帕金森病（PD）患者黑质（SN）内自体周围神经组织（PNT）移植物的长期存活：移植后7–9年的组织学与免疫组化初步观察

《Cell Transplantation》：Long-term survival of autologous peripheral nerve fascicles transplanted into the substantia nigra of participants with Parkinson disease: Preliminary observations

　　

帕金森病（Parkinson disease，PD）的细胞移植疗法需要确认移植组织能够耐受病变脑的退行性环境。移植入黑质（substantia nigra，SN）的自体周围神经组织（autologous peripheral nerve tissue，PNT）移植物已在正在进行的临床项目中被研究，但PNT移植物在人中枢神经系统（central nervous system，CNS）中长期存活后的特征分析仍有限。研究人员呈现来自两名参与者尸检组织中PNT移植物的组织学和免疫组化（immunohistochemistry，IHC）分析，这两名参与者在移植后分别存活7年11个月和9年2个月。移植物持续作为结构有组织的组织存在，具有保留的神经束结构、由汇聚的胶质纤维酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）阴性和I型胶原α1链（collagen type I alpha 1 chain，COL1A1）阳性分界所定义的区室化边界，并且细胞密度与na?ve腓肠神经相当。移植物内免疫细胞存在有限（4–7%），并集中于移植物-宿主界面。移植物内鉴定到血管网络，包括血小板内皮细胞黏附分子-1（platelet endothelial cell adhesion molecule-1，PECAM-1/CD31）阳性毛细血管和平滑肌肌动蛋白（smooth muscle actin，SMA）阳性小动脉。移植组织维持周围神经系统（peripheral nervous system，PNS）身份，在移植物内检测到施万细胞标志物p75^NTR（神经生长因子受体p75^NTR）、S100B（S100钙结合蛋白B）和MPZ（髓鞘蛋白零，myelin protein zero），与周围实质中的MBP（髓鞘碱性蛋白，myelin basic protein）表达形成对比。移植物内酪氨酸羟化酶（tyrosine hydroxylase，TH）阳性突起与MPZ免疫反应性空间相关，支持移植施万细胞与符合多巴胺能来源的儿茶酚胺能突起之间的相互作用。这些发现提供组织学证据，表明自体PNT移植物在帕金森病SN中延长存活后，持续作为有组织、细胞存活的移植组织，并维持PNS身份。

研究背景：帕金森病（Parkinson disease，PD）的核心运动症状主要由黑质致密部（substantia nigra pars compacta，SNpc）多巴胺能（dopaminergic，DA）神经元进行性丢失及黑质纹状体通路DA信号恶化驱动，现有左旋多巴和多巴胺激动剂等药物不能阻止或减轻该过程。移植策略旨在替代丢失的DA神经传递或为存活神经元提供神经营养支持，但同种异体组织或细胞存在免疫识别与排斥，需长期免疫抑制；胎儿腹侧中脑组织移植虽显示DA神经元可存活并再支配纹状体，但移植物存活变异、临床结局不一致、移植诱导运动障碍及宿主向移植物传播路易体病理等问题限制了应用；胚胎或诱导多能干细胞来源DA前体细胞可扩展，但临床前研究记录移植后数月内大量早期细胞丢失，且同种异体来源仍面临免疫挑战。自体周围神经组织（autologous peripheral nerve tissue，PNT）移植利用周围神经系统（peripheral nervous system，PNS）的再生能力，在深部脑刺激（deep brain stimulation，DBS）手术中采集腓肠神经束并立体定向植入SN，将驻留修复细胞群置于黑质变性同源位点，可能为脆弱DA神经元提供营养、抗炎和抗凋亡支持。该临床项目已移植超过90名参与者，显示安全性和耐受性，并有较早尸检时间点的初步组织学特征，但PNT移植物在人脑内长期生物学命运尚未被全面表征。研究人员利用两名移植后存活超过7年的临床试验参与者尸检脑组织，分析自体PNT移植物在人类CNS中长期存活后的组织学与免疫组化特征。研究结论表明，自体PNT移植物在帕金森病SN中延长存活后仍为有组织、细胞存活并维持PNS身份的移植组织。

关键技术与方法：研究基于正在进行的临床试验NCT02369003中接受DBS手术并同期自体PNT移植的PD参与者；样本来自University of Kentucky批准的2例尸检脑组织（PD1、PD2），分别于移植后9年2个月和7年11个月死亡，死后间隔分别为49 h和47 h。技术包括苏木精-伊红（hematoxylin and eosin，H&E）染色、显色IHC、多重免疫荧光（immunofluorescence，IF）、高plex空间IF（COMET?）和定量图像分析，检测GFAP、离子钙结合衔接分子1（ionized calcium-binding adaptor molecule 1，IBA1）、p75^NTR、TH、CD31、SMA、COL1A1、MPZ、MBP、S100B及DAPI等，评估移植物定位、结构、免疫、血管、PNS身份与宿主TH过程。

