激活內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞治療阿爾茨海默病的研究進(jìn)展

1、激活內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞治療阿爾茨海默病的研究進(jìn)展         10-09-11 14:10:00     編輯：studa20                          作者：張華 晏勇 孟濤 代政偉【關(guān)鍵詞】  內(nèi)源性

2、神經(jīng)干細(xì)胞;阿爾海茨默病阿爾茨海默病(Alzheimers disease，AD)的病因較多、發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，目前尚無特效治療方法。AD的傳統(tǒng)治療藥物包括膽堿酯酶抑制劑、N甲基D天冬氨酸(NMDA)受體拮抗劑、抗淀粉樣蛋白(A)藥物、神經(jīng)生長因子、非甾體類抗炎藥物等。這些藥物能相對減輕AD的癥狀，但都不能阻止病情的進(jìn)展，因而療效有限。近年來興起的干細(xì)胞移植治療AD研究已顯示出可喜的前景，但目前還存在關(guān)鍵技術(shù)突破、倫理及免疫等諸多問題1。隨著神經(jīng)發(fā)育學(xué)尤其是神經(jīng)發(fā)生(neurogenesis)研究的深入，已揭示在成年個體中樞神經(jīng)系統(tǒng)中存在神經(jīng)干細(xì)胞(neural stem cells，NSCs)等

3、前體細(xì)胞，在個體出現(xiàn)疾病時這些內(nèi)源性NSCs可以少量增殖、遷移、分化成相應(yīng)組織細(xì)胞(如神經(jīng)細(xì)胞、膠質(zhì)細(xì)胞等)以修復(fù)病變組織及改善機(jī)體功能。此重要發(fā)現(xiàn)改變了上世紀(jì)初確立并持續(xù)了近一個世紀(jì)的“神經(jīng)細(xì)胞不能再生”的理論，為中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療提供了新的途徑2。然而這種具修復(fù)功能的NSCs活化隨著年齡老化而減少，因此，尋求激活內(nèi)源性NSCs進(jìn)而促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生的方法或藥物，以治療神經(jīng)變性疾病特別是AD已成為研究的熱點(diǎn)3。1 內(nèi)源性NSCs的存在部位及來源凡生物個體自身存在而非從外界導(dǎo)入的NSCs即稱為內(nèi)源性NSCs。成人的NSCs主要存在于側(cè)腦室下區(qū)(SVZ)、海馬齒狀回顆粒下層(SGZ)、大腦皮質(zhì)、第

4、四腦室和脊髓中央管等部位4。這些部位的NSCs在多種病變或某些因素刺激下被激活，在損傷原位或異位增生后，由某些趨化因子引導(dǎo)向損傷部位遷移和分化。此外在神經(jīng)系統(tǒng)的某些病理狀態(tài)下，成熟神經(jīng)細(xì)胞逆向分化、發(fā)生細(xì)胞骨架的胚胎回復(fù)，出現(xiàn)胚胎神經(jīng)上皮細(xì)胞特性的再表達(dá)。這類細(xì)胞可能為星型膠質(zhì)細(xì)胞或少突膠質(zhì)細(xì)胞的前體細(xì)胞。成體神經(jīng)發(fā)生包括內(nèi)源性NSCs/神經(jīng)祖細(xì)胞(NPCs)增生、遷移、分化為成熟神經(jīng)元并將其功能整合入成活的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中5，神經(jīng)發(fā)生僅見于SVZ/嗅球系統(tǒng)和海馬齒狀回兩個區(qū)域6。2 AD病理情況下的內(nèi)源性NSCs在AD病理情況下，腦部可有內(nèi)源性NSCs增殖。Jin等7研究了AD病變與NSCs增殖活

5、化之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)在AD患者的海馬組織中，與NSCs增殖分化相關(guān)的蛋白標(biāo)志物雙皮質(zhì)素、多唾液酸一神經(jīng)元黏附分子和微管相關(guān)蛋白等均呈現(xiàn)高表達(dá)，新的神經(jīng)元在CA1區(qū)增加。隨后他們又發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)基因小鼠AD模型中NSCs集中的兩個區(qū)域(即SVZ和SGZ)均有NSCs活化與增殖8。同時，Ziabreva等9的病例對照研究發(fā)現(xiàn)在AD患者SVZ區(qū)nestin(為NSCs特異性標(biāo)記物)免疫反應(yīng)性細(xì)胞明顯增多。另外，Gan等10發(fā)現(xiàn)在AD轉(zhuǎn)基因小鼠中A斑塊形成早期階段海馬區(qū)NPCs數(shù)輕微增加，而在A斑塊出現(xiàn)及進(jìn)展階段NPCs數(shù)明顯增加。金國華等11以切斷穹隆海馬傘制作AD模型，結(jié)果表明在術(shù)后第7天時微管相關(guān)蛋白陽

