激活内源性神经干细胞治疗阿尔茨海默病的研究进展

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:___________单位: ___________邮编: ___________）

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(A β)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。

4.1 环境因素激活内源性NSCs 生活在丰富环境中的AD小鼠，Wolf等〔14〕发现其水迷宫成绩提高、海马神经营养因子(NT3)和脑源性神经营养因子(BDNF)上调、海马神经发生增加;相反，生活在装有运动轮的笼子中的AD小鼠，尽管其体格得到了增强，但其空间学习能力及海马神经发生没有变化，且海马及皮质生长因子下调。说明丰富的环境能够促进各种营养因子的分泌，从而激活内源性NSCs。低氧能激活静止的NPCs，导致NPCs的扩增，随后分化为神经元和胶质细胞〔15〕。Zhu等〔16〕认为：在体外，低氧可以促进NSCs的生长及维持其成活，在体内低氧增加SVZ和齿状回内源性NSCs的数量，

其机制涉及到缺氧诱导因子1信号通路。因此推测，调整及丰富AD 患者周围环境，对其症状的改善不失为一种有效的手段。

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(5HT)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5HT刺激 BDNF表