksandrova et al. (2001), in de eerste versie van de experimenten, waren de ontvangers geslachtsrijpe vrouwelijke ratten en de donoren 15 dagen oude embryo's. Een deel van de occipitale cortex van de hersenen werd bij de ontvangers verwijderd en mechanisch gesuspendeerd weefsel van de vermoedelijke embryonale cortex, met multipotente stamcellen van de ventriculaire en subventriculaire regio's, werd in de holte getransplanteerd. In de tweede versie van de experimenten werden neurale stamcellen van een negen weken oud menselijk embryo getransplanteerd in de hersenen van geslachtsrijpe ratten. De auteurs isoleerden stukjes weefsel uit de periventriculaire regio van de embryonale hersenen, plaatsten deze in een F-12 voedingsmedium en verkregen een celsuspensie door herhaaldelijk te pipetteren. Vervolgens kweekten ze deze in een speciaal NPBM-medium met de toevoeging van groeifactoren - FGF, EGF en NGF. De cellen werden gekweekt in een suspensiecultuur totdat neurosferen waren gevormd, die werden verspreid en opnieuw in de cultuur werden geplant. Na 4 passages met een totale kweekperiode van 12-16 dagen werden de cellen gebruikt voor transplantatie. De ontvangers waren tien dagen oude rattenjongen en geslachtsrijpe twee maanden oude Wistar-ratten, bij wie 4 μl van de suspensie van humane neurale stamcellen werd geïnjecteerd in het laterale ventrikel van de hersenen zonder immunosuppressie. De resultaten van het onderzoek toonden aan dat gedissocieerde cellen van de ventriculaire en subventriculaire zone van de embryonale verbinding van de rattenhersenschors hun ontwikkeling voortzetten tijdens allotransplantatie in de volwassen hersenen; d.w.z. dat de factoren van de micro-omgeving van de gedifferentieerde hersenen van de ontvanger de groei en differentiatie van de neurale stamcellen van het embryo niet blokkeerden. In de vroege stadia na transplantatie zetten multipotente cellen de mitotische deling voort en migreerden ze actief van het transplantatiegebied naar het hersenweefsel van de ontvanger. Getransplanteerde embryonale cellen met een enorm migratiepotentieel werden aangetroffen in bijna alle lagen van de hersenschors van de ontvanger langs het transplantatietraject en in de witte stof. De lengte van het migratietraject van zenuwcellen was altijd significant korter (tot 680 μm) dan die van gliale elementen (tot 3 mm). Bloedvaten en vezelstructuren van de hersenen dienden als structurele vectoren voor de migratie van astrocyten, wat ook in andere studies werd opgemerkt.

Eerder werd gedacht dat de accumulatie van gelabelde astrocyten in het beschadigde gebied van de hersenschors van de ontvanger mogelijk verband hield met de vorming van een gliale barrière tussen de weefsels van het transplantaat en de ontvanger. Een onderzoek naar de structuur van compact gelokaliseerde celtransplantaten toonde echter aan dat hun cytoarchitectuur wordt gekenmerkt door chaos, zonder enige gelaagde verdeling van getransplanteerde cellen. De mate van ordelijkheid van getransplanteerde neuronen benaderde die van normale hersenschorscellen alleen bij afwezigheid van een gliale barrière tussen de weefsels van de donor en de ontvanger. Verder was de structuur van de getransplanteerde cellen atypisch en waren de neuronen zelf onderhevig aan hypertrofie. Met behulp van neuro-immunochemische typering van getransplanteerde cellen werden remmende GABA-erge neuronen in de transplantaten gevonden en werd de expressie van PARV-, CALB- en NPY-eiwitten gedetecteerd. Hierdoor behoudt het volwassen brein micro-omgevingsfactoren die de proliferatie, migratie en specifieke differentiatie van neurale multipotente cellen kunnen ondersteunen.

In de kweek van humane stamcellen, geïsoleerd uit het periventriculaire hersengebied van embryo's van negen weken oud, vonden M. Aleksandrova et al. (2001) een groot aantal nestine-positieve multipotente cellen in de vierde passage, waarvan sommige al in vitro gedifferentieerd waren en zich ontwikkelden volgens het neuronale type, wat overeenkwam met de resultaten van studies van andere auteurs. Na transplantatie in de hersenen van volwassen ratten, deelden de gekweekte humane stamcellen zich mitotisch en migreerden ze naar het weefsel van de xenogene hersenen van de ontvanger. Bij de celtransplantaties observeerden de auteurs twee celpopulaties: een kleine en een grotere. De laatste migreerden zowel in het parenchym als langs de vezelstructuren van de hersenen van de ontvanger over onbeduidende afstanden - binnen 300 μm. De grootste omvang van het migratiepad (tot 3 mm) was kenmerkend voor kleine cellen, waarvan sommige differentieerden tot astrocyten, wat werd vastgesteld met behulp van monoklonale antilichamen tegen GFAP. Beide celtypen werden aangetroffen in de wand van het laterale ventrikel, wat erop wijst dat de getransplanteerde cellen het rostrale migratiekanaal zijn binnengegaan. Astrocytische derivaten van neurale stamcellen van zowel mensen als ratten migreerden voornamelijk via de haarvaten en vezelstructuren van de ontvangende hersenen, wat overeenkomt met de gegevens van andere auteurs.

Analyse van de in vivo differentiatie van humane stamcellen met behulp van monoklonale antilichamen tegen GFAP, CALB en VIM toonde de vorming van zowel astrocyten als neuronen aan. In tegenstelling tot de cellen in rattentransplantaties waren veel humane stamcellen vimentine-positief. Bijgevolg ondergingen sommige van de humane multipotente cellen geen differentiatie. Dezelfde auteurs toonden vervolgens aan dat humane neurale stamcellen, getransplanteerd zonder immunosuppressie, 20 dagen na transplantatie in de rattenhersenen overleven, zonder tekenen van immuunagressie van de gliale elementen van de volwassen hersenen.

Het is vastgesteld dat zelfs neurale stamcellen van Drosophila zich inplanten en differentiëren in de hersenen van een taxon dat zo ver van insecten af staat als de rat. De juistheid van het experiment van de auteurs staat buiten kijf: transgene Drosophila-lijnen bevatten genen voor de humane neurotrofe factoren NGF, GDNF en BDNF, die in de CaSper-vector onder de Drosophila-hitteschokpromotor zijn ingevoegd, zodat de lichaamstemperatuur van zoogdieren automatisch hun expressie opwekte. De auteurs identificeerden Drosophila-cellen aan de hand van het bacteriële galactosidasegen met behulp van histochemische X-Gal-kleuring. Bovendien bleek dat neurale stamcellen van Drosophila specifiek reageren op neurotrofe factoren die gecodeerd worden door humane genen: bij xenotransplantatie van cellen van een transgene Drosophila-lijn met het gdnf-gen nam de synthese van tyrosinehydroxylase in de differentiërende neurale stamcellen sterk toe, en cellen met het ngf-gen produceerden actief acetylcholinesterase. De xenotransplantatie induceerde vergelijkbare genafhankelijke reacties in de allotransplantatie van embryonaal zenuwweefsel dat samen met de xenotransplantatie werd getransplanteerd.

Betekent dit dat specifieke differentiatie van neurale stamcellen wordt geïnduceerd door soort-niet-specifieke neurotrofe factoren? Volgens de resultaten van de auteurs hadden de xenotransplantaten die neurotrofe factoren produceerden een specifiek effect op het lot van allotransplantaten, die zich in dit geval intensiever ontwikkelden en 2-3 keer groter waren dan allotransplantaten die zonder toevoeging van xenotransplantaten in de hersenen waren ingebracht. Bijgevolg hebben xenotransplantaatcellen die neurotrofinegenen bevatten, met name het gen dat codeert voor humane gliacel-afgeleide neurotrofe factor (GDNF), een soort-niet-specifiek effect op de ontwikkeling van allotransplantaten, vergelijkbaar met de werking van de corresponderende neurotrofine. Het is bekend dat GDNF de overleving van dopaminerge neuronen in de embryonale middenhersenen van ratten vergroot en het dopaminemetabolisme door deze cellen verbetert, en de differentiatie van tyrosinehydroxylase-positieve cellen induceert, wat de axongroei bevordert en de omvang van het neuronale cellichaam vergroot. Soortgelijke effecten zijn ook waargenomen in gekweekte dopaminerge neuronen uit de middenhersenen van ratten.

Actieve migratie van humane neurale stamcellen wordt waargenomen na xenotransplantatie in de hersenen van volwassen ratten. Het is bekend dat het proces van migratie en differentiatie van neurale stamcellen wordt aangestuurd door een reeks speciale genen. Het initiërende migratiesignaal naar de voorlopercel om de differentiatie te starten, wordt gegeven door het eiwitproduct van het c-ret proto-oncogen samen met GDNF. Het volgende signaal komt van het mash-1-gen, dat de keuze van het celontwikkelingspad reguleert. Bovendien hangt de specifieke reactie van differentiërende cellen ook af van de α-receptor van de ciliaire neurotrofe factor. Gezien de volledig verschillende genetische samenstelling van xenogene humane neurale stamcellen en de ontvangende rattenhersencellen, is het daarom noodzakelijk om niet alleen de soort-aspecifieke neurotrofe factoren te erkennen, maar ook het hoogste evolutionaire conservatisme van de genen die verantwoordelijk zijn voor de specifieke differentiatie van neurale stamcellen.

De toekomst zal uitwijzen of xenotransplantatie van embryonaal neuromateriaal mogelijk zal zijn in de neurochirurgische praktijk voor de behandeling van neurodegeneratieve pathologische processen die worden veroorzaakt door verstoring van de myelinesynthese door oligodendrocyten. De meest intensief bestudeerde neurotransplantatievraagstukken zijn intussen die met betrekking tot het verkrijgen van allogene neurale stamcellen uit de embryonale of volwassen hersenen in kweek, gevolgd door gerichte differentiatie tot neuroblasten of gespecialiseerde neuronen.

Neurale stamceltransplantatie

Om de proliferatie en differentiatie van neurale stamcellen van een volwassen organisme te stimuleren, kan embryonaal zenuwweefsel worden getransplanteerd. Het is mogelijk dat de stamcellen van het embryonale zenuwweefsel, die met het allotransplantaat zijn ingebracht, zelf proliferatie en differentiatie kunnen ondergaan. Het is bekend dat na een ruggenmergletsel de regeneratie van zenuwgeleiders plaatsvindt door verlenging van beschadigde axonen en collaterale uitlopers van axonen van onbeschadigde uitlopers van motorneuronen. De belangrijkste factoren die regeneratie van het ruggenmerg verhinderen, zijn de vorming van bindweefsellittekens in het beschadigde gebied, dystrofische en degeneratieve veranderingen in centrale neuronen, NGF-deficiëntie en de aanwezigheid van myeline-afbraakproducten in het beschadigde gebied. Het is aangetoond dat transplantatie van verschillende celtypen in het beschadigde ruggenmerg - fragmenten van de ischiaszenuw van volwassen dieren, embryonale occipitale cortex, hippocampus, ruggenmerg, Schwann-cellen, astrocyten, microglia, macrofagen, fibroblasten - de regeneratie van beschadigde axonen bevordert door uitlopers en nieuw gevormde axonen toestaat om door de zone van het ruggenmergletsel te groeien. Het is experimenteel bewezen dat transplantatie van embryonaal zenuwweefsel in het gebied van het ruggenmergletsel, door de werking van neurotrofe factoren, de groei van beschadigde axonen versnelt, de vorming van gliale littekens en de ontwikkeling van dystrofische en degeneratieve processen in centrale neuronen voorkomt, terwijl de cellen van het getransplanteerde embryonale zenuwweefsel in het ruggenmerg overleven, integreren met aangrenzende weefsels en axongroei door het letselgebied bevorderen met de vorming van dendritische synapsen op spinale neuronen.

Dit gebied van regeneratief-plastische geneeskunde heeft in Oekraïne de grootste ontwikkeling doorgemaakt dankzij het werk van het wetenschappelijke team onder leiding van VI Tsymbalyuk. Allereerst gaat het hier om experimentele studies naar de effectiviteit van embryonale zenuwweefseltransplantatie bij ruggenmergletsels. Tijdens autotransplantatie van de perifere zenuw observeerden de auteurs de meest uitgesproken destructieve veranderingen in de distale naadzone, waar deze op de 30e dag na de operatie werden gecombineerd met herstelprocessen. Tijdens allotransplantatie werd de morfofunctionele toestand van de geïmplanteerde zenuw op de 30e dag gekenmerkt door uitgesproken destructie met vettige degeneratie en amyloïdose tegen een achtergrond van focale inflammatoire lymfoïde celinfiltratie met overwegend atrofie van Schwann-cellen. Transplantatie van embryonaal zenuwweefsel droeg in grotere mate bij aan het herstel van de geleiding van het ruggenmerg, vooral bij dieren die in de eerste 24 uur na het letsel een operatie ondergingen: tegen de achtergrond van een afname van de intensiteit van ontstekings- en destructieve processen, werden hypertrofie en hyperplasie van eiwitsynthetiserende en energieproducerende ultrastructurele elementen van spinale neuronen, hypertrofie en hyperplasie van oligodendrocyten waargenomen, werd de amplitude van het spieractiepotentiaal met 50% hersteld en de impulsgeleidingssnelheid met 90%. Bij het beoordelen van de effectiviteit van transplantatie van embryonaal zenuwweefsel afhankelijk van de transplantatiezone, bleek dat de beste resultaten werden waargenomen wanneer het transplantaat rechtstreeks in de zone van het ruggenmergletsel werd ingebracht. Bij volledige doorsnijding van het ruggenmerg was transplantatie van embryonaal zenuwweefsel ineffectief. Uit dynamische onderzoeken is gebleken dat de optimale tijd voor het uitvoeren van embryonale zenuwweefseltransplantatie de eerste 24 uur na een letsel aan het ruggenmerg is, terwijl het uitvoeren van een operatie tijdens de periode van uitgesproken secundaire ischemische-inflammatoire veranderingen die optreden op de 2e tot 9e dag na het letsel, als niet geschikt moet worden beschouwd.