6、性神經(jīng)元較多，第14天時細(xì)胞進(jìn)一步遷移及成熟;正常組第7天時僅見少量微管相關(guān)蛋白陽性神經(jīng)元，第14天時細(xì)胞稍增多;對照組第7天時未見微管相關(guān)蛋白陽性神經(jīng)元，第14天時僅有少量微管相關(guān)蛋白陽性神經(jīng)元。而且，穹隆海馬傘切割側(cè)的海馬提取液可以明顯促進(jìn)NSCs分化為神經(jīng)元和膽堿能神經(jīng)元。但Rodríguez等12在AD轉(zhuǎn)基因小鼠模型中發(fā)現(xiàn)雄性小鼠在9月齡時新的神經(jīng)元生成減少73%，12月齡時沒有新神經(jīng)元生成。而雌性小鼠較早出現(xiàn)神經(jīng)發(fā)生減少，在4月齡時即減少63%，在12月齡時幾乎沒有神經(jīng)發(fā)生出現(xiàn)。這些研究結(jié)果提示AD本身能夠一定程度誘導(dǎo)內(nèi)源性NSCs的活化，以實(shí)現(xiàn)機(jī)體功能的代償恢復(fù)，同時也說

7、明隨著病程的延長及年齡的逐漸增長，內(nèi)源性NSCs活化逐漸減少。因此，通過外源性手段刺激內(nèi)源性NSCs活化成為治療AD所必須。3 利用內(nèi)源性NSCs治療AD的優(yōu)勢及意義由于內(nèi)源性NSCs可針對環(huán)境的變化調(diào)整增殖與分化的速度，而且這種潛力不局限于正在進(jìn)行神經(jīng)組織生成的區(qū)域.因此可以用各種干預(yù)因素對其加以調(diào)整和改善，以期通過綜合利用神經(jīng)營養(yǎng)因子、針刺或電刺激、藥物、康復(fù)治療等促進(jìn)NSCs的激活與增殖，并遷移至靶區(qū)進(jìn)一步分化與整合。利用內(nèi)源性NSCs治療AD比其他細(xì)胞替代療法具有多種獨(dú)特的優(yōu)勢：可以避免免疫反應(yīng)、減少腫瘤發(fā)生、繞過了許多倫理問題等。因此其應(yīng)用前景樂觀，有理由相信它將成為AD治療領(lǐng)域一座

8、新的里程碑。4 激活內(nèi)源性NSCs治療AD 的方式成體內(nèi)源性NSCs在一定條件下增殖、遷移、分化，新生的神經(jīng)元可替代丟失的神經(jīng)細(xì)胞發(fā)揮一定的功能。但是，僅靠這些自身激活的內(nèi)源性NSCs還不足以完全修復(fù)神經(jīng)功能。在缺乏任何外源性干預(yù)的情況下，新生NSCs的數(shù)量和存活時間均很有限。同時，由于血腦屏障的存在，使得大分子物質(zhì)很難通過并到達(dá)其作用部位。近來研究顯示，環(huán)境和藥物等因素可調(diào)控內(nèi)源性NSCs13。因此，目前學(xué)者們正探索運(yùn)用外源性干預(yù)手段活化內(nèi)源性NSCs增殖、遷移、分化等，以期達(dá)到有效治療AD的目標(biāo)。4.1 環(huán)境因素激活內(nèi)源性NSCs 生活在豐富環(huán)境中的AD小鼠，Wolf等14發(fā)現(xiàn)其水迷宮成績

9、提高、海馬神經(jīng)營養(yǎng)因子(NT3)和腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)上調(diào)、海馬神經(jīng)發(fā)生增加;相反，生活在裝有運(yùn)動輪的籠子中的AD小鼠，盡管其體格得到了增強(qiáng)，但其空間學(xué)習(xí)能力及海馬神經(jīng)發(fā)生沒有變化，且海馬及皮質(zhì)生長因子下調(diào)。說明豐富的環(huán)境能夠促進(jìn)各種營養(yǎng)因子的分泌，從而激活內(nèi)源性NSCs。低氧能激活靜止的NPCs，導(dǎo)致NPCs的擴(kuò)增，隨后分化為神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞15。Zhu等16認(rèn)為：在體外，低氧可以促進(jìn)NSCs的生長及維持其成活，在體內(nèi)低氧增加SVZ和齒狀回內(nèi)源性NSCs的數(shù)量，其機(jī)制涉及到缺氧誘導(dǎo)因子1信號通路。因此推測，調(diào)整及豐富AD患者周圍環(huán)境，對其癥狀的改善不失為一種有效的手段。4.2 針刺

10、療法激活內(nèi)源性NSCs 在祖國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)研究中，唐勇等17認(rèn)為針刺療法能增強(qiáng)海馬內(nèi)源性神經(jīng)生長因子的表達(dá)，從而促進(jìn)了海馬內(nèi)源性NSCs的增殖活化，并定向分化形成新生的膽堿能神經(jīng)元，因此可用于AD的治療。這無疑為AD患者提供了一有益治療途徑。4.3 細(xì)胞因子激活NSCs Bauer等18發(fā)現(xiàn)白血病抑制因子(LIF)促進(jìn)SVZ/嗅球NSCs的自我更新，最終導(dǎo)致NSCs池的擴(kuò)張。因此聯(lián)合其他因子，LIF可能促進(jìn)成體腦神經(jīng)細(xì)胞的再生。粒細(xì)胞集落刺激因子(GCSF)可以動員造血干細(xì)胞(HSCs)從骨髓進(jìn)入外周血，AD小鼠皮下注射粒細(xì)胞集落刺激因子可以顯著改善其認(rèn)知功能、增加A周圍神經(jīng)發(fā)生以及明顯提高小鼠大