研究结果：
1. PNT移植物在SN内的解剖定位：通过中脑H&E全切片和放大观察，移植物位于SN内并具有独特神经束形态，邻近含神经黑色素的DA神经元，移植物边缘与最近含神经黑色素DA神经元距离可近至50 μm，PD2有两个相邻同侧移植物PD2a和PD2b。
2. PNT移植物的结构完整性和细胞活力：GFAP IHC/IF显示移植物内部GFAP阴性，周围CNS组织GFAP阳性，边界清楚；COL1A1 IF显示PNS细胞外基质贯穿移植物，COL1A1阳性边界与GFAP阴性区域空间对应。GFAP阴性面积分别为PD1 0.61 mm²、PD2a 0.32 mm²、PD2b 0.45 mm²，COL1A1阳性面积分别为0.69 mm²、0.38 mm²、0.49 mm²。IBA1显示免疫细胞占GFAP阴性移植物区域4.4–6.5%，优先集中于移植物-宿主界面。DAPI核计数显示细胞密度为2,863、3,422和3,038 nuclei/mm²，处于已报道na?ve腓肠神经束范围，提示细胞群在CNS中长期存活。
3. 与PNT移植物的血管整合：H&E显示移植物内血管结构具有开放管腔，放大可见管腔内无核嗜酸性细胞符合红细胞，提示固定时存在灌注；CD31 IF显示移植物内内皮血管网络；CD31/SMA/COL1A1复合IF显示部分血管具CD31阳性内皮内衬和SMA阳性外层，呈成熟小动脉样分层，说明PNT移植物已血管化并被灌注。
4. 维持PNS身份：p75^NTR IHC显示移植物内表达高于周围CNS，边界类似神经束膜结构；MPZ IF在移植物内表达，而MBP在周围CNS实质中占优，复合IF显示外周与中枢髓鞘蛋白区室化；S100B与DAPI核相关并在GFAP阴性移植物内呈与MPZ相似分布。p75^NTR、MPZ、S100B与COL1A1阳性细胞外基质共同出现，且CNS标志物GFAP和MBP表达有限，表明移植物维持PNS身份。
5. 移植PNT移植物中的TH免疫反应性：TH IHC显示移植物位于SNpc的TH阳性DA神经元带内，周围存在TH阳性DA神经元；TH/COL1A1和TH/GFAP IF显示TH阳性过程位于COL1A1阳性且GFAP阴性的移植物内部；TH/MPZ/MBP IF显示TH阳性过程与MPZ空间相关，提示宿主来源儿茶酚胺能、可能为多巴胺能的过程与移植施万细胞存在结构关联。

讨论总结：
在“移植物存活、细胞活力与免疫耐受”方面，移植物呈结构有组织、区室化边界，GFAP阴性移植物内部与COL1A1阳性PNS基质对应，IBA1阳性免疫细胞仅4–7%且集中在移植物-宿主界面，细胞密度与na?ve腓肠神经束相当，提示自体PNT移植物避免同种异体移植中的抗原错配及进行性免疫排斥。在“维持PNS身份”方面，MPZ由施万细胞产生，MBP在中枢髓鞘中占优，移植物与周围CNS髓鞘蛋白呈互不混杂的区室化；移植超过7年后仍检测到MPZ，提示存活施万细胞持续合成其标志性髓鞘蛋白；p75^NTR与MPZ共表达不符合经典静息、Remak或修复施万细胞分类，原文提示这可能反映施万细胞在CNS内长期驻留的独特状态；S100B与MPZ在GFAP阴性移植物内共定位支持施万细胞身份而非CNS胶质浸润。在“移植物-宿主相互作用”方面，移植物与宿主CNS直接接触且无腔隙，邻近含神经黑色素和TH阳性DA神经元形态完整，距离可近至50 μm；同一临床项目1年和2年随访未报告运动恶化，支持同源PNT移植耐受性。TH阳性过程位于GFAP阴性、COL1A1阳性和MPZ阳性移植物内部，与MPZ空间相关，提示宿主DA过程可能与移植施万细胞相互作用；但作者强调IHC和尸检组织局限，需电镜确认轴突结构、髓鞘关系，需功能评估和空间转录组分析判断突触特化、递质释放能力及移植物细胞分子状态。

结论翻译：基于细胞和组织的神经退行性疾病治疗方法，其基本前提是移植材料随时间在脑内保持存活和功能。本研究提供证据表明，自体PNT移植物移植入SN后表现出长期存活，通过血管整合以及与周围CNS组织形成有组织的界面，在超过7年内维持结构完整性、PNS身份和细胞活力。这种存活也发生在活跃退化的帕金森病SN中，该环境具有氧化应激、神经炎症和细胞功能障碍。自体PNT移植物耐受这些条件，同时维持区室化身份并允许与宿主DA过程发生结构相互作用，支持该移植方法的合理性。作为可行性的初步证据，本研究的尸检证据支持PNT移植物能够作为有组织组织持续存在，具有可识别的细胞群体，其表型状态和与宿主DA神经元的空间关系值得进一步研究。