神經(jīng)干細(xì)胞移植治療阿爾茨海默病的研究進(jìn)展發(fā)表時(shí)間:2021-03-29 17:04作者:中科干細(xì)胞 阿爾茨海默病(AD)是一個(gè)多病因的神經(jīng)退行性疾病,炎癥與氧化應(yīng)激,代謝障礙,鈣離子通道受損,線粒體障礙,神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(NT)缺乏等都與AD的發(fā)生密切相關(guān),這些病因?qū)е铝薃D的治療缺乏特異性。 目前臨床上AD的治療如藥物治療、基因治療、 康復(fù)訓(xùn)練等只能改善癥狀,并不能阻止疾病的進(jìn)展。 近年來(lái),神經(jīng)再生理論的發(fā)展和干細(xì)胞體外分離及培養(yǎng)的成功,為神經(jīng)退行性疾病的治療提供了 一個(gè)嶄新的視野,尤其是神經(jīng)干細(xì)胞(NSCs)在AD的治療上發(fā)揮了關(guān)鍵的作用。細(xì)胞移植治療可以從根本上解決AD神經(jīng)細(xì)胞丟失的問題。 神經(jīng)干細(xì)胞(NSCs)NSCs主要來(lái)自胚胎或胎兒神經(jīng)組織,現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)成年哺乳動(dòng)物大腦中也存在大量 NSCs。 NSCs具有很強(qiáng)的自我更新及多向分化潛能,能夠分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞。近二十年來(lái),NSCs成功的體外培養(yǎng)為神經(jīng)退行性疾病的細(xì) 胞治療帶來(lái)了希望。 研究表明,神經(jīng)發(fā)生的損害能夠引起嚙齒動(dòng)物學(xué)習(xí)、記憶等認(rèn)知功能障礙。但是在 AD腦內(nèi),神經(jīng)發(fā)生是增加還是減少仍飽受爭(zhēng)議。一些研究證實(shí),在轉(zhuǎn)基因AD模型鼠中,神經(jīng)干/ 前體細(xì)胞(NS / PCs) 的增殖和存活明顯減弱,分化能力降低,可補(bǔ)充的神經(jīng)元大量減少及凋亡增加,這種現(xiàn)象與Aβ有關(guān)。 研究發(fā)現(xiàn),AD腦組織中Aβ沉積可中斷神經(jīng)發(fā)生,并對(duì)外源性NSCs 的存活、增殖有明顯抑制作用,Aβ對(duì)NSCs的抑制可能與鈣超載及激活胱門蛋白酶( caspases)有關(guān)。 體外研究得到了同樣的結(jié)果,Aβ42通過激活caspase信號(hào)通路促進(jìn)人NPCs凋亡。 神經(jīng)干細(xì)胞治療阿爾茨海默病的機(jī)制①、替換損傷和丟失的神經(jīng)細(xì)胞,干細(xì)胞可分化為膽堿能神經(jīng)元,與宿主整合,修復(fù)神經(jīng)通路,直接替代丟失的神經(jīng)元,是能夠治愈神經(jīng)退行性疾病的根本原因; ②、分泌營(yíng)養(yǎng)因子,干細(xì)胞可分泌神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子如NGF、腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(BDNF)、NT-3 等促進(jìn)細(xì)胞存活,增加突觸連接,改善認(rèn)知功能; ③、抗淀粉樣蛋白生成,干細(xì)胞移植減少Aβ水平,減輕Aβ毒性反應(yīng),有利于移植細(xì)胞存活及認(rèn)知恢復(fù); ④、抗炎癥反應(yīng),干細(xì)胞移植減少促炎因子白細(xì)胞介素( IL)-1β、IL-6、腫瘤壞死因子(TNF)-α、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶( iNOS) 表達(dá), 發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用; ⑤、促進(jìn)內(nèi)源性NSCs激活,外源性NSCs移植改善腦內(nèi)微環(huán)境,有利于內(nèi)源性NSCs存活并刺激其激活; ⑥、提高腦內(nèi)神經(jīng)元代謝活動(dòng),干細(xì)胞移植增加神經(jīng)元之間連接及代謝,改善認(rèn)知功能。 