Het is bekend dat ernstig traumatisch hersenletsel een krachtige en langdurige activering van lipideperoxidatie veroorzaakt in de begin- en tussenfase van de posttraumatische periode, zowel in het beschadigde hersenweefsel als in het lichaam als geheel, en tevens de energiemetabolismeprocessen in de beschadigde hersenen verstoort. Onder deze omstandigheden bevordert transplantatie van embryonaal zenuwweefsel in het gebied van het traumatisch letsel de stabilisatie van lipideperoxidatieprocessen en verhoogt het de potentie van het antioxidantensysteem van de hersenen en het lichaam als geheel, en verbetert de antiradicalaire bescherming ervan op de 35e-60e dag van de posttraumatische periode. In dezelfde periode na transplantatie van embryonaal zenuwweefsel normaliseren de energiemetabolisme- en oxidatieve fosforyleringsprocessen in de hersenen. Bovendien is aangetoond dat op de eerste dag na experimenteel traumatisch hersenletsel de impedantie van het weefsel van de beschadigde hersenhelft met 30-37% afneemt, en van de contralaterale hersenhelft met 20%, wat wijst op de ontwikkeling van gegeneraliseerd hersenoedeem. Bij dieren die een transplantatie van embryonaal zenuwweefsel ondergingen, trad de oedeeminvolutie significant sneller op: al op de zevende dag bereikte de gemiddelde impedantiewaarde van het weefsel van de beschadigde hersenhelft 97,8% van de controlewaarde. Bovendien werd een volledig herstel van de impedantiewaarden op de 30e dag alleen waargenomen bij dieren die een transplantatie van embryonaal zenuwweefsel ondergingen.

Het afsterven van sommige neuronen in de hersenen na een ernstig craniocerebraal letsel is een van de belangrijkste oorzaken van posttraumatische complicaties. Neuronen van de integrerende dopaminerge en noradrenerge systemen van de middenhersenen en de medulla oblongata zijn bijzonder gevoelig voor letsel. Een daling van de dopaminespiegel in het striopallidale complex en de hersenschors verhoogt het risico op het ontwikkelen van motorische en psychische stoornissen, epileptiforme toestanden aanzienlijk, en een afname van de dopamineproductie in de hypothalamus kan de oorzaak zijn van talrijke vegetatieve en somatische aandoeningen die in de late posttraumatische periode worden waargenomen. De resultaten van studies uitgevoerd naar experimenteel craniocerebraal letsel geven aan dat transplantatie van embryonaal zenuwweefsel helpt bij het herstellen van de dopaminespiegel in de beschadigde hersenhelft, dopamine en noradrenaline in de hypothalamus, en bij het verhogen van noradrenaline- en dopaminespiegels in de middenhersenen en de medulla oblongata. Bovendien wordt door transplantatie van embryonaal zenuwweefsel in de beschadigde hersenhelft van proefdieren de procentuele verhouding van fosfolipiden genormaliseerd en neemt het gehalte aan vetzuren toe (C16:0, C17:0, C17:1, C18:0, C18:1 + C18:2, C20:3 + C20:4, C20:5).

Deze gegevens bevestigen de stimulatie van regeneratief-plastische processen door getransplanteerd embryonaal zenuwweefsel en geven aan dat het transplantaat een herstellend-trofisch effect heeft op de hersenen van de ontvanger als geheel.

De klinische ervaring van het personeel van het AP Romodanov Instituut voor Neurochirurgie van de Academie voor Medische Wetenschappen van Oekraïne met transplantatie van embryonaal zenuwweefsel bij cerebrale parese, een uiterst complexe pathologie met ernstige motorische disfunctie, verdient speciale aandacht. Klinische vormen van cerebrale parese zijn afhankelijk van de mate van schade aan de integrale structuren die verantwoordelijk zijn voor de regulatie van de spierspanning en de vorming van motorische stereotypen. Momenteel is er voldoende bewijs om te ondersteunen dat pathologische veranderingen in het striopallidale-thalamocorticale motorische controlesysteem een belangrijke rol spelen bij motorische functie- en spierspanningsstoornissen. De striopallidale verbinding van dit systeem voert de controlefunctie uit via de productie van nigrostriatale dopamine. De directe route voor de implementatie van thalamocorticale controle begint bij de neuronen van het putamen, wordt gemedieerd door gamma-aminoboterzuur (GABA) en substantie P en wordt direct geprojecteerd in de motorische zone van het interne segment van de globus pallidus en de substantia nigra. De indirecte route, waarvan het effect wordt gerealiseerd met de deelname van GABA en enkefaline, ontspringt uit neuronen van het putamen en beïnvloedt de kernen van de basale ganglia via een reeks verbindingen, waaronder het externe segment van de globus pallidus en de nucleus subthalamicus. Verstoringen in de geleidbaarheid van de directe route veroorzaken hypokinesie, terwijl een afname in de geleidbaarheid van de structuren van de indirecte route leidt tot hyperkinesie met overeenkomstige veranderingen in spierspanning. De integriteit van GABA-erge geleidingsroutes op verschillende niveaus in het motorische controlesysteem en de integratie van dopaminerge verbindingen op het niveau van het putamen zijn essentieel voor de regulatie van thalamocorticale interacties. De meest voorkomende manifestatie van motorische pathologie bij verschillende vormen van cerebrale parese is een schending van de spierspanning en een nauw daarmee samenhangende verandering in reflexmatige spieractiviteit.

Transplantatie van embryonaal zenuwweefsel bij cerebrale parese vereist een grondige analyse van de aard van de schade aan hersenstructuren. Op basis van de bepaling van dopamine- en GABA-niveaus in het subarachnoïdale cerebrospinaalvocht hebben de auteurs de mate van verstoring van de integratie van functionele hersenstructuren gedetailleerd, wat het mogelijk maakte om de resultaten van chirurgische ingrepen te objectiveren en herhaalde neurotransplantaties te corrigeren. Embryonaal zenuwweefsel (abortusmateriaal van een embryo van 9 weken) werd getransplanteerd in het parenchym van de cortex van de precentrale convoluties van de hersenhelften, afhankelijk van de ernst van de atrofische veranderingen. Er werden geen complicaties of verslechtering van de toestand van de patiënten waargenomen in de postoperatieve periode. Een positieve dynamiek werd waargenomen bij 63% van de patiënten met spastische vormen, bij 82% van de kinderen met een atonisch-esthetische vorm en slechts bij 24% van de patiënten met een gemengde vorm van de ziekte. Er werd een negatief effect vastgesteld van een hoge mate van neurosensibilisatie met de aanwezigheid van auto-antilichamen tegen neurospecifieke eiwitten op de resultaten van de operatie. Transplantatie van embryonaal zenuwweefsel bleek ineffectief bij patiënten van 8-10 jaar en ouder, evenals bij ernstig hyperkinetisch syndroom en epilepsie. Klinisch gezien werd de effectiviteit van transplantatie van embryonaal zenuwweefsel bij patiënten met spastische vormen van cerebrale parese gemanifesteerd door de vorming van nieuwe statomotorische vaardigheden en willekeurige bewegingen met correctie van het pathologische motorische stereotype en een afname van de mate van spasticiteit, pathologische houdingen en attitudes. De auteurs zijn van mening dat het positieve effect van transplantatie van embryonaal zenuwweefsel het resultaat is van het normaliserende effect op de functionele activiteit van de supraspinale structuren die betrokken zijn bij de regulatie van de houdingstoon en willekeurige bewegingen. Tegelijkertijd gaan de positieve klinische effecten van transplantatie van embryonaal zenuwweefsel gepaard met een afname van het gehalte aan neurotransmitters in het subarachnoïdale hersenvocht, wat wijst op het herstel van integrale interacties van de aangetaste hersenstructuren.

