激活内源性神经干细胞治疗阿尔茨海默病的研究进展

1、DOC格式论文，方便您的复制修改删减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齐h N甲基。天冬氨酸(NMDA受体拮抗剂' 抗B淀粉样蛋白(AB)药物、神经生长因子、非笛体类抗炎药物等。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

2、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，

3、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勺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神申经祖细胞(N

4、PCs)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6o2 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曾殖活化之间的关系，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舌化与增殖8。同时，Ziabreva等9的病例对照研究发现在AD患者SVZ区nestin

5、 （为NSCSt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 AB斑块形成早期阶段海马区NPCS数轻微增加，而在AB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Rodriguez等12在AD转基因

6、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

7、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NSCQ台疗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NSC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

8、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 13o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（NT 3）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

9、 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15o 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【 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

10、了一有益治疗途 径。4.3 细胞因子激活NSCSBauer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(GCSF)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AB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发现干扰素丫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，

11、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22o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5HT刺激BDNF表 达，BDNF增强5HT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 C 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

12、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勺增殖，进而影响神经发生24。低叶酸和高同型半胱氨酸 (Hey)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。4.5 非传统AD治疗药物激活内源性NSCs银杏叶提取物761 (EGb 761)能改善转基因AD小鼠认知功能，其机制除了

13、EGb 761能抑制A B 聚集、抗AB毒性外，EGb 761还能增加海马神经前体细胞数量及 提高海 马神经发生，因此具有预防和治疗AD的潜能26。脑活素(cerebrolysin)有激活中枢神经系统内源性NSCS曾生的作用，对急性脑卒中、血管性痴呆患者的认知功能和记忆' 运动功能等有显著性改 善。在AD转基因模型中，Rockenstein等27发现脑活素通过 保护 NPCs和减少细胞调亡，从而促进海马SGZ神经发生，并增强突轴的形 成和记忆功能的获得。别孕烯醇酮为一种低分子量、容易透过血脑屏障、无毒的神经苗体类物质，Brinton等28体外实验给予别孕烯醇酮发现NPCs显著增加，而体

14、内实验它可使转基因AD小鼠SGZ区神经发生增加。右依法克生(dexefaroxan)为 2肾上腺素能受 体 拮抗剂，Rizk等29认为它可提高海马神经发生，促进海马新生的颗粒细胞存活。在双转基因鼠中，Butovsky等30发现格拉太米尔(一种治疗MS药物)可诱导神经发生和树突状小胶质细胞表达胰岛素样生长因子，从而减少AB斑块的形成和降低小鼠认知功能的损害。另 外，5 HT再摄取抑制剂促进海马神经发生并提高认知功能，Mowla等31分别用氟西汀(fluoxetine)+卡巴拉汀(rivastigmine);卡巴拉汀；安慰 剂治疗三组AD患者，前两组可以改善认知功能(两组 之间对改善认知功 能无显

15、著差异，但前者在日常生活和整体功能活动 方面做得更好)，而安 慰剂组在各方面测量均显著恶化。这些发现为非传统AD治疗药物治疗NSCs的激活、促进神AD提供了有力证据，也为开辟新的AD治疗 药物奠定了基础，其作用机 理亦涉及到内源性经发生等。4.6传统AD治疗药物激活内源性NSCs目前用于改善 认知功能和治疗痴呆的药物中也有一些具有激活内源性NSCs作用。美国学者Marutle等32报告用新一代胆碱酯酶抑制剂苯羟基丙氨 酸淀粉样蛋白前体(phenserine)治疗转基因鼠(APP23),既减少B(APP)含量,又能促进内源性NSCs增殖。Jin等33发现他克林、 兰他敏和美金刚三种治疗AD的药物

16、在体内能使小鼠SGZ及SVZ新生神 经元增加26%人45%在体外能使小鼠大脑皮质新生神经元增加40%另外， Kaneko等34认为多奈哌齐能显著提高正常小鼠SGZ以及SVZ新生 神经元的存活，且能逆转慢性应激诱导的神经发生减少。随后，Kotani等35发现多奈哌齐能激活中枢胆碱能传输，并通过 cAMP反应元件结合蛋白（CREBP信号提高齿状回新生神经元的成活， 从而增强成体海马神经发生，而东苴若碱（毒蕈碱型乙酰胆碱受体阻滞剂）却抑制齿状回新生神经元的成活。这些研究无疑为上述药 物提供了新的作用机制，为它们用于AD的治疗提供了更有力的支持。5问题与展望虽然对内源性NSCs的研究已取得可喜的成绩，

17、但目前还没有实质 性突破，对其功能还知之甚少，而且大多数研究局限于动物实验，要应用 于临床仍要克服许多挑战。如何按个体需要既能适时' 适量地增加体内 NSCs的增殖、分化及长期存活；又能实现正常突触连接' 释放神经递质 及发挥正常神经元的功能等将成为今后的研究方向。【参考文献】1 Zhao B, Zhong M, Jin K.Neurogenesis and neurodegenerative diseases in human J.Panminerva Med, 2008;50 （1） :55 | 64.2 Colucci D' Amato L, di Porzio

18、U.Neurogenesis inadult CNS : from denial to opportunities and challenges for therapyJ.Bioessays , 2008;30(2):13545.3 Zhao J, Zhang N, Prestwich GD et al.Recruitment of en doge nous stem cells for tissue repair J.Macromol Biosci, 2008;8(9):836 | 42.4 Picavd 抵 Riera N,Nait Oumesmar B,Baron Van Evercoo