11、腦乙酰膽堿水平等，因而認(rèn)為粒細(xì)胞集落刺激因子是一種新的、非侵入性的治療AD藥物19。在AD小鼠模型中，Baron等20發(fā)現(xiàn)干擾素能提高成體小鼠海馬齒狀回神經(jīng)發(fā)生，從而改善其空間學(xué)習(xí)記憶能力。另外，有研究認(rèn)為 21血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)在活體內(nèi)能刺激神經(jīng)發(fā)生，在體外它是NSCs的營養(yǎng)因子并維持成體神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)發(fā)生，因此有助于神經(jīng)變性疾病的治療。最近證據(jù)表明，VEGF可以改善AD大鼠學(xué)習(xí)和記憶能力，其機(jī)制是通過刺激大鼠海馬齒狀回血管發(fā)生和神經(jīng)發(fā)生22。在成體腦中，BDNF和5羥色胺(5HT)具有調(diào)節(jié)突觸可塑性、神經(jīng)發(fā)生和神經(jīng)元存活功能，兩者相互調(diào)節(jié)，如5HT刺激 BDNF表達(dá)， BDNF增

12、強(qiáng) 5HT神經(jīng)元存活和生長。二者信號受損在AD等年齡相關(guān)性疾病的發(fā)病機(jī)制中起重要作用，增強(qiáng)二者的信號可能有助于治療AD23。上述研究結(jié)果均提示各種細(xì)胞因子及神經(jīng)營養(yǎng)因子能促進(jìn)內(nèi)源性NSCs活化，有治療AD的潛能。4.4 葉酸及多價不飽和脂肪酸激活內(nèi)源性NSCs 葉酸缺乏抑制成體腦NPCs的增殖，進(jìn)而影響神經(jīng)發(fā)生24。低葉酸和高同型半胱氨酸(Hcy)與認(rèn)知功能障礙密切相關(guān)，增加葉酸供應(yīng)可以改善認(rèn)知功能。聯(lián)合應(yīng)用葉酸、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸及花生四烯酸能改善AD的認(rèn)知功能，因?yàn)樗鼈兡苌险{(diào)與神經(jīng)發(fā)生、神經(jīng)傳遞及連接有關(guān)的基因表達(dá)25。這些研究結(jié)果表明維持AD患者體內(nèi)葉酸及多價不飽和脂肪酸正常水

13、平，對利用其內(nèi)源性NSCs是有益的。4.5 非傳統(tǒng)AD治療藥物激活內(nèi)源性NSCs 銀杏葉提取物761(EGb 761)能改善轉(zhuǎn)基因AD小鼠認(rèn)知功能，其機(jī)制除了EGb 761能抑制A聚集、抗A毒性外，EGb 761還能增加海馬神經(jīng)前體細(xì)胞數(shù)量及提高海馬神經(jīng)發(fā)生，因此具有預(yù)防和治療AD的潛能26。腦活素(cerebrolysin) 有激活中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)源性NSCs增生的作用，對急性腦卒中、血管性癡呆患者的認(rèn)知功能和記憶、運(yùn)動功能等有顯著性改善。在AD轉(zhuǎn)基因模型中，Rockenstein等27發(fā)現(xiàn)腦活素通過保護(hù)NPCs和減少細(xì)胞調(diào)亡，從而促進(jìn)海馬SGZ神經(jīng)發(fā)生，并增強(qiáng)突軸的形成和記憶功能的獲得。別孕烯醇酮為一種低分子量、容易透過血腦屏障、無毒的神經(jīng)甾體類物質(zhì)，Brinton等28體外實(shí)驗(yàn)給予別孕烯醇酮發(fā)現(xiàn)NPCs顯著增加，而體內(nèi)實(shí)驗(yàn)它可使轉(zhuǎn)基因AD小鼠SGZ區(qū)神經(jīng)發(fā)生增加。右依法克生(dexefaroxan)為2腎上腺素能受體拮抗劑，Rizk等29認(rèn)為它可提高海馬神經(jīng)發(fā)生，促進(jìn)海馬新生的顆粒細(xì)胞存活。在雙轉(zhuǎn)基因鼠中，Butovsky等30發(fā)現(xiàn)格拉太米爾(一種治療MS藥物)可誘導(dǎo)神經(jīng)發(fā)生和樹突狀小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)胰島素樣生長因子,從而減少A斑塊的形成和降低小鼠認(rèn)知功能的損害。另外，5HT再攝取抑制劑促進(jìn)