Er is nog een ernstige vorm van neurologische pathologie: het apalliesyndroom. De behandeling hiervan is helaas nog lang niet opgelost. Het apalliesyndroom is een polyetiologische subacute of chronische aandoening die optreedt als gevolg van ernstige organische laesies van het centrale zenuwstelsel (voornamelijk de hersenschors) en wordt gekenmerkt door de ontwikkeling van panapraxie en panagnosie met een relatief behouden functie van de segmentale stamcellen en formaties van het limbisch-reticulaire complex van de hersenen. Vervolgstudies (van 1 tot 3 jaar) hebben aangetoond dat het apalliesyndroom geen definitieve diagnose is voor aanhoudende schade aan het zenuwstelsel bij kinderen, maar zich ontwikkelt tot organische dementie of een chronische vegetatieve toestand. Op de afdeling Restauratieve Neurochirurgie van het AP Romodanov Instituut voor Neurochirurgie van de Academie voor Medische Wetenschappen van Oekraïne ondergingen 21 patiënten met de gevolgen van het apalliesyndroom een transplantatie van embryonaal zenuwweefsel. Onder algehele anesthesie werd met behulp van een kroonboor een boorgat gemaakt over het gebied met de meest uitgesproken atrofische veranderingen die met computertomografie of magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) waren aangetoond. Bij aanwezigheid van diffuse atrofie van de grijze of witte stof werd het transplantaat ingebracht in de precentrale en centrale gyri van de hersenen. Na opening van de dura mater werden stukjes weefsel uit de sensorimotorische cortex van embryo's van 8-9 weken oud intracorticaal geïmplanteerd met behulp van een speciaal apparaat. Het aantal geïmplanteerde weefselmonsters varieerde van 4 tot 10, afhankelijk van de grootte van het boorgat en de omvang van de lokale veranderingen in de hersenmassa. In tegenstelling tot andere pathologieën probeerden de auteurs bij het apalliesyndroom zoveel mogelijk embryonaal weefsel te implanteren in de meest toegankelijke delen van de hersenen. De dura mater werd gehecht en er werd plastische chirurgie van het schedeldefect uitgevoerd. Tijdens de operatie vertoonden alle patiënten significante veranderingen in zowel de cortex (atrofie, afwezigheid van windingen, verandering in kleur en pulsatie van de hersenmaterie) als de hersenvliezen (verdikking van de dura mater, significante verdikking van het arachnoïdale membraan met de aanwezigheid van eigen bloedvaten, fusie van de membranen met de onderliggende hersenmaterie). Deze veranderingen waren meer uitgesproken bij patiënten met een voorgeschiedenis van inflammatoire hersenlaesies. Bij patiënten die CZS-hypoxie hadden ondergaan, overheersten diffuse atrofische veranderingen in de hersenmaterie, met name in de cortex, met een toename in de subarachnoïdale ruimte, zonder significante veranderingen in de hersenvliezen. De helft van de patiënten had een toegenomen bloeding van zachte weefsels, botten en hersenmaterie. Na de operaties, binnen zes maanden tot drie jaar, verbeterde de toestand bij 16 patiënten en bleef onveranderd bij vijf patiënten. Er werd een positieve dynamiek waargenomen in zowel de motorische als de mentale sfeer. De spierspanning nam af bij 10 patiënten, bij 11 patiënten nam de motorische activiteit toe (verminderde parese,coördinatie van bewegingen verbeterd), bij vijf kinderen nam het manipulatievermogen van de bovenste ledematen aanzienlijk toe. Bij vier patiënten namen de frequentie en ernst van epileptische aanvallen af, en bij één kind waren er helemaal geen aanvallen gedurende de gehele observatieperiode na de operatie. Agressie nam af bij twee kinderen, bij twee patiënten met ernstige bulbaire aandoeningen verbeterde het slikken, twee kinderen konden al 2 weken na de operatie zelfstandig kauwen. Een afname van de ernst van psychische stoornissen werd opgemerkt, negen kinderen werden rustiger na de operatie, slaap en aandacht verbeterden bij zeven patiënten. Drie patiënten met de gevolgen van het apalisch syndroom begonnen hun ouders te herkennen, één - om instructies op te volgen, twee - om woorden uit te spreken, bij drie nam de mate van dysartrie af. De auteurs merken op dat een merkbare verbetering in de toestand van de patiënten 2 maanden na de operatie begint, een maximum bereikt na 5-6 maanden, daarna vertraagt de snelheid van verbetering en tegen het einde van het jaar stabiliseert het proces bij 50% van de patiënten. Het positieve effect van neurotransplantatie vormde de basis voor een herhaalde operatie bij zes patiënten met de gevolgen van het apalisch syndroom, maar dan aan de andere hersenhelft. De techniek en methoden van de tweede transplantatie waren identiek aan die van de eerste operatie, maar het klinische effect van de tweede operatie was lager, hoewel er geen ernstige complicaties optraden na de eerste of de tweede chirurgische ingreep. Volgens de auteurs hangt het mechanisme van het therapeutische effect van neurotransplantatie samen met het neurotrofische effect van het getransplanteerde embryonale zenuwweefsel, dat een groot aantal groeihormoon-, hormonale en andere biologisch actieve stoffen bevat die het herstel van beschadigde neuronen en de plastische reorganisatie van het hersenweefsel van de ontvanger stimuleren. Een activerend effect op de activiteit van zenuwcellen die voorheen morfologisch bewaard waren, maar door de ziekte hun functionele activiteit verloren, is ook mogelijk. Het is het snelle neurotrofische effect dat de verbetering van de bulbaire functies bij sommige kinderen al aan het einde van de eerste of tweede week na de operatie kan verklaren. Aangenomen wordt dat daarnaast tegen de derde of vierde maand morfofunctionele verbindingen tot stand zijn gebracht tussen het transplantaat en de hersenen van de gastheer, waardoor de neurotransplantaat de functies van dode hersencellen vervangt, wat het substraat vormt voor het verbeteren van zowel de motorische als de mentale functies van patiënten. Twee kinderen konden al twee weken na de operatie zelfstandig kauwen. Er werd een afname van de ernst van de psychische stoornissen opgemerkt, negen kinderen werden rustiger na de operatie, en bij zeven patiënten verbeterden de slaap en aandacht. Drie patiënten met de gevolgen van het apalliesyndroom begonnen hun ouders te herkennen, één - om instructies op te volgen, twee - om woorden uit te spreken.Bij drie patiënten nam de mate van dysartrie af. De auteurs merken op dat een merkbare verbetering van de toestand van de patiënten 2 maanden na de operatie begint, een maximum bereikt na 5-6 maanden, waarna de verbetering afneemt en het proces tegen het einde van het jaar bij 50% van de patiënten stabiliseert. Het positieve effect van neurotransplantatie diende als basis voor een herhaalde operatie bij zes patiënten met de gevolgen van het apalisch syndroom, maar dan aan de andere hersenhelft. De techniek en methode van de tweede transplantatie waren identiek aan die van de eerste operatie, maar het klinische effect van de tweede operatie was lager, hoewel er geen ernstige complicaties optraden na noch de eerste noch de tweede chirurgische ingreep. Volgens de auteurs hangt het mechanisme van het therapeutische effect van neurotransplantatie samen met het neurotrofische effect van het getransplanteerde embryonale zenuwweefsel, dat een groot aantal groei-, hormonale en andere biologisch actieve stoffen bevat die het herstel van beschadigde neuronen en de plastische reorganisatie van het hersenweefsel van de ontvanger stimuleren. Een activerend effect op de activiteit van zenuwcellen die voorheen morfologisch bewaard waren, maar door de ziekte hun functionele activiteit verloren, is ook mogelijk. Juist het snelle neurotrofe effect kan de verbetering van de bulbaire functies bij sommige kinderen al aan het einde van de eerste of tweede week na de operatie verklaren. Aangenomen wordt dat tegelijkertijd tegen de derde of vierde maand morfofunctionele verbindingen tot stand zijn gebracht tussen het transplantaat en de hersenen van de ontvanger, waardoor het neurotransplantaat de functies van dode hersencellen vervangt, wat het substraat is voor de verbetering van zowel motorische als mentale functies van patiënten. Twee kinderen konden al twee weken na de operatie zelfstandig kauwen. Er werd een afname van de ernst van de psychische stoornissen opgemerkt, negen kinderen werden rustiger na de operatie, slaap en aandacht verbeterden bij zeven patiënten. Drie patiënten met de gevolgen van het apalliesyndroom begonnen hun ouders te herkennen, één - om instructies op te volgen, twee - om woorden uit te spreken, bij drie nam de mate van dysartrie af. De auteurs merken op dat een merkbare verbetering in de toestand van de patiënten twee maanden na de operatie begint, een maximum bereikt na vijf tot zes maanden, waarna de verbetering afneemt en het proces zich tegen het einde van het jaar bij 50% van de patiënten stabiliseert. Het positieve effect van neurotransplantatie vormde de basis voor een herhaalde operatie bij zes patiënten met de gevolgen van het apalisch syndroom, maar dan aan de andere hersenhelft. De techniek en methode van de tweede transplantatie waren identiek aan die van de eerste operatie, maar het klinische effect van de tweede operatie was minder, hoewel er geen ernstige complicaties optraden na de eerste of de tweede chirurgische ingreep. Volgens de auteurs:Het mechanisme van het therapeutische effect van neurotransplantatie is geassocieerd met het neurotrofe effect van het getransplanteerde embryonale zenuwweefsel, dat een groot aantal groei-, hormonale en andere biologisch actieve stoffen bevat die het herstel van beschadigde neuronen en de plastische reorganisatie van het hersenweefsel van de ontvanger stimuleren. Een activerend effect op de activiteit van zenuwcellen die voorheen morfologisch bewaard waren, maar hun functionele activiteit door de ziekte verloren, is ook mogelijk. Juist het snelle neurotrofe effect kan de verbetering van de bulbaire functies bij sommige kinderen al aan het einde van de eerste of tweede week na de operatie verklaren. Aangenomen wordt dat, tegelijkertijd, tegen de derde of vierde maand morfofunctionele verbindingen tot stand zijn gebracht tussen het getransplanteerde en de hersenen van de ontvanger, waardoor het neurotransplantaat de functies van dode hersencellen vervangt, wat het substraat is voor de verbetering van zowel motorische als mentale functies van patiënten. Hoewel er geen ernstige complicaties optraden na de eerste of tweede chirurgische ingreep. Volgens de auteurs hangt het mechanisme van het therapeutische effect van neurotransplantatie samen met het neurotrofe effect van het getransplanteerde embryonale zenuwweefsel, dat een groot aantal groeihormonen, hormonale en andere biologisch actieve stoffen bevat die het herstel van beschadigde neuronen en de plastische reorganisatie van het hersenweefsel van de ontvanger stimuleren. Een activerend effect op de activiteit van zenuwcellen die voorheen morfologisch bewaard waren, maar door de ziekte hun functionele activiteit verloren, is ook mogelijk. Juist het snelle neurotrofe effect kan de verbetering van de bulbaire functies bij sommige kinderen al aan het einde van de eerste of tweede week na de operatie verklaren. Aangenomen wordt dat hiermee, tegen de derde of vierde maand, morfofunctionele verbindingen tot stand zijn gebracht tussen het getransplanteerde en de hersenen van de ontvanger, waardoor het neurotransplantaat de functies van dode hersencellen vervangt, wat het substraat is voor de verbetering van zowel de motorische als de mentale functies van patiënten. Er deden zich echter geen ernstige complicaties voor na de eerste of de tweede chirurgische ingreep. Volgens de auteurs hangt het therapeutische effect van neurotransplantatie samen met het neurotrofische effect van het getransplanteerde embryonale zenuwweefsel, dat een groot aantal groeihormonen, hormonale stoffen en andere biologisch actieve stoffen bevat die het herstel van beschadigde neuronen en de plastische reorganisatie van het hersenweefsel van de ontvanger stimuleren. Een activerend effect op de activiteit van zenuwcellen die voorheen morfologisch bewaard waren, maar door de ziekte hun functionele activiteit verloren, is ook mogelijk.Juist het snelle neurotrofe effect kan de verbetering van de bulbaire functies bij sommige kinderen al aan het einde van de eerste of tweede week na de operatie verklaren. Aangenomen wordt dat hiermee tegen de derde of vierde maand morfofunctionele verbindingen tot stand komen tussen het transplantaat en de hersenen van de ontvanger, waardoor het neurotransplantaat de functies van dode hersencellen vervangt, wat het substraat vormt voor de verbetering van zowel de motorische als de mentale functies van patiënten.

Het effect van embryonale zenuwweefseltransplantatie op de reorganisatie van interneuronale verbindingen werd experimenteel bestudeerd. De auteurs bestudeerden de patronen van herstel van intermodulaire axonale verbindingen in het gebied van mechanische schade aan de hersenschors bij witte ratten met en zonder transplantatie van embryonaal zenuwweefsel met behulp van het fluorescerende lipofiele label DIL (1,1-dioctadecyl-3,3,33'-tetramethylindocarbocyanineperchloraat) en confocale laserscanning. Er werd vastgesteld dat de introductie van embryonaal zenuwweefsel in het beschadigde gebied de groei van axonen verzekert, die na passage door het transplantaat verbinding maken met het aangrenzende hersenweefsel, terwijl zonder transplantatie van embryonaal zenuwweefsel het beschadigde gebied een onoverkomelijk obstakel vormt voor de groei van axonen. In dit werk werd transplantatie van embryonale (15e-17e dag van de zwangerschap) neocortex uitgevoerd. De door de auteurs verkregen resultaten vormen verder bewijs voor de actieve invloed van embryonale zenuwweefseltransplantatie op de posttraumatische reorganisatie van interneuronale relaties van aangrenzende structurele en functionele modules van de hersenschors. Transplantatie van embryonaal zenuwweefsel zorgt voor een gedeeltelijk herstel van de verbindingen tussen beschadigde delen van de hersenschors door gunstige omstandigheden te creëren voor axongroei in de werkingszone van de neurotrofe factoren van het transplantaat. Het bestaan van een dergelijk effect is experimenteel bewezen en wordt in de literatuur besproken als bewijs voor de hoge plastische capaciteiten van de beschadigde hersenen van geslachtsrijpe dieren. In dit opzicht wordt celtransplantatie momenteel beschouwd als een optimale therapeutische strategie voor het herstel van de functie van het beschadigde menselijke centrale zenuwstelsel.

De door de auteurs verkregen gegevens over de efficiëntie van het gebruik van embryonaal zenuwweefsel van de hersenen als een exogeen transplantatiemedium voor axongroei bevestigen de vooruitzichten op gerichte creatie van communicatieverbindingen tussen intacte aangrenzende hersengebieden. Het onderzoek naar het effect van transplantatie van zenuwweefsel op de dynamiek van functionele parameters van het centrale zenuwstelsel lijkt relevant. De taak van het onderzoek was om het effect van transplantatie van de embryonale locus coeruleus (LC) op de morfofunctionele indices van LC-neuronen en de locomotorische activiteit van ontvangers te onderzoeken. De ontvangers waren vrouwelijke Wistar-ratten en de donoren waren 18 dagen oude embryo's van ratten van dezelfde lijn. Transplantatie van embryonale LC werd uitgevoerd in de holte van het derde ventrikel van de hersenen. Histologisch werd engraftment van het transplantaat gedetecteerd bij 75% van de ontvangende dieren. In gevallen van engraftment bevond het transplantaat zich naast de ventrikelwand, vulde het 1/5-2/5 van het lumen en was het levensvatbaar. 1 en 6 maanden na de operatie vertoonde het getransplanteerde zenuwweefsel, volgens de morfologische kenmerken, structuren die zouden zijn ontstaan tijdens hun normale ontogenetische ontwikkeling, d.w.z. LC-structuren. De door de auteurs verkregen gegevens geven aan dat bij dieren waarnaar het embryonale LC-weefsel werd getransplanteerd, de dynamische activiteit verandert en de matrixactiviteit van het chromatine van de LC-celkernen toeneemt. Dientengevolge intensiveert de activiteit van neuronen van hun eigen LC, maar is het getransplanteerde transplantaat ook functioneel actief. Het is bekend dat de zogenaamde locomotieregio van de middenhersenen praktisch samenvalt met de lokalisatie van LC. De auteurs zijn van mening dat de basis voor de verandering in de motorische activiteit van ontvangende ratten de activering van LC-cellen is, zowel hun eigen cellen als die van het transplantaat, met de afgifte van een grote hoeveelheid noradrenaline, onder meer in de ruggenmergsegmenten. Er wordt dus aangenomen dat de toename van de motorische activiteit bij LC-transplantatie in de intacte hersenen van dieren het gevolg is van de aanwezigheid van een functioneel actief transplantaat dat geïntegreerd is met de hersenen van de ontvanger en bijdraagt aan de activering van de bewegingsactiviteit bij ratten.