基礎(chǔ)研究Ager等將人NSCs移植到3xTg-AD模型鼠海馬中發(fā)現(xiàn),移植的NSCs 存活、集中在海馬CA1區(qū)周圍,并廣泛遷移至胼胝體,移植6w后仍然有將近40%細(xì)胞存活。 移植的NSCs能夠分化神經(jīng)元,但分化緩慢,2w后仍有大量干細(xì)胞標(biāo)志物表達(dá);AD小鼠學(xué)習(xí)記憶功能改善可能與神經(jīng)連接增強(qiáng)和神經(jīng)元代謝活動(dòng)提高有關(guān) 。 結(jié)果表明,3個(gè)月后移植的膽堿能樣神經(jīng)元在體內(nèi)近82%分化為膽堿能神經(jīng)元,與對(duì)照組相比,實(shí)驗(yàn)組能夠明顯改善學(xué)習(xí)記憶能力及突觸功能。移植前誘導(dǎo) 分化為膽堿能樣神經(jīng)元能夠更好地解決AD中膽堿能功能的退化。 神經(jīng)干細(xì)胞聯(lián)合神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子移植NGF在1950年初次發(fā)現(xiàn),之后,研究者們對(duì)NGF誘導(dǎo)干細(xì)胞分化為神經(jīng)元及NGF的神經(jīng)保護(hù)作用做了大量的體外及在體實(shí)驗(yàn)研究。 體外研究表明,NGF可促進(jìn)NSCs分化為膽堿能神經(jīng)元,且不分種屬來(lái)源,并且ChAT的活性及水平呈現(xiàn)劑量依賴式提高 。 NGF 因其誘導(dǎo)NSCs分化、保護(hù)膽堿能神經(jīng)元、增加突觸功能、逆轉(zhuǎn)細(xì)胞 外 Aβ 的沉積及改善認(rèn)知的作用,在治療神經(jīng)退行性疾病領(lǐng)域的優(yōu)越性日漸凸顯。 一項(xiàng)為期10年臨床治療從2001年3月到2011年10月,10個(gè)早期AD患者接受了NGF 基因治療,研究顯示,退化的神經(jīng)元可對(duì)NGF做出反應(yīng),具體表現(xiàn)為軸突出芽和細(xì)胞肥大;并且相關(guān)的細(xì)胞信號(hào)被激活。 NGF聯(lián)合神經(jīng)干細(xì)胞移植治療阿爾茨海默病體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)NGF- NP可促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞存活、增殖和分化。 將這種納米粒聯(lián)合 NSC移植治療AD模型大鼠,結(jié)果表明,與單純NSC移植相比,聯(lián)合移植組學(xué)習(xí)記憶能力改善 更好,并且基底前腦膽堿能神經(jīng)元,海馬突觸數(shù)量明顯增加 。 臨床案例國(guó)外學(xué)者開展了臨床Ⅰ期的實(shí)驗(yàn),將NGF聯(lián)合神經(jīng)干細(xì)胞移植到AD患者雙側(cè)海馬和一側(cè)楔前葉(低劑量3.0×10^6個(gè)細(xì)胞和高劑量6.0×10^6個(gè)細(xì)胞),事實(shí)證明,神經(jīng)干細(xì)胞移植是安全可行的方法,9名受試者未發(fā)生干細(xì)胞相關(guān)的不良反應(yīng),在后期兩年隨訪實(shí)驗(yàn)中,未見腦出血、腫瘤形成及其他生理生化指標(biāo)異常。 展望近十幾年來(lái),神經(jīng)干細(xì)胞移植治療阿爾茨海默病取得了令人歡欣鼓舞的成績(jī),神經(jīng)干細(xì)胞療法是醫(yī)學(xué)的必然且突破性的發(fā)展,相信隨著臨床試驗(yàn)的進(jìn)展以及監(jiān)管政策逐漸完善,不僅僅是阿爾茲海默癥,還包括其他更多的神經(jīng)退行疾病,都有望通過神經(jīng)干細(xì)胞移植技術(shù)出現(xiàn)新局面! |
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