激活内源性神经干细胞治疗阿尔茨海默病的研究进展

作者：张华晏勇孟涛代政伟

【关键词】内源性神经干细胞;阿尔海茨默病

阿尔茨海默病(alzheimer′s disease，ad)的病因较多、发病机制复杂，目前尚无特效治疗方法。ad的传统治疗药物包括胆碱酯酶抑制剂、n 甲基 d 天冬氨酸(nmda)受体拮抗剂、抗β 淀粉样蛋白(aβ)药物、神经生长因子、非甾体类抗炎药物等。这些药物能相对减轻ad的症状，但都不能阻止病情的进展，因而疗效有限。近年来兴起的干细胞移植治疗ad研究已显示出可喜的前景，但目前还存在关键技术突破、伦理及免疫等诸多问题〔1〕。随着神经发育学尤其是神经发生(neurogenesis)研究的深入，已揭示在成年个体中枢神经系统中存在神经干细胞(neural stem cells，nscs)等前体细胞，在个体出现疾病时这些内源性nscs 可以少量增殖、迁移、分化成相应组织细胞(如神经细胞、胶质细胞等)以修复病变组织及改善机体功能。此重要发现改变了上世纪初确立并持续了近一个世纪的“神经细胞不能再生”的理论，为中枢神经系统疾病的治疗提供了新的途径〔2〕。然而这种具修复功能的nscs活化随着年龄老化而减少，因此，寻求激活内源性nscs进而促进神经发生的方法或药物，以治疗神经变性疾病特别是ad已成为研究的热点〔3〕。

1 内源性nscs的存在部位及来源

凡生物个体自身存在而非从外界导入的nscs即称为内源性nscs。成人的nscs主要存在于侧脑室下区(svz)、海马齿状回颗粒下层(sgz)、大脑皮质、第四脑室和脊髓中央管等部位〔4〕。这些部位的nscs在多种病变或某些因素刺激下被激活，在损伤原位或异位增生后，由某些趋化因子引导向损伤部位迁移和分化。此外在神经系统的某些病理状态下，成熟神经细胞逆向分化、发生细胞骨架的胚胎回复，出现胚胎神经上皮细胞特性的再表达。这类细胞可能为星型胶质细胞或少突胶质细胞的前体细胞。成体神经发生包括内源性nscs/神经祖细胞(npcs)增生、迁移、分化为成熟神经元并将其功能整合入成活的神经网络中〔5〕，神经发生仅见于svz/嗅球系统和海马齿状回两个区域〔6〕。

2 ad病理情况下的内源性nscs

在ad病理情况下，脑部可有内源性nscs增殖。jin等〔7〕研究了ad病变与nscs增殖活化之间的关系，发现在ad患者的海马组织中，与nscs增殖分化相关的蛋白标志物双皮质素、多唾液酸一神经元黏附分子和微管相关蛋白等均呈现高表达，新的神经元在ca1区增加。随后他们又发现在转基因小鼠ad模型中nscs集中的两个区域(即svz和sgz)均有nscs活化与增殖〔8〕。同时，ziabreva等〔9〕的病例对照研究发现在ad患者svz区nestin(为nscs 特异性标记物)免疫反应性细胞明显增多。另外，gan等〔10〕发现在ad转基因小鼠中aβ斑块形成早期阶段海马区npcs数轻微增加，而在aβ斑块出现及进展阶段npcs数明显增加。金国华等〔11〕以切断穹隆 海马伞制作ad模型，结果表明在术后第7天时微管相关蛋白阳性神经元较多，第14天时细胞进一步迁移及成熟;正常组第7天时仅见少量微管相关蛋白阳性神经元，第14天时细胞稍增多;对照组第7天时未见微管相关蛋白阳性神经元，第14天时仅有少量微管相关蛋白阳性神经元。而且，穹隆 海马伞切割侧的海马提取液可以明显促进nscs分化为神经元和胆碱能神经元。但rodríguez等〔12〕在ad转基因小鼠模型中发现雄性小鼠在9月龄时新的神经元生成减少73%，12月龄时没有新神经元生成。而雌性小鼠较早出现神经发生减少，在4月龄时即减少63%，在12月龄时几乎没有神经发生出现。这些研究结果提示ad本身能够一定程度诱导内源性nscs的活化，以实现机体功能的代偿恢复，同时也说明随着病程的延长及年龄的逐渐增长，内源性nscs活化逐渐减少。因此，通过外源性手段刺激内源性nscs活化成为治疗ad所必须。