Bovendien werd aangetoond dat getransplanteerde neuro-epitheliale cellen van de embryonale rudimenten van de neocortex en het ruggenmerg overleven en differentiëren tot neuroblasten, jonge en volwassen neuronen binnen 1-2 maanden na hun transplantatie in de beschadigde ischiaszenuw van volwassen ratten. Bij het bestuderen van de ontwikkelingsdynamiek van NADPH-positieve neuronen van de embryonale rudimenten van de neocortex en het ruggenmerg van ratten in heterotope allotransplantaten (rattenembryo van 15 dagen), werd engraftment van 70 tot 80% van de neurotransplantaten onthuld op longitudinale doorsneden door de ischiaszenuwen van ontvangende ratten, afhankelijk van de observatieperiode. Uni- en bipolaire neuroblasten met afgeronde lichte kernen en één of twee nucleoli begonnen zich één week na de operatie te vormen in de transplantaten, wat gepaard ging met de vorming van clusters. De auteurs konden geen cellen detecteren die NADPH-diaforase (NADPH-d) bevatten tussen neuroblasten. Na 7 dagen waren alleen cellulaire elementen van bloedvaten NADPH-positief - capillaire endotheelcellen in de dikte van het transplantaat, evenals endotheel- en gladde spiercellen van de ischiaszenuw van de ontvanger. Omdat in vasculaire gladde spiercellen de inductie van NO-synthase (NOS) plaatsvindt onder invloed van IL-1, associëren de auteurs het verschijnen van NADPH-positieve gladde spiercellen in de bloedvaten van de ischiaszenuw met de aanwezigheid van IL-1, gesynthetiseerd in beschadigde zenuwstammen. Het is bekend dat neurogenese van embryonale hersenrudimenten onder transplantatieomstandigheden synchroon verloopt met de ontwikkeling van neuronen in situ. De resultaten van morfologische studies geven aan dat de differentiatie van sommige neurale elementen van de transplantaten zeven dagen na transplantatie overeenkomt met de differentiatie van cellen in vergelijkbare hersendelen van pasgeboren ratten. Dus, onder heterotope transplantatieomstandigheden in de perifere zenuw, vertonen de getransplanteerde embryonale zenuwcellen het vermogen om NADPH-d te synthetiseren. In dit geval worden er meer neuronen met NADPH-d aangetroffen bij ruggenmergtransplantaties dan bij neocortextransplantaties, maar de stikstofoxidesynthese begint in de getransplanteerde neuronen later dan tijdens de in-situ-ontwikkeling. In het centrale zenuwstelsel van gewervelde dieren verschijnen NOS-positieve cellen al in de prenatale periode. Men vermoedt dat NO de vorming van synaptische verbindingen in de zich ontwikkelende hersenen bevordert, en de aanwezigheid van NOS-positieve zenuwafferente vezels die NO-synthese in cerebellaire neuroblasten verzorgen, stimuleert de migratie en differentiatie van neuronen, waardoor een normale hersencytoarchitectuur ontstaat. Een belangrijke rol van NO bij de synapsogenese is vastgesteld in het tectum - alleen die neuronen met synaptische verbindingen met retinale cellen bleken NOS-positief te zijn.

Het is bekend dat stikstofmonoxide een van de regulatoren van hersenactiviteit is, waar het wordt gevormd uit arginine onder invloed van NO-synthase, dat diaforaseactiviteit heeft. In het centrale zenuwstelsel wordt NO gesynthetiseerd in endotheelcellen van bloedvaten, microglia, astrocyten en neuronen in verschillende hersendelen. Na traumatisch hersenletsel, evenals tijdens hypoxie en ischemie, wordt een toename waargenomen van het aantal neuronen dat NO bevat, een van de regulatoren van de cerebrale bloedstroom. Gezien het vermogen van NO om synapsogenese te induceren, is de studie van de vorming van NO-bevattende cellen onder neurotransplantatieomstandigheden tegen de achtergrond van traumatisch letsel aan het zenuwweefsel van de ontvanger van bijzonder belang.

Niet minder belangrijk is de studie naar het effect van neurotransplantatie op het geconditioneerde reflexstereotype van gedrag. In experimenten naar het effect van intracerebrale en verre (tussen CII en CIII) transplantatie van embryonaal locus coeruleus-weefsel (17-19 dagen zwangerschap) op geheugenprocessen en het catecholaminegehalte bij ratten met vernietiging van de frontotemporale neocortex, werd aangetoond dat elektrolytische schade aan de frontotemporale cortex van de hersenen het stereotype van de geconditioneerde reflex van emotionele vermijding (geheugen) verstoort, de fysiologische activiteit verzwakt, het noradrenalinegehalte in de zone van de gecoaguleerde neocortex verlaagt, maar het gehalte ervan in de hypothalamus verhoogt, waar een afname van de adrenalineconcentratie wordt waargenomen, hoewel de hoeveelheid ervan in het bloed en de bijnieren toeneemt.

Door intracerebrale transplantatie van embryonaal locus coeruleus-weefsel wordt bij 81,4% van de dieren het stereotype van de geconditioneerde reflexmatige emotionele vermijdingsreactie, verstoord door elektrolytische schade aan de frontotemporale regio's van de hersenschors, hersteld, wordt het adrenalinegehalte in de reticulaire formatie van de middenhersenen, hypothalamus en neocortex genormaliseerd en neemt het niveau ervan in de hippocampus zelfs toe, wat gepaard gaat met een afname van de adrenalineconcentratie in het bloed.

Transplantatie op afstand van embryonaal locus coeruleus-weefsel herstelt niet alleen het verstoorde stereotype van de geconditioneerde reflexmatige emotionele vermijdingsreactie bij ratten met elektrolytische schade aan de frontotemporale cortex, maar verhoogt ook het gehalte aan noradrenaline en adrenaline, voornamelijk in de hypothalamus, het bloed, de bijnieren en het hart. Aangenomen wordt dat dit te wijten is aan vascularisatie van het transplantaat, penetratie van neurotransmitters in de bloedbaan, hun passage door de bloed-hersenbarrière en activering van de mechanismen voor heropname van adrenaline en noradrenaline volgens type 1, 2 en 3. De auteurs zijn van mening dat langdurige stabilisatie van het noradrenalinegehalte onder omstandigheden van engraftment en functioneren van het transplantaat kan worden beschouwd als een fenomeen van progressieve afgifte in minimale doses door neuronen van de locus coeruleus.

Positieve klinische effecten van embryonale zenuwweefseltransplantatie kunnen ook te danken zijn aan het vermogen van laatstgenoemde om de processen van vasculair neoplasma te beïnvloeden, aan de regulatie waarvan groeifactoren en cytokines direct deelnemen. Vasculogenese wordt geactiveerd door angiogene groeifactoren - vasculaire endotheliale groeifactor (VEGF), FGF, PDGF en TGF, die worden gesynthetiseerd tijdens ischemie, wat fungeert als het initiërende moment van angiogenese. Het is bewezen dat de uitputting van het vasculaire groeipotentieel optreedt tijdens het verouderingsproces van het lichaam, wat een belangrijke rol speelt in de pathogenese van ziekten zoals coronaire hartziekten en oblitererende atherosclerose van de onderste ledematen. Weefselischemie ontwikkelt zich ook bij veel andere ziekten. De introductie van angiogene factoren in ischemische zones (therapeutische angiogenese) stimuleert de groei van bloedvaten in ischemische weefsels en verbetert de microcirculatie door de ontwikkeling van collaterale circulatie, wat op zijn beurt de functionele activiteit van het aangetaste orgaan verhoogt.

VEGF en FGF worden beschouwd als de meest veelbelovende voor klinisch gebruik. De resultaten van de eerste gerandomiseerde studies waren bemoedigend, vooral als de optimale doseringen en toedieningsmethoden van angiogene factoren correct werden gekozen. In dit verband werd een experimentele beoordeling uitgevoerd van de angiogene activiteit van een extract geïsoleerd uit menselijk embryonaal hersenweefsel. Het onderzoek maakte gebruik van geaborteerd materiaal verkregen in de twintigste week van de zwangerschap en verwerkt volgens de methode van I. Maciog et al. (1979), zoals gewijzigd door de IC ANRF. Dit geneesmiddel is een analoog van "Endothelial cell growth supplement" ("Sigma") en is een natuurlijk mengsel van menselijke angiogene factoren, waaronder VEGF en FGF. De experimenten werden uitgevoerd op ratten met modellen van ischemie van de achterpoten en het myocardweefsel. Gebaseerd op de studie van de activiteit van alkalische fosfatase bij proefdieren, waarbij het extract van embryonaal zenuwweefsel werd toegediend, werd een toename van het aantal capillairen per oppervlakte-eenheid van het myocard gevonden - zowel in longitudinale als transversale doorsneden van het hart. De angiogene activiteit van het preparaat manifesteerde zich bij directe toediening in de ischemische zone, en bij systemische (intramusculaire) toediening, wat leidde tot een afname van de gemiddelde oppervlakte van het litteken na het infarct.

Bij elke variant van embryonale zenuwweefseltransplantatie is het uiterst belangrijk om de zwangerschapsduur van het getransplanteerde embryonale materiaal correct te selecteren. Vergelijkende analyse van de efficiëntie van celpreparaten uit het embryonale ventrale mesencephalon van rattenembryo's van 8, 14 en 16-17 dagen oud, drie maanden na intrastriatale neurotransplantatie bij volwassen ratten met parkinsonisme in de geautomatiseerde test van apomorfine-geïnduceerde motorische asymmetrie, toonde een significant hogere efficiëntie van CZS-celpreparaten uit embryo's van 8 dagen oud en de laagste efficiëntie uit embryonaal zenuwweefsel van 16-17 dagen oud. De verkregen gegevens correleerden met de resultaten van histomorfologische analyse, met name met de grootte van de transplantaten, de ernst van de gliale reactie en het aantal dopaminerge neuronen daarin.

Verschillen in het therapeutische effect van embryonale zenuwweefselcellen kunnen verband houden met zowel de mate van onrijpheid en betrokkenheid van de cellen zelf als hun verschillende reacties op groeifactoren die vrijkomen in het gebied van geïnduceerde schade aan dopaminerge neuronen. Met name het effect van EGF en FGF2 op de ontwikkeling van telencephalische neurale stamcellen in vivo treedt op in verschillende stadia van de embryogenese. Neuro-epitheliale cellen van 8,5 dagen oude muizenembryo's, wanneer ze in vitro worden gekweekt in een serumvrij medium, prolifereren in aanwezigheid van FGF2, maar niet van EGF, waarop alleen populaties stamcellen geïsoleerd uit de hersenen van embryo's in latere stadia van ontwikkeling reageren. Tegelijkertijd prolifereren neurale stamcellen in reactie op elk van deze mitogenen en versterken ze additief de groei in het geval van toevoeging van EGF en FGF2 aan een kweek met een lage celzaaidichtheid. EGF-reactieve neurale stamcellen uit de kiemzones van 14,5 dagen oude muizenembryo's worden beschouwd als lineaire afstammelingen van FGF-reactieve neurale stamcellen die voor het eerst verschijnen na 8,5 dagen zwangerschap. Het potentiële fenotype van neurale stamcellen en progenitorcellen hangt af van het complexe effect van hun micro-omgeving. Immunofenotypering van neurale cellen uit de periventriculaire en hippocampale zones van 8-12 en 17-20 weken oude menselijke embryo's door middel van flowcytofluorometrie toonde een significante variabiliteit aan geassocieerd met zowel de zwangerschapsduur als de individuele constitutionele kenmerken van het donorbiomateriaal. Wanneer deze neurale progenitorcellen worden gekweekt in een selectief serumvrij medium met EGF, FGF2 en NGF, worden neurosferen gevormd met een snelheid die sterk afhankelijk is van de zwangerschapsduur. Cellen uit verschillende hersendelen van 5-13 weken oude menselijke embryo's, die kortstondig worden gekweekt met FGF2 in een monolaagkweek op een lamininesubstraat in aanwezigheid van sporen van groeifactoren, behouden hun proliferatie gedurende 6 weken met een hoog percentage nestine-positieve cellen tegen de achtergrond van spontane vorming van cellen met markers van alle drie de neuronale differentiatielijnen. Cellen geïsoleerd uit het mesencephalon van een menselijk embryo na een draagtijd van meer dan 13 weken, prolifereren onder invloed van EGF en vormen ook neurosferen. Een synergetisch effect werd bereikt door een combinatie van EGF en FGF2 te gebruiken. De meest intense proliferatie van neurale stamcellen met de vorming van neurosferen wordt waargenomen bij het kweken van hersenschorsweefsel van 6-8 weken oude menselijke embryo's in aanwezigheid van EGF2, IGF1 en 5% paardenserum op een substraat met fibronectine.