19、ren A.Endogenous adult neural stem cells : limits and potential to repair the injured central nervous system J.J Neurosci Res , 2004;76(2):22331.5 Hagg T.En doge nous regulators of adult CNS neurogenesisJ.Curr Pharm Des , 2007;13(18):182940.6 Sohur US, Emsley JG, Mitchell BD, et al.Adultn euroge nes

20、is and cellular brain repair with n eural progenitors , precursors and stem cells J .Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci , 2006;361 (1473):147797.7 Jin K , Peel AL , Mao XO,et al.Increased hippocampalneurogenesis in Alzheimer rs disease J.Proc Natl Acad Sci USA2004；101 (1):3437.8 Jin K , Galvan V, Xi

21、e L,et al.Enhanced neurogenesisin Alzheimer ' s disease transgenic(PDGF 月版 APPSw Ind) mice(J J .Proc Natl Acad Sci USA , 2004;101 (36):133637.9 Ziabreva I , Perry E , Perry R,et al.Altered neurogenesis in Alzheimer rs disease J.J Psychosom Res , 2006;61 (3):311 6.10 GanL, Qiao S, Lan X, et al.Ne

22、urogenic responses to amyloid beta plaques in the brain of Alzheimer 's disease 犊 J iketransgenic(pPDGF APPSwJnd) miceJ J .Neurobiol Dis , 2008;29 ：7180.11 金国华，张新化，田美铃，等.穹隆海马伞切割侧海马提 取液对神经干细胞分化为神经元的促进作用J I .解剖学报，2004；35(2) : 137 140.12 Rodr i guez JJ , Jones VC, Tabuchi M,et al.Impaired adult neu

23、rogenesis in the dentate gyrus of a triple transgenic mouse model of Alzheimer rs disease J J .PLoS One, 2008;3(8):2935.13 Grote HE HannanAJ.Regulators of adult neurogenesis in the healthy and diseased brain J .Clin Exp PharmacolPhysiol , 2007;34(56):53345.14 Wolf SA Kronen berg G Lehma nnK,et al.Co

24、g ni tive and physical activity differently modulate disease progression in the amyloid precursor protein (APP) 23 model of Alzheimer rs disease J .Biol Psychiatry , 2006;60(12):131423.15 Zhou L, Miller CA.Mitogen 世 activated protein kinase signaling , oxygen sensors and hypoxic induction of neuroge

25、nesisJ.Neurodegener Dis , 2006;3(1 | 2):50 ； 5.16 Zhu LL , Wu LY Yew DT,et al.日fects of hypoxia on the proliferation and differentiationof NSCs J .MolNeurobiol , 2005;31(13):23142.17 唐勇，尹海燕，曾芬，等.针刺原位诱导阿尔茨海默病海马内 源性神经干细胞的思考J.中西医结合学报，2005;3(5): 351 4.18 Bauer S , Patters on PH. Leukemia in hibitory fac

26、tor promotes n eural stem cell self ren ewal in the adult brain JJ Neurosci , 2006;26(46):1208999.19 Tsai KJ, Tsai YC Shen CK.G 以 CSFrescues the memory impairment of animal models of Alzheimer Fs disease J,J Exp Med 2007；204(6):1273 | 80.20 Baron R , Nemirovsky A , Harpaz l5et al.lFN 站 gamma enhan c

27、es n euroge nesis in wild type mice and in a mouse model of Alzheimer ' s disease J. FASEB J , 2008;22(8):2843 | 52.21 Schnzer A, Wachs FP, Wilhelm D, et al.Direct stimulati on of adult n eural stem cells in vitro and n euroge nesis in vivo by vascular en dothelial growth factorJ J Brain Pathol

28、, 2004;14(3):23748.22 Mateo l,Llorca J,Infante J,et al.Case control study of vascular en dothelial growth factor (VEGF) gen etic variability in Alzheimer rs diseaseJ. Neurosci Lett, 2006;401(12):171 3.23 Matts on MP , Maudsley S , Marti n B.BDNF and 5 | HT: a dynamic duo in age 贩 related neuronal pl

29、asticity and neurodegenerative disorders J . Trends Neurosci ,2004；27(10):58994.24 Kruman II , Mouton PR, Emokpae R Jr, et al.Folate deficie ncy in hibits proliferati on of adult hippocampal progenitors J.Neuroreport, 2005;16(10):10559.25 Das UN.Folic acid and pol yun saturated fatty acids improve c

30、ognitive function and prevent depression , dementia , and Alzheimer rs disease *： ； but howand why J？ Prostaglandins Leukot Esse nt Fatty Acids , 2008;78：11 ；,祉！ 9.26 Tchantchou F, Xu Y, WuY,et al.EGb 761 enhances adulthippocampal neurogenesis and phosphorylation of CREB in transgenic mouse model of

31、 Alzheimer r s disease J.FASEB J, 2007；21 (10):24008.27 Rockenstein E , Mante M, Adame A,et al日fects of Cerebrolys in on n euroge nesis in an APR tran sge nic model of Alzheimer 's disease J. Acta Neuropathol ,2007；113(3):26575.28 Brinton RD , Wang JM.Preclinical analyses of the therapeutic pote

32、 ntial of allopreg nanoIone to promote neurogenesis invitro and in vivo in transgenic mouse model of Alzheimer disease (JJ .Curr Alzheimer 1 s Res, 2006;3(1):117.29 Rizk P , Salazar J , Raisman Vozari R , et al.The alpha2 抵 ad re no ceptor an tag onist dexefaroxa n enhan ces hippocampal neurogenesis by increasing the survival and differe ntiati on of new granule cells J Neuropsychopharmacology , 2006;31 (6):114657.30 Butovsky O, Koronyo Hamaoui M, Kunis G, et a