3 利用内源性nscs治疗ad的优势及意义

由于内源性nscs可针对环境的变化调整增殖与分化的速度，而且这种潜力不局限于正在进行神经组织生成的区域.因此可以用各种干预因素对其加以调整和改善，以期通过综合利用

神经营养因子、针刺或电刺激、药物、康复治疗等促进nscs的激活与增殖，并迁移至靶区进一步分化与整合。利用内源性nscs治疗ad比其他细胞替代疗法具有多种独特的优势：可以避免免疫反应、减少肿瘤发生、绕过了许多伦理问题等。因此其应用前景乐观，有理由相信它将成为ad治疗领域一座新的里程碑。

4 激活内源性nscs治疗ad 的方式

成体内源性nscs在一定条件下增殖、迁移、分化，新生的神经元可替代丢失的神经细胞发挥一定的功能。但是，仅靠这些自身激活的内源性nscs还不足以完全修复神经功能。在缺乏任何外源性干预的情况下，新生nscs的数量和存活时间均很有限。同时，由于血脑屏障的存在，使得大分子物质很难通过并到达其作用部位。近来研究显示，环境和药物等因素可调控内源性nscs〔13〕。因此，目前学者们正探索运用外源性干预手段活化内源性nscs增殖、迁移、分化等，以期达到有效治疗ad的目标。

4.2 针刺疗法激活内源性nscs 在祖国传统医学研究中，唐勇等〔17〕认为针刺疗法能增强海马内源性神经生长因子的表达，从而促进了海马内源性nscs的增殖活化，并定向分化形成新生的胆碱能神经元，因此可用于ad的治疗。这无疑为ad患者提供了一有益治疗途径。

4.3 细胞因子激活nscs bauer等〔18〕发现白血病抑制因子(lif)促进svz/嗅球nscs 的自我更新，最终导致nscs池的扩张。因此联合其他因子，lif可能促进成体脑神经细胞的再生。粒细胞集落刺激因子(g csf)可以动员造血干细胞(hscs)从骨髓进入外周血，ad小鼠皮下注射粒细胞集落刺激因子可以显著改善其认知功能、增加aβ周围神经发生以及明显提高小鼠大脑乙酰胆碱水平等，因而认为粒细胞集落刺激因子是一种新的、非侵入性的治疗ad药物〔19〕。在ad小鼠模型中，baron等〔20〕发现干扰素 γ能提高成体小鼠海马齿状回神经发生，从而改善其空间学习记忆能力。另外，有研究认为〔21〕血管内皮生长因子(vegf)在活体内能刺激神经发生，在体外它是nscs的营养因子并维持成体神经系统的神经发生，因此有助于神经变性疾病的治疗。最近证据表明，vegf可以改善ad大鼠学习和记忆能力，其机制是通过刺激大鼠海马齿状回血管发生和神经发生〔22〕。在成体脑中，bdnf和5 羟色胺(5 ht)具有调节突触可塑性、神经发生和神经元存活功能，两者相互调节，如5 ht 刺激 bdnf表达， bdnf增强 5 ht神经元存活和生长。二者信号受损在ad等年龄相关性疾病的发病机制中起重要作用，增强二者的信号可能有助于治疗ad〔23〕。上述研究结果均提示各种细胞因子及神经营养因子能促进内源性nscs活化，有治疗ad的潜能。

4.4 叶酸及多价不饱和脂肪酸激活内源性nscs 叶酸缺乏抑制成体脑npcs的增殖，进而影响神经发生〔24〕。低叶酸和高同型半胱氨酸(hcy)与认知功能障碍密切相关，增加叶酸供应可以改善认知功能。联合应用叶酸、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸及花生四烯酸能改善ad的认知功能，因为它们能上调与神经发生、神经传递及连接有关的基因表达〔25〕。这些研究结果表明维持ad患者体内叶酸及多价不饱和脂肪酸正常水平，对利用其内源性nscs是有益的。