Opgemerkt moet worden dat de vragen over de zwangerschapsduur en het deel van het embryonale centrale zenuwstelsel waarvan het weefsel bij voorkeur gebruikt wordt voor neurotransplantatie, nog steeds openstaan. De antwoorden hierop moeten gezocht worden in de neurogenese van de zich ontwikkelende hersenen, die zich voortzet gedurende de prenatale periode – op een moment dat het epitheel van de neurale buis een meerlagige structuur vormt. Aangenomen wordt dat de bron van stamcellen en nieuwe neuronen de radiale glia is, bestaande uit langwerpige cellen met lange uitlopers die radiaal gericht zijn ten opzichte van de wand van de hersenblaasjes en in contact staan met het binnenoppervlak van de ventrikels en het buitenste pia-oppervlak van de hersenwand. Voorheen vervulde radiale glia slechts de functie van een neuronale baan waarlangs neuroblasten migreren van het ventrale gebied naar de oppervlakkige delen, en werd er ook een skeletrol aan toegekend in het proces van de vorming van de correcte laminaire organisatie van de cortex. Tegenwoordig is vastgesteld dat radiale glia naarmate de ontwikkeling vordert, transdifferentiëren tot astrocyten. Bij zoogdieren wordt een aanzienlijk deel ervan direct na de geboorte verminderd, maar bij diersoorten waarbij radiale glia tot aan de volwassenheid bewaard blijven, vindt de neurogenese pas actief plaats in de postnatale periode.

In kweek vormden radiale gliacellen uit de embryonale neocortex van knaagdieren neuronen en gliacellen, waarbij neuronen voornamelijk werden gevormd tijdens de 14e tot 16e dag van de embryonale ontwikkeling (de periode van maximale intensiteit van neurogenese in de hersenschors van muizen en ratten). Op de 18e dag van de embryogenese verschoof de differentiatie naar de vorming van astrocyten, met een significante afname van het aantal nieuw gevormde neuronen. In situ labeling van radiale gliacellen met GFP maakte het mogelijk om asymmetrische deling van gelabelde cellen in de holte van de hersenblaasjes van 15 tot 16 dagen oude rattenembryo's te detecteren, met het verschijnen van dochtercellen met immunologische en elektrofysiologische kenmerken van neuroblasten. Het is opmerkelijk dat, volgens de resultaten van dynamische observaties, de opkomende neuroblasten de moedercel van radiale gliacellen gebruiken voor migratie naar het oppervlak van het piaal.

De endogene marker van radiale glia is het intermediaire filamenteiwit nestine. Met behulp van fluorescentiestroomsortering van cellen die gelabeld zijn met een retrovirus geassocieerd met GFP en tot expressie komen onder controle van nestine, werd aangetoond dat stamcellen van de gyrus dentatus en de hilus van de menselijke hippocampus (het materiaal werd verkregen tijdens epilepsieoperaties) nestine tot expressie brengen. Ze behoren daarom tot de radiale glia, die bij mensen, net als bij andere zoogdieren, alleen in de gyrus dentatus bewaard blijft.

Tegelijkertijd wordt de efficiëntie van celtransplantatie niet alleen bepaald door de hoge levensvatbaarheid van donorcellen, hun differentiatiepotentieel en hun vermogen om defecte cellen te vervangen, maar allereerst door hun gerichte migratie. Volledige functionele integratie van getransplanteerde cellen hangt af van hun migratievermogen – zonder de cytoarchitectuur van de hersenen van de ontvanger te verstoren. Omdat radiale gliacellen in de postnatale periode bijna volledig gereduceerd worden, was het noodzakelijk om te achterhalen hoe donorcellen zich van de transplantatiezone naar de plaats van hersenschade bij volwassen ontvangers kunnen verplaatsen. Er zijn twee varianten van celmigratie naar het centrale zenuwstelsel die niet afhankelijk zijn van radiale gliacellen: het fenomeen van tangentiële migratie of de verplaatsing van neuroblasten tijdens de ontwikkeling van de hersenschors loodrecht op het radiale glianetwerk, evenals migratie "in een rij" of "langs een keten". In het bijzonder vindt de migratie van neurale voorlopercellen van de rostrale subventriculaire zone naar de bulbus olfactorius plaats als een opeenvolging van dicht op elkaar liggende cellen omgeven door gliacellen. Men vermoedt dat deze cellen partnercellen gebruiken als migratiesubstraat, en de belangrijkste regulator van dergelijke intercellulaire interacties is PSA-NCAM (polysialylated neural cell adhesion molecule). Neuronale migratie vereist daarom niet noodzakelijkerwijs de deelname van radiale glia of reeds bestaande axonale verbindingen. De extraradiale vorm van celbeweging in een "streng" langs het rostrale migratiekanaal blijft het hele leven behouden, wat wijst op een reële mogelijkheid van gerichte afgifte van getransplanteerde neurale voorlopercellen aan het volwassen zenuwstelsel.

Er bestaat een hypothese over de aanwezigheid van een stamcellijn in de ontogenese van de hersenen. Volgens deze hypothese is de stamcel in de vroege stadia van de hersenontwikkeling een neuro-epitheliale cel die, naarmate hij rijpt, transdifferentieert tot radiale glia. Op volwassen leeftijd wordt de rol van stamcellen vervuld door cellen met de kenmerken van astrocyten. Ondanks een aantal controversiële punten (tegenstrijdigheden met betrekking tot de stamcellen van de hippocampus, evenals diepe delen van de hersenen die geen gelaagde cortex hebben en zich ontwikkelen vanuit de thalamustubercula, waar radiale glia ontbreekt), lijkt een helder en eenvoudig concept van een consistente verandering in het fenotype van stamcellen gedurende de ontogenese zeer aantrekkelijk.

De invloed van micro-omgevingsfactoren op de determinatie en daaropvolgende differentiatie van neuronale differentiatiecellen is duidelijk aangetoond door transplantatie van volwassen rattenstamcellen uit het ruggenmerg naar verschillende delen van het volwassen zenuwstelsel. Bij transplantatie van stamcellen naar de gyrus dentatus of naar het gebied van neuronale migratie in de bulbus olfactorius werd actieve migratie van de getransplanteerde cellen waargenomen, met de vorming van talrijke neuronen. Transplantatie van stamcellen naar het ruggenmerg en de hoorn van Ammon resulteerde in de vorming van astrocyten en oligodendrocyten, terwijl transplantatie naar de gyrus dentatus resulteerde in de vorming van niet alleen gliacellen, maar ook neuronen.

Bij een volwassen rat kan het aantal delende cellen in de gyrus dentatus oplopen tot enkele duizenden per dag – minder dan 1% van het totale aantal granulacellen. Neuronen maken 50-90% van de cellen uit, terwijl astocyten en andere gliacellen ongeveer 15% uitmaken. De overige cellen hebben geen antigene kenmerken van neuronen en gliacellen, maar bevatten antigenen van endotheelcellen, wat wijst op een nauwe relatie tussen neurogenese en angiogenese in de gyrus dentatus. Voorstanders van de mogelijkheid van differentiatie van endotheelcellen tot neuronale precursorcellen verwijzen naar het vermogen van endotheelcellen om in vitro BDNF te synthetiseren.

De snelheid waarmee neurale circuits zichzelf assembleren is indrukwekkend: tijdens de differentiatie migreren de voorlopercellen van granulecellen naar de gyrus dentatus en vormen uitlopers die groeien naar de SAZ-zone van de hoorn van Ammon en synapsen vormen met piramidale glutamaterge en intercalaire remmende neuronen. Nieuw gevormde granulecellen worden binnen twee weken geïntegreerd in bestaande neurale circuits en de eerste synapsen verschijnen al 4-6 dagen na de opkomst van nieuwe cellen. Door frequente toediening van BrdU of 3H-thymidine (een van de methoden voor het identificeren van volwassen stamcellen) aan volwassen dieren, werd een groot aantal gelabelde neuronen en astrocyten in de hoorn van Ammon gevonden, wat wijst op de mogelijkheid om niet alleen in de gyrus dentatus, maar ook in andere delen van de hippocampus nieuwe neuronen te vormen. De interesse in de processen van celdeling, differentiatie en celdood in de gyrus dentatus van de hippocampus in de volgroeide hersenen komt ook voort uit het feit dat de neuronen die hier worden gevormd, gelokaliseerd zijn in een van de belangrijkste gebieden van de hippocampus, verantwoordelijk voor leer- en geheugenprocessen.

Zo is vandaag vastgesteld dat neurale stamcellen afkomstig zijn van de cellen in de subependymale zone van het laterale ventrikel van volwassen knaagdieren. Ze migreren langs het rostrale migratiekanaal, gevormd door longitudinaal georiënteerde astrogliacellen, naar de bulbus olfactorius, waar ze zich inbedden in de granulacellaag en differentiëren tot neuronen van deze structuur. Migratie van stamcellen is gedetecteerd in het rostrale migratiekanaal van volwassen apen, wat wijst op de mogelijkheid om nieuwe neuronen te vormen in de bulbus olfactorius van primaten. Neurale stamcellen zijn geïsoleerd uit de bulbus olfactorius van een volwassen mens en overgebracht in lijnen, waarvan de gekloonde cellen differentiëren tot neuronen, astrocyten en oligodendrocyten. Stamcellen zijn aangetroffen in de hippocampus van de volwassen hersenen van ratten, muizen, apen en mensen. Neurale stamcellen van de subgranulaire zone van de fascia dentatus vormen een bron van progenitorcellen die migreren naar de mediale en laterale ledematen van de hippocampus, waar ze differentiëren tot volwassen granulecellen en gliale elementen. Axonen van de novo gevormde neuronen van de fascia dentatus worden getraceerd naar het CA3-veld, wat wijst op de deelname van nieuw gevormde neuronen aan de implementatie van hippocampale functies. In de associatiegebieden van de neocortex van volwassen apen werden neuronale progenitorcellen gevonden die migreerden vanuit de subventriculaire zone. In laag VI van de neocortex van de muizenhersenen worden nieuwe piramidale neuronen gedetecteerd 2-28 weken na geïnduceerde beschadiging en dood van inheemse neuronen van deze laag als gevolg van de migratie van voorheen slapende progenitorcellen van de subventriculaire zone. Ten slotte blijkt de realiteit van postnatale neurogenese in de menselijke hersenen uit een verdubbeling van het aantal corticale neuronen, die aanhoudt gedurende de eerste 6 jaar na de geboorte.

Van niet gering belang voor de praktische celtransplantatieologie is de regulering van de processen van reproductie en differentiatie van neurale stamcellen en voorlopercellen. De belangrijkste factoren die de proliferatie van neurale voorlopercellen onderdrukken, zijn glucocorticoïden, die het aantal delingen sterk verminderen, terwijl verwijdering van de bijnieren daarentegen het aantal mitoses aanzienlijk verhoogt (Gould, 1996). Het is opmerkelijk dat de morfogenese van de gyrus dentatus bij knaagdieren het meest intens is tijdens de eerste twee weken van de postnatale ontwikkeling, tijdens de periode van afwezigheid van stressreacties tegen een achtergrond van een sterke afname van de productie en secretie van steroïde hormonen door de bijnierschors. Corticosteroïden remmen de migratie van granulecellen - nieuwe neuronen worden niet ingebed in de granulaire laag van de gyrus dentatus, maar blijven in de hilus. Aangenomen wordt dat de processen van de vorming van synaptische verbindingen gelijktijdig verstoord worden. De bescherming van cellen tegen dergelijke "steroïde-agressie" wordt bereikt door minimale expressie van mineralocorticoïde- en glucocorticoïdereceptoren op prolifererende granulecellen, niet alleen tijdens de ontwikkeling van de gyrus dentatus, maar ook bij volwassen dieren. Van alle neuronen in de hersenen zijn het echter de neuronen van de hippocampus die worden gekenmerkt door het hoogste gehalte aan glucocorticoïdereceptoren, wat het stresseffect op de hippocampus veroorzaakt. Psycho-emotionele stress en stressvolle situaties remmen de neurogenese, en chronische stress vermindert het vermogen van dieren om nieuwe vaardigheden te verwerven en te leren aanzienlijk. Een meer uitgesproken negatief effect van chronische stress op de neurogenese is begrijpelijk als we rekening houden met de overwegend inactieve toestand van neurale stamcellen. Bij het immobiliseren van drachtige ratten (voor knaagdieren een extreem sterke stressfactor) werd vastgesteld dat prenatale stress ook een afname van het aantal cellen in de gyrus dentatus veroorzaakt en de neurogenese aanzienlijk remt. Het is bekend dat glucocorticoïden een rol spelen in de pathogenese van depressieve toestanden, waarvan het morfologische equivalent bestaat uit remming van neurogenese, pathologische reorganisatie van neuronen en interneuronale verbindingen, en de dood van zenuwcellen. Aan de andere kant activeren antidepressieve chemotherapiemiddelen de vorming van nieuwe neuronen, wat het verband bevestigt tussen de processen van de vorming van nieuwe neuronen in de hippocampus en de ontwikkeling van depressie. Oestrogenen hebben een significant effect op neurogenese, waarvan de effecten tegengesteld zijn aan de werking van glucocorticosteroïden en bestaan uit het ondersteunen van de proliferatie en levensvatbaarheid van neurale voorlopercellen. Opgemerkt moet worden dat oestrogenen het leervermogen van dieren aanzienlijk verhogen. Sommige auteurs associëren cyclische veranderingen in het aantal granulecellen en hun overmatige aantal bij vrouwtjes met de invloed van oestrogenen.

Het is bekend dat neurogenese wordt gereguleerd door EGF, FGF en BDNF, maar de mechanismen van het effect van externe signalen op stamcellen, afkomstig van mitogenen en groeifactoren, zijn nog onvoldoende onderzocht. PDGF blijkt in vitro de neuronale richting van de differentiatie van voorlopercellen te handhaven, en ciliaire neurotrofe factor (CNTF), net als trijodothyronine, stimuleert de vorming van voornamelijk gliale elementen - astrocyten en oligodendrocyten. Hypofyse-adenylaatcyclase-activerend proteïne (PACAP) en vasoactief intestinaal peptide (VIP) activeren de proliferatie van neurale voorlopercellen, maar remmen tegelijkertijd de differentiatieprocessen van dochtercellen. Opioïden remmen, met name bij langdurige blootstelling, de neurogenese aanzienlijk. Opioïde receptoren zijn echter niet geïdentificeerd in stamcellen en neurale voorlopercellen van de gyrus dentatus (ze zijn aanwezig in differentiërende neuronen van de embryonale periode). Hierdoor kunnen we de directe effecten van opioïden niet beoordelen.

De behoeften van de praktische regeneratieve-plastische geneeskunde hebben onderzoekers gedwongen speciale aandacht te besteden aan de studie van pluri- en multipotentie van stamcellen. De implementatie van deze eigenschappen op het niveau van regionale stamcellen van een volwassen organisme zou in de toekomst de productie van het benodigde transplantatiemateriaal kunnen garanderen. Hierboven is aangetoond dat epigenetische stimulatie van neurale stamcellen het mogelijk maakt om prolifererende cellen te verkrijgen die al zijn gevormd volgens neurale fenotypes, waardoor hun aantal beperkt is. Door gebruik te maken van de totipotente eigenschappen van een embryonale stamcel, vindt proliferatie tot een voldoende aantal cellen eerder plaats dan neurale differentiatie, en de vermenigvuldigde cellen worden gemakkelijk omgezet in een neuraal fenotype. Om neurale stamcellen te verkrijgen, worden ES-cellen geïsoleerd uit de binnenste celmassa van de blastocyst en gekweekt in de verplichte aanwezigheid van LIF, waardoor hun totipotentie en het vermogen tot onbeperkte deling behouden blijven. Hierna wordt de neurale differentiatie van ES-cellen geïnduceerd met behulp van retinoïnezuur. Transplantatie van de resulterende neurale stamcellen in het door chinoline en 6-hydroxydopamine beschadigde striatum gaat gepaard met hun differentiatie tot dopaminerge en serotonerge neuronen. Na injectie in de ventrikels van de hersenen van rattenembryo's migreren de van ESC afkomstige neurale stamcellen naar verschillende delen van de ontvangende hersenen, waaronder de cortex, het striatum, het septum, de thalamus, de hypothalamus en het cerebellum. De cellen die in de ventrikelholte achterblijven, vormen epitheelstructuren die lijken op een neurale buis, evenals individuele eilandjes van niet-neuraal weefsel. In het hersenparenchym van het ontvangende embryo produceren de getransplanteerde cellen de drie belangrijkste celtypen van het zenuwstelsel. Sommige hebben langwerpige apicale dendrieten, piramidale cellichamen en basale axonen die in het corpus callosum projecteren. Astrocyten van donoroorsprong breiden hun uitlopers uit naar nabijgelegen haarvaten, en oligodendrocyten maken nauw contact met myelinemuffs en spelen een rol bij de vorming van myeline. Neurale voorlopercellen die in vitro uit ES-cellen worden verkregen, zijn dus in staat tot gerichte migratie en regionale differentiatie, passend bij signalen uit de micro-omgeving, waardoor veel gebieden in de zich ontwikkelende hersenen van neuronen en glia worden voorzien.

Sommige auteurs beschouwen de mogelijkheid van de- en transdifferentiatie van regionale stamcellen van een volwassen organisme. Indirecte bevestiging van celdedifferentiatie in kweek met uitbreiding van hun potentieel wordt geleverd door gegevens over de inplanting van neurale stamcellen van muizen in het rode beenmerg, gevolgd door de ontwikkeling van cellijnen daaruit, resulterend in functioneel actieve cellen in het perifere bloed. Bovendien leidde transplantatie van genetisch gelabelde (LacZ) neurosfeercellen, afkomstig uit de volwassen of embryonale hersenen, in de hersenen van bestraalde muizen met onderdrukte hematopoëse niet alleen tot de vorming van neurale derivaten uit stamcellen, maar ook tot de generatie van bloedcellen, wat wijst op de pluripotentie van neurale stamcellen, gerealiseerd buiten de hersenen. Een neurale stamcel is dus in staat om te differentiëren tot bloedcellen onder invloed van signalen uit de micro-omgeving van het beenmerg, met een voorlopige transformatie tot een hematopoëtische stamcel. Aan de andere kant werd bij transplantatie van hematopoëtische stamcellen uit het beenmerg in de hersenen hun differentiatie tot gliacellen en zenuwcellen vastgesteld onder invloed van de micro-omgeving van het hersenweefsel. Dientengevolge wordt het differentiatiepotentieel van neurale en hematopoëtische stamcellen niet beperkt door weefselspecificiteit. Met andere woorden, factoren van de lokale micro-omgeving, die verschillen van die welke kenmerkend zijn voor hersen- en beenmergweefsel, kunnen de richting van de differentiatie van deze cellen veranderen. Er werd aangetoond dat neurale stamcellen, ingebracht in het veneuze systeem van bestraalde muizen, populaties van myeloïde, lymfoïde en onrijpe hematopoëtische cellen in de milt en het beenmerg creëren. In vitro werd het effect van morfogenetische eiwitten (BMP's) uit het beenmerg op de overleving en differentiatie van neurale stamcellen vastgesteld, wat, net als in de vroege stadia van de embryogenese, hun ontwikkeling in neurale of gliale richtingen bepaalde. In neurale stamcelculturen van 16 dagen oude rattenembryo's induceren BMP's de vorming van neuronen en astroglia, terwijl in stamcelculturen afkomstig van perinatale hersenen alleen astrocyten worden gevormd. Bovendien onderdrukken BMP's de aanmaak van oligodendrocyten, die in vitro alleen verschijnen met de toevoeging van de BMP-antagonist noggin.

Transdifferentiatieprocessen zijn soort-onafhankelijk: hematopoëtische stamcellen uit menselijk beenmerg, getransplanteerd in het striatum van volwassen ratten, migreren naar de witte stof van de capsula externa, de ipsi- en contralaterale neocortex, waar ze astrocytachtige celelementen vormen (Azizi et al., 1998). Wanneer beenmergstamcellen allotransplantaat zijn in het laterale ventrikel van pasgeboren muizen, kan de migratie van hematopoëtische stamcellen worden herleid tot de structuren van de voorhersenen en de kleine hersenen. In het striatum en de moleculaire laag van de hippocampus worden de gemigreerde cellen getransformeerd tot astrocyten, en in de bulbus olfactorius, de binnenste granulacellaag van de kleine hersenen en de reticulaire formatie van de hersenstam vormen ze neuronachtige cellen die positief reageren op neurofilamenten. Na intraveneuze toediening van hematopoëtische cellen aan volwassen muizen werden GFP-gemerkte micro- en astrocyten gedetecteerd in de neocortex, thalamus, hersenstam en kleine hersenen.

Bovendien kunnen mesenchymale stamcellen uit het beenmerg, die aanleiding geven tot allerlei soorten bindweefselcellen, onder bepaalde omstandigheden ook neuronale transdifferentiatie ondergaan (herinner u dat de embryonale bron van mesenchym neurale lijstcellen zijn). Het is aangetoond dat stromacellen uit menselijk en muizenbeenmerg, in vitro gekweekt in aanwezigheid van EGF of BDNF, de merker van neurale voorlopercellen nestine tot expressie brengen, en de toevoeging van verschillende combinaties van groeifactoren leidt tot de vorming van cellen met merkers van gliacellen (GFAP) en neuronen (nucleair eiwit, NeuN). Gelabelde syngenetische mesenchymale stamcellen die getransplanteerd worden in het laterale ventrikel van de hersenen van pasgeboren muizen, migreren en lokaliseren in de voorhersenen en het cerebellum zonder de cytoarchitectuur van de ontvangende hersenen te verstoren. Mesenchymale stamcellen uit het beenmerg differentiëren tot volwassen astrocyten in het striatum en de moleculaire laag van de hippocampus en bevolken de bulbus olfactorius, de granulaire lagen van de kleine hersenen en de reticulaire formatie, waar ze transformeren tot neuronen. Menselijke mesenchymale stamcellen uit het beenmerg kunnen in vitro differentiëren tot macroglia en na transplantatie integreren in de hersenstructuren van ratten. Directe transplantatie van mesenchymale stamcellen uit het beenmerg in de hippocampus van volwassen ratten gaat eveneens gepaard met migratie naar het hersenparenchym en neurogliale differentiatie.

Er wordt aangenomen dat transplantatie van beenmergstamcellen de mogelijkheden voor celtherapie bij aandoeningen van het centrale zenuwstelsel (CZS) die gekenmerkt worden door overmatige pathologische afsterving van neuronen, kan vergroten. Er moet echter worden opgemerkt dat niet alle onderzoekers het feit van wederzijdse transformatie van neurale en hematopoëtische stamcellen erkennen, met name in vivo. Dit komt wederom door het ontbreken van een betrouwbare marker voor het beoordelen van hun transdifferentiatie en verdere ontwikkeling.

Stamceltransplantatie opent nieuwe perspectieven voor cellulaire gentherapie bij erfelijke neurologische aandoeningen. Genetische modificatie van neurale stamcellen omvat de insertie van genetische regulatieconstructen, waarvan de producten in de automatische regulatiemodus interageren met celcycluseiwitten. Transductie van dergelijke genen naar embryonale progenitorcellen wordt gebruikt om neurale stamcellen te vermenigvuldigen. De meeste genetisch gemodificeerde celklonen gedragen zich als stabiele cellijnen en vertonen geen tekenen van transformatie in vivo of in vitro, maar hebben een uitgesproken vermogen tot contactremming van proliferatie. Na transplantatie worden de vermenigvuldigde getransfecteerde cellen geïntegreerd in het ontvangende weefsel zonder de cytoarchitectuur te verstoren en zonder tumortransformatie te ondergaan. Donorneurale stamcellen vervormen de integratiezone niet en concurreren gelijkmatig om ruimte met de gastheerprogenitorcellen. Op de 2e-3e dag neemt de delingsintensiteit van de getransfecteerde cellen echter sterk af, wat overeenkomt met contactremming van hun proliferatie in vitro. Embryo-ontvangers van neurale stamceltransfectanten vertonen geen afwijkingen in de ontwikkeling van het centrale zenuwstelsel; alle hersengebieden die in contact komen met het transplantaat ontwikkelen zich normaal. Na transplantatie migreren klonen van neurale stamcellen snel vanuit de injectiezone en gaan vaak verder dan de corresponderende embryonale zones langs de rostrale tractus, waarbij ze adequaat integreren met andere hersengebieden. De integratie van genetisch gemodificeerde klonen en getransfecteerde cellijnen van neurale stamcellen in de hersenen van het gastheerorganisme is niet alleen kenmerkend voor de embryonale periode: deze cellen worden geïmplanteerd in talrijke gebieden van het centrale zenuwstelsel van de foetus, pasgeborene, volwassene en zelfs ouder wordende ontvanger en vertonen het vermogen tot adequate integratie en differentiatie. Met name na transplantatie in de ventriculaire holte van de hersenen migreren getransfecteerde cellen zonder de bloed-hersenbarrière te beschadigen en worden ze integrale functionele cellulaire componenten van het hersenweefsel. Donorneuronen vormen geschikte synapsen en brengen specifieke ionkanalen tot expressie. Als de integriteit van de bloed-hersenbarrière behouden blijft, breiden astroglia, een derivaat van transfectante neurale stamcellen, hun uitlopers uit naar de bloedvaten in de hersenen. Daarnaast brengen van donoren afkomstige oligodendrocyten het myeline-basisproteïne tot expressie en myeliniseren ze neuronale uitlopers.

Daarnaast worden neurale stamcellen getransfecteerd voor gebruik als cellulaire vectoren. Dergelijke vectorgenetische constructen zorgen voor in vivo stabiele expressie van vreemde genen die betrokken zijn bij de ontwikkeling van het zenuwstelsel, of worden gebruikt om bestaande genetische defecten te corrigeren, aangezien de producten van deze genen in staat zijn om diverse biochemische afwijkingen van het centrale zenuwstelsel te compenseren. De hoge migratieactiviteit van getransfecteerde stamcellen en adequate implantatie in de kiemzones van verschillende delen van de zich ontwikkelende hersenen laten ons hopen op volledig herstel van de erfelijke deficiëntie van cellulaire enzymen. Bij het modelleren van het ataxia-telangiectasiasyndroom (mutante muizenlijnen pg en pcd) verdwijnen Purkinjecellen uit het cerebellum van proefdieren tijdens de eerste weken van de postnatale ontwikkeling. Het is aangetoond dat de introductie van neurale stamcellen in de hersenen van dergelijke dieren gepaard gaat met hun differentiatie tot Purkinjecellen en granulaire neuronen. Bij pcd-mutanten worden bewegingscoördinatiestoornissen gedeeltelijk gecorrigeerd en neemt de tremorintensiteit af. Vergelijkbare resultaten werden verkregen door transplantatie van gekloonde menselijke neurale stamcellen in primaten, waarbij Purkinje-celdegeneratie werd geïnduceerd met behulp van onconase. Na transplantatie werden donorneurale stamcellen aangetroffen in de granulaire, moleculaire en Purkinje-cellagen van het cerebellaire parenchym. Genetische modificatie van neurale voorlopercellen kan daarom zorgen voor een stabiele, gecommitteerde modificatie van het fenotype die bestand is tegen externe invloeden. Dit is met name belangrijk bij pathologische processen die gepaard gaan met de ontwikkeling van factoren bij de ontvanger die de overleving en differentiatie van donorcellen verhinderen (bijvoorbeeld tijdens immuunagressie).

Mucopolysaccharidose type VII bij mensen wordt gekenmerkt door neurodegeneratie en progressieve verstandelijke beperking, die bij muizen wordt gemodelleerd door een deletiemutatie in het bèta-glucuronidasegen. Na transplantatie van getransfecteerde neurale stamcellen die bèta-glucuronidase afscheiden in de hersenventrikels van pasgeboren, defectieve ontvangermuizen, worden de donorcellen eerst in de terminale zone aangetroffen en vervolgens verspreid door het hersenparenchym, waardoor de integriteit van lysosomen in de hersenen van mutante muizen stabiel wordt gecorrigeerd. In een model voor de ziekte van Tay-Sachs zorgen retrovirus-getransduceerde neurale stamcellen, wanneer ze in utero worden toegediend aan muizenfoetussen en getransplanteerd in pasgeboren muizen, voor efficiënte expressie van de bèta-subeenheid van bèta-hexosaminidase bij ontvangers met een mutatie die leidt tot pathologische accumulatie van bèta-2-ganglioside.

Een andere richting binnen regeneratieve geneeskunde is het stimuleren van het proliferatieve en differentiërende potentieel van de eigen neurale stamcellen van de patiënt. Neurale stamcellen scheiden met name NT-3 uit tijdens hemisectie van het ruggenmerg en hersenasfyxie bij ratten, en brengen NGF en BDNF tot expressie in het septum en de basale ganglia, tyrosinehydroxylasen in het striatum, evenals reelin in het cerebellum en myeline-basisch eiwit in de hersenen.

De stimulatie van neurogenese krijgt echter duidelijk te weinig aandacht. Enkele studies suggereren dat de functionele belasting van de zenuwcentra die verantwoordelijk zijn voor het onderscheiden van geuren, zich weerspiegelt in de vorming van nieuwe neuronen. Bij transgene muizen met een tekort aan neuronale adhesiemoleculen ging een afname van de intensiteit van de neurogenese en een afname van het aantal neuronen dat naar de bulbus olfactorius migreerde gepaard met een aantasting van het vermogen om geuren te onderscheiden, hoewel de drempelwaarde voor geurperceptie en het kortetermijngeheugen niet werden aangetast. De functionele toestand van de cellen van de gyrus dentatus speelt een belangrijke rol bij de regulatie van de neurogenese: een verzwakking van het effect van glutamaat op granulecellen na destructie van de entorinale cortex bevordert de proliferatie en differentiatie van neuronen, en stimulatie van de vezels van de perforante route (de belangrijkste afferente input naar de hippocampus) veroorzaakt remming van de neurogenese. NMDA-receptorantagonisten activeren de processen van de vorming van nieuwe neuronen, terwijl agonisten daarentegen de intensiteit van neurogenese verminderen, wat in feite lijkt op de werking van glucocorticosteroïden. Tegenstrijdige onderzoeksresultaten worden in de literatuur gevonden: informatie over het experimenteel bewezen remmende effect van de exciterende neurotransmitter glutamaat op neurogenese is inconsistent met gegevens over de stimulatie van de proliferatie van progenitorcellen en het ontstaan van nieuwe neuronen met een toename van aanvalsactiviteit in de hippocampus van dieren met experimentele caïne- en pilocarpinemodellen van epilepsie. Tegelijkertijd neemt in het traditionele model van epilepsie, veroorzaakt door meervoudige subthresholdstimulatie van een bepaald hersengebied (kindling) en gekenmerkt door minder uitgesproken neurondood, de intensiteit van neurogenese pas toe in de late fase van kindling, wanneer beschadiging en dood van neuronen in de hippocampus worden waargenomen. Het is aangetoond dat bij epilepsie aanvalsactiviteit de neurogenese stimuleert met abnormale lokalisatie van nieuwe granule-neuronen, waarvan er vele niet alleen in de gyrus dentatus maar ook in de hilus voorkomen. Deze neuronen zijn van groot belang bij de ontwikkeling van mosvezels, omdat hun axonen normaal gesproken geen omgekeerde collateralen vormen die talrijke synapsen vormen met aangrenzende granule-cellen.

Het gebruik van regionale neurale stamcellen opent nieuwe perspectieven voor de toepassing van celtransplantatie bij de behandeling van metabole en genetische neurodegeneratieve aandoeningen, demyeliniserende aandoeningen en posttraumatische aandoeningen van het centrale zenuwstelsel. Voordat een vervangende celtransplantatie volgens een van de methoden wordt uitgevoerd, wordt het vereiste type neurale stamcellen ex vivo geselecteerd en geëxpandeerd, met als doel deze vervolgens direct in het beschadigde hersengebied te introduceren. Het therapeutische effect is in dit geval te danken aan de vervanging van beschadigde cellen of de lokale afgifte van groeifactoren en cytokinen. Deze methode van regeneratief-plastische therapie vereist de transplantatie van een voldoende groot aantal cellen met vooraf bepaalde functionele kenmerken.

Verder onderzoek naar de moleculaire kenmerken en het regeneratief-plastische potentieel van volwassen hersenstamcellen, evenals het vermogen van regionale stamcellen van verschillende weefseloorsprong om te transdifferentiëren, moet eveneens als relevant worden beschouwd. Screening van antigenen van hematopoëtische stamcellen uit het beenmerg is momenteel al uitgevoerd, met de bepaling van een markercombinatie van cellen die in staat zijn te transdifferentiëren tot neurale stamcelprogenitorcellen (CD 133+, 5E12+, CD34-, CD45-, CD24). Er zijn cellen verkregen die in vitro neurosferen vormen en neuronen vormen wanneer ze getransplanteerd worden in de hersenen van pasgeboren immunodeficiënte muizen. Van belang voor cellulaire xenotransplantatie zijn de resultaten van studies naar de mogelijkheid van kruistransplantatie van stamcellen bij individuen van evolutionair verre taxa. De resultaten van de implantatie van neurale stamcellen in het hersentumorgebied blijven onbegrijpelijk: getransplanteerde cellen migreren actief door het tumorvolume zonder de grenzen ervan te overschrijden, en wanneer cellen in het intacte deel van de hersenen worden ingebracht, wordt hun actieve migratie naar de tumor waargenomen. De vraag naar de biologische betekenis van deze migratie blijft onbeantwoord.

Opgemerkt dient te worden dat succesvolle transplantatie van neurale stamcellen, evenals van andere neurale voorlopercellen verkregen uit ES-cellen, alleen mogelijk is met behulp van zeer zuivere neurale voorlopercellen, aangezien ongedifferentieerde embryonale stamcellen onvermijdelijk transformeren tot teratomen en teratocarcinomen bij transplantatie naar een volwassen immunocompetente ontvanger. Zelfs een minimale hoeveelheid slecht gedifferentieerde cellen in de donorcelsuspensie verhoogt de tumorigeniciteit van het transplantaat sterk en verhoogt het risico op tumorontwikkeling of de vorming van niet-neuraal weefsel onaanvaardbaar. Het verkrijgen van homogene populaties neurale voorlopercellen is mogelijk door cellen die ontstaan in bepaalde stadia van de normale embryogenese te gebruiken als alternatieve bron van donorweefsel. Een andere aanpak omvat het zorgvuldig elimineren van ongewenste celpopulaties door middel van lineage-specifieke selectie. Het gebruik van ES-cellen voor neurotransplantatie na onvoldoende blootstelling in vitro aan groeifactoren is eveneens gevaarlijk. In dit geval kan een falen van het neurale differentiatieprogramma met de vorming van structuren die inherent zijn aan de neurale buis niet worden uitgesloten.

Tegenwoordig is het overduidelijk dat neurale stamcellen tropisme vertonen voor pathologisch veranderde gebieden van het centrale zenuwstelsel en een uitgesproken regeneratief-plastisch effect hebben. De micro-omgeving ter plaatse van celdood in zenuwweefsel modelleert de richting van differentiatie van getransplanteerde cellen en vult zo het tekort aan specifieke neurale elementen binnen de zone van CZS-beschadiging aan. Bij sommige neurodegeneratieve processen ontstaan neurogene signalen voor de recapitulatie van neurogenese, en neurale stamcellen van de volwassen hersenen kunnen reageren op deze leerzame informatie. Talrijke experimentele gegevens illustreren het therapeutische potentieel van neurale stamcellen. Intracisternale toediening van een kloon van neurale stamcellen aan dieren met ligatuur van de arteria cerebri media (een model voor ischemische beroerte) helpt de oppervlakte en het volume van het destructief veranderde hersengebied te verkleinen, met name in het geval van transplantatie van neurale stamcellen samen met FGF2. Immunocytochemisch wordt migratie van donorcellen naar de ischemische zone waargenomen, gevolgd door hun daaropvolgende integratie met intacte hersencellen van de ontvanger. Transplantatie van onrijpe cellen van de muizenneuro-epitheliale lijn MHP36 in de hersenen van ratten met een experimentele beroerte verbetert de sensorimotorische functie, en de introductie van deze cellen in de hersenventrikels verbetert de cognitieve functie. Transplantatie van neuraal gepreformeerde hematopoëtische cellen uit humaan beenmerg naar ratten elimineert de disfunctie van de hersenschors veroorzaakt door ischemische schade. In dit geval migreren xenogene neurale voorlopercellen van de injectieplaats naar de zone van destructieve veranderingen in hersenweefsel. Intracraniële transplantatie van homologe beenmergcellen bij traumatische schade aan de hersenschors bij ratten leidt tot gedeeltelijk herstel van de motorische functie. Donorcellen hechten zich vast, prolifereren, ondergaan neurale differentiatie tot neuronen en astrocyten en migreren naar de laesie. Bij injectie in het striatum van volwassen ratten met een experimentele beroerte vervangen gekloonde humane neurale stamcellen beschadigde CZS-cellen en herstellen ze gedeeltelijk de verminderde hersenfunctie.

Menselijke neurale stamcellen worden voornamelijk geïsoleerd uit het embryonale telencephalon, dat zich veel later ontwikkelt dan meer caudaal gelegen delen van de zenuwstam. De mogelijkheid om neurale stamcellen te isoleren uit het ruggenmerg van een menselijke foetus van 43-137 dagen oud is aangetoond, aangezien deze cellen in aanwezigheid van EGF en FGF2 neurosferen vormen en in de vroege stadia multipotentie vertonen, waarbij ze differentiëren tot neuronen en astrocyten. Langdurige kweek van neurale voorlopercellen (meer dan 1 jaar) ontneemt ze echter hun multipotentie - dergelijke cellen kunnen alleen differentiëren tot astrocyten, d.w.z. ze worden unipotent. Regionale neurale stamcellen kunnen worden verkregen als gevolg van partiële bulbectomie en, na reproductie in kweek in aanwezigheid van LIF, getransplanteerd naar dezelfde patiënt met neurodegeneratieve veranderingen in andere delen van het centrale zenuwstelsel. In de kliniek werd vervangende celtherapie met neurale stamcellen voor het eerst toegepast voor de behandeling van patiënten met een beroerte gepaard gaande met schade aan de basale ganglia van de hersenen. Als gevolg van de transplantatie van donorcellen werd bij de meeste patiënten een verbetering in de klinische toestand opgemerkt.

Sommige auteurs zijn van mening dat het vermogen van neurale stamcellen om zich te hechten, te migreren en te integreren in verschillende delen van zenuwweefsel bij schade aan het CZS onbegrensde mogelijkheden biedt voor celtherapie van niet alleen lokale, maar ook uitgebreide (beroerte of asfyxie), multifocale (multipele sclerose) en zelfs globale (de meeste erfelijke stofwisselingsziekten of neurodegeneratieve dementieën) pathologische processen. Wanneer gekloonde neurale stamcellen van muizen en mensen worden getransplanteerd in ontvangende dieren (respectievelijk muizen en primaten) met degeneratie van dopaminerge neuronen in het mesostriatale systeem, geïnduceerd door de introductie van methylfenyltetrapyridine (model voor de ziekte van Parkinson) 8 maanden vóór de transplantatie, integreren donorneurale stamcellen in het CZS van de ontvanger. Een maand later zijn de getransplanteerde cellen bilateraal gelokaliseerd langs de middenhersenen. Sommige van de resulterende neuronen van donoroorsprong brengen tyrosinehydrolase tot expressie bij afwezigheid van tekenen van een immuunreactie op het transplantaat. Bij ratten die 6-hydroxydopamine (een ander experimenteel model voor de ziekte van Parkinson) toegediend kregen, werd de adaptatie van getransplanteerde cellen aan de micro-omgeving in de hersenen van de gastheer bepaald door de kweekomstandigheden van neurale stamcellen vóór hun transplantatie. Neurale stamcellen, die in vitro snel prolifereerden onder invloed van EGF, compenseerden het tekort aan dopaminerge neuronen in het beschadigde striatum effectiever dan cellen uit 28 dagen durende kweken. De auteurs denken dat dit te wijten is aan het verlies van het vermogen om de corresponderende differentiatiesignalen waar te nemen tijdens het celdelingsproces van neurale stamcellen in vitro.

In sommige studies werd geprobeerd de effectiviteit van de impact op de reïnnervatieprocessen van het beschadigde striatum te vergroten door embryonale striatumcellen in dit gebied te transplanteren als bron van neurotrofe factoren, met gelijktijdige transplantatie van dopaminerge neuronen van het ventrale mesencephalon. De effectiviteit van neurotransplantatie bleek grotendeels af te hangen van de methode voor het inbrengen van embryonaal zenuwweefsel. Studies naar de transplantatie van embryonale zenuwweefselpreparaten in het ventriculaire systeem van de hersenen (om beschadiging van het striatumparenchym te voorkomen) leverden informatie op over hun positieve effect op het motorisch defect bij parkinsonisme.

In andere studies hebben experimentele observaties echter aangetoond dat transplantatie van embryonale zenuwweefselpreparaten van het ventrale mesencephalon, die dopaminerge neuronen bevatten, naar het cerebrale ventrikel, evenals transplantatie van GABA-erge embryonale zenuwelementen naar het striatum van ratten met hemiparkinsonisme, het herstel van de verstoorde functies van het dopaminerge systeem niet bevordert. Integendeel, immunocytochemische analyse bevestigde de gegevens over de lage overlevingskans van dopaminerge neuronen van het ventrale mesencephalon, getransplanteerd naar het striatum van ratten. Het therapeutische effect van intraventriculaire transplantatie van embryonaal zenuwweefsel van het ventrale mesencephalon werd alleen gerealiseerd onder de voorwaarde van gelijktijdige implantatie van een preparaat van embryonale striatale cellen in het gedenerveerde striatum. De auteurs zijn van mening dat het mechanisme van dit effect verband houdt met het positieve trofische effect van GABA-erge elementen van het embryonale striatum op de specifieke dopaminerge activiteit van intraventriculaire ventrale mesencefalontransplantaties. Een uitgesproken gliale reactie in de transplantaten ging gepaard met een lichte regressie van de apomorfinetestparameters. Dit laatste correleerde op zijn beurt met het GFAP-gehalte in het bloedserum, wat direct wees op een schending van de permeabiliteit van de bloed-hersenbarrière. Op basis van deze gegevens concludeerden de auteurs dat het GFAP-gehalte in het bloedserum kan worden gebruikt als een adequaat criterium voor het beoordelen van de functionele status van het transplantaat, en dat een verhoogde permeabiliteit van de bloed-hersenbarrière voor neurospecifieke antigenen zoals GFAP een pathogenetische schakel is in de ontwikkeling van transplantaatfalen als gevolg van auto-immuunschade aan het zenuwweefsel van de ontvanger.

Vanuit het perspectief van andere onderzoekers is de inplanting en integratie van neurale stamcellen na transplantatie stabiel en levenslang, aangezien donorcellen minstens twee jaar na de transplantatie in de ontvangers aanwezig blijven, zonder een significante afname van hun aantal. Pogingen om dit te verklaren door het feit dat neurale stamcellen in een ongedifferentieerde toestand geen MHC-klasse I- en II-moleculen tot expressie brengen in een mate die voldoende is om een immuunafstotingsreactie te induceren, kunnen alleen als waar worden beschouwd met betrekking tot laaggedifferentieerde neurale voorlopercellen. Niet alle neurale stamcellen in de hersenen van de ontvanger worden echter in een onrijpe, inactieve toestand bewaard. De meeste ondergaan een differentiatie, waarbij MHC-moleculen volledig tot expressie komen.

Met name de onvoldoende efficiëntie van het gebruik van intrastriatale transplantatie van embryonale ventrale mesencefalonpreparaten met dopaminerge neuronen voor de behandeling van experimenteel parkinsonisme hangt samen met de lage overlevingskans van getransplanteerde dopaminerge neuronen (slechts 5-20%), die wordt veroorzaakt door reactieve gliose die gepaard gaat met lokaal trauma van het hersenparenchym tijdens de transplantatie. Het is bekend dat lokaal trauma van het hersenparenchym en gelijktijdige gliose leiden tot verstoring van de integriteit van de bloed-hersenbarrière, met het vrijkomen van antigenen van zenuwweefsel, met name OCAR en neuronspecifiek antigeen, in het perifere bloed. De aanwezigheid van deze antigenen in het bloed kan leiden tot de productie van specifieke cytotoxische antilichamen tegen deze antigenen en de ontwikkeling van auto-immuunagressie.

V. Tsymbalyuk en co-auteurs (2001) melden dat de traditionele visie, die stelt dat het centrale zenuwstelsel een immunologisch bevoorrechte zone is, geïsoleerd van het immuunsysteem door de bloed-hersenbarrière, nog steeds standhoudt. In hun literatuuroverzicht citeren de auteurs een aantal werken die erop wijzen dat dit standpunt niet volledig overeenkomt met de essentie van immuunprocessen in de hersenen van zoogdieren. Het is vastgesteld dat gelabelde stoffen die in het hersenparenchym worden ingebracht, diepe cervicale lymfeklieren kunnen bereiken, en na intracerebrale injectie van antigenen worden specifieke antilichamen in het lichaam gevormd. Cellen van de cervicale lymfeklieren reageren op dergelijke antigenen door proliferatie, beginnend op de vijfde dag na de injectie. De vorming van specifieke antilichamen is ook aangetoond tijdens huidtransplantatie in het hersenparenchym. De auteurs van het overzicht schetsen verschillende hypothetische routes voor antigeentransport van de hersenen naar het lymfestelsel. Een daarvan is de overgang van antigenen van de perivasculaire ruimte naar de subarachnoïdale ruimte. Aangenomen wordt dat de perivasculaire ruimten langs de grote bloedvaten van de hersenen equivalent zijn aan het lymfestelsel in de hersenen. De tweede route loopt langs de witte vezels – door het zeefbeen naar de lymfevaten van het neusslijmvlies. Daarnaast bevindt zich in de dura mater een uitgebreid netwerk van lymfevaten. De ondoordringbaarheid van de bloed-hersenbarrière voor lymfocyten is ook relatief. Het is bewezen dat geactiveerde lymfocyten in staat zijn enzymen te produceren die de permeabiliteit van de structuren van het "immuunfilter" van de hersenen beïnvloeden. Ter hoogte van de postcapillaire venulen dringen geactiveerde T-helpers door de intacte bloed-hersenbarrière. De stelling over de afwezigheid van cellen in de hersenen die antigenen vertegenwoordigen, houdt geen stand. Momenteel is de mogelijkheid om antigenen in het CZS te vertegenwoordigen door ten minste drie soorten cellen overtuigend bewezen. Ten eerste zijn dit dendritische cellen afkomstig uit het beenmerg die in de hersenen gelokaliseerd zijn langs grote bloedvaten en in de witte stof. Ten tweede kunnen antigenen zich presenteren aan endotheelcellen van hersenbloedvaten, en in combinatie met MHC-antigenen ondersteunen ze de klonale groei van T-cellen die specifiek zijn voor deze antigenen. Ten derde fungeren micro- en astrogliacellen als antigeenpresenterende agentia. Astrocyten nemen deel aan de vorming van de immuunrespons in het centrale zenuwstelsel, verwerven de eigenschappen van een immuuneffectorcel en brengen een aantal antigenen, cytokinen en immunomodulatoren tot expressie. Wanneer ze worden geïncubeerd met y-interferon (y-INF), brengen astrogliacellen in vitro MHC-klasse I- en II-antigenen tot expressie, en gestimuleerde astrocyten zijn in staat tot antigeenpresentatie en het handhaven van de klonale proliferatie van lymfocyten.

Hersenweefseltrauma, postoperatieve ontsteking, oedeem en fibrineafzettingen bij embryonale zenuwweefseltransplantatie creëren de voorwaarden voor verhoogde permeabiliteit van de bloed-hersenbarrière met verminderde autotolerantie, sensibilisatie en activering van CD3+CD4+-lymfocyten. Presentatie van auto- en alloantigenen wordt uitgevoerd door astrocyten en microgliacellen die reageren op y-INF door de expressie van MHC-moleculen, ICAM-1, LFA-I, LFA-3, costimulerende moleculen B7-1 (CD80) en B7-2 (CD86), en secretie van IL-Ia, IL-ip en y-INF.

Bijgevolg kan de langere overleving van embryonaal zenuwweefsel na intracerebrale transplantatie dan na perifere toediening nauwelijks in verband worden gebracht met de afwezigheid van initiatie van transplantaatimmuniteit. Bovendien spelen monocyten, geactiveerde lymfocyten (cytotoxische CD3+CD8+ en T-helpercellen) en de cytokinen die ze produceren, evenals antilichamen tegen antigenen van perifeer transplantaat van embryonaal zenuwweefsel een belangrijke rol in het afstotingsproces. Een lage expressie van MHC-moleculen in embryonaal zenuwweefsel is van groot belang bij het creëren van omstandigheden voor langere resistentie van neurotransplantaten tegen immuunprocessen van T-cellen. Dit is de reden waarom in het experiment immuunontsteking na transplantatie van embryonaal zenuwweefsel in de hersenen zich langzamer ontwikkelt dan na huidtransplantatie. Desondanks wordt na 6 maanden volledige vernietiging van individuele transplantaten van zenuwweefsel waargenomen. In dit geval zijn T-lymfocyten die worden geremd door MHC-klasse II-antigenen voornamelijk gelokaliseerd in de transplantatiezone (Nicholas et al., 1988). Experimenteel is vastgesteld dat tijdens xenologische neurotransplantatie depletie van T-helpers (L3T4+), maar niet van cytotoxische T-lymfocyten (Lyt-2), de overleving van zenuwweefsel van ratten in de hersenen van ontvangende muizen verlengt. Afstoting van het neurotransplantaat gaat gepaard met infiltratie door gastheermacrofagen en T-lymfocyten. Bijgevolg fungeren gastheermacrofagen en geactiveerde microgliacellen in situ als antigeenpresenterende immuunstimulerende cellen, en versterkt verhoogde expressie van donor-MHC-klasse I-antigenen de killeractiviteit van ontvangende cytotoxische T-lymfocyten.

Het heeft geen zin om de talrijke speculatieve pogingen te analyseren om de afstoting van neurotransplantaten te verklaren door de reactie van het immuunsysteem van de ontvanger op de endotheelcellen of gliacellen van de donor, aangezien zelfs zuivere lijnen van neurale voorlopercellen onderhevig zijn aan immuunaanvallen. Het is opmerkelijk dat de expressie van Fas-liganden door hersencellen die apoptosereceptoren (Fas-moleculen) binden op T-lymfocyten die de hersenen infiltreren en hun apoptose induceren, een belangrijke rol speelt in de mechanismen van langere transplantaatoverleving in het centrale zenuwstelsel (CZS), een typisch beschermingsmechanisme van transbarrière auto-immunogene weefsels.

Zoals V. Tsymbalyuk en co-auteurs (2001) terecht opmerken, wordt transplantatie van embryonaal zenuwweefsel gekenmerkt door de ontwikkeling van ontstekingen met deelname van cellen die gevoelig zijn voor hersenantigenen en geactiveerde cellen, antilichamen, en ook als gevolg van de lokale productie van cytokinen. Een belangrijke rol hierbij speelt de reeds bestaande sensibilisatie van het lichaam voor hersenantigenen, die optreedt tijdens de ontwikkeling van CZS-ziekten en gericht kan zijn op transplantaatantigenen. Daarom wordt de echt langdurige overleving van histo-incompatibele neurotransplantaten alleen bereikt door het immuunsysteem te onderdrukken met ciclosporine A of door monoklonale antilichamen toe te dienen aan de CD4+-lymfocyten van de ontvanger.

Veel problemen op het gebied van neurotransplantatie blijven dus onopgelost, waaronder de problemen die verband houden met de immunologische compatibiliteit van weefsels. Deze kunnen alleen worden opgelost door gericht fundamenteel en klinisch onderzoek.