牙髓干细胞治疗阿尔茨海默病的现状与展望
时间:2022-03-07
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阿尔茨海默病(AD)属于神经退行性疾病,临床表现特征是记忆障碍、失语、失用、失认及视空间技能损害,执行功能障碍以及人格和行为改变。AD病理损害的主要表现为基底节区的胆碱能神经细胞广泛死亡,乙酰胆碱化酶和乙酰胆碱含量显著减少,脑中广泛的神经纤维缠结及β-淀粉样蛋白过度积累等。常规药物及康复治疗对AD的疗效甚微,采用神经干细胞移植治疗是全球聚焦的热点和前沿创新治疗技术。神经干细胞通过旁分泌免疫调节因子抑制炎症反应,降低炎性因子的释放,减小β-淀粉样蛋白形成;也可通过分泌神经营养因子,营养和保护胆碱能神经元。神经干细胞分化为神经元,替代受损的神经细胞,重建认知神经环路和脑网络。
科学家们把目标转向干细胞治疗AD的新尝试。干细胞的来源包括冤死干细胞等。近期研究显示,牙髓干细胞不仅能分化为中胚层系的细胞,还能分化为内胚层和外胚层细胞,包括神经元和胶质细胞。因此,牙髓干细胞被广泛研究,以发展基于细胞的治疗策略,特别是对于那些药物治疗效果不佳的疾病。目前已有多种牙髓干细胞用于AD的动物实验或临床转化试验,牙髓干细胞疗效的确切机制尚未完全明确,可能与刺激神经发生和血管生成、抗凋亡、免疫调节和抗炎作用有关。考虑到牙髓干细胞归巢回到损伤部位,大多数作用将通过其旁分泌的神经营养因子和细胞因子发挥,主要传递到损伤部位。此外,研究发现牙髓干细胞移植可以抑制β-淀粉样蛋白以及tau蛋白相关的细胞凋亡,降低β-淀粉样蛋白的沉淀和斑块的形成,刺激神经、突触再生及神经元分化,改善学习和记忆障碍。
韩国生物技术公司Nature Cell将牙髓干细胞用于AD的Ⅰ/Ⅱ期临床研究试验已于2016年11月24日获得美国食品药品监督管理局的批准,目前在ClinicalTrail上注册的干细胞治疗AD临床研究还有10余项。
国内研究机构选择的牙髓干细胞,受病源污染的风险小,细胞活力有保障,且干细胞含量非常丰富,增殖能力强,旁分泌细胞因子能力显著强于骨髓干细胞。研究表明牙髓干细胞移植的治疗效果与其同宿主细胞之间动态的、交互的旁分泌作用有关[21]。将转基因AD小鼠给予人牙髓干细胞治疗,治疗组小鼠脑组织中淀粉样斑块的沉积减少,明显改善了模型小鼠的空间学习能力,缓解了记忆衰退。牙髓干细胞在显著增加抗炎性细胞因子IL-10表达的同时,也显著下调了促炎性小胶质细胞的激活和促炎性细胞因子IL-1β和肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor α,TNF-α)的表达,进一步提示牙髓干细胞促进了AD模型小鼠学习和记忆功能的恢复。
牙髓干细胞是一类可自我更新和具有多向分化潜能的细胞,已应用于包括AD、帕金森病、脑卒中偏瘫等多种疾病的治疗,动物实验及初步临床试验结果显示效果良好。在干细胞移植技术及方法学方面,包括静脉注射、腰大池注射及脑组织内多靶点定位移植等技术方法。
综上所述,AD采用干细胞移植方式治疗,主要有以下3种方式:(1)通过旁分泌免疫调节因子抑制炎症反应,降低炎性因子的释放,减小β-淀粉样蛋白;(2)通过分泌神经营养因子,营养和保护胆碱能神经元,并促进内源性神经元再生;(3)一部分移植的细胞存活并分化为神经元,替代受损的神经细胞,重建认知环路。专家们预测,干细胞疗法在5~10年内有望成为治疗AD的有效方法,造福广大的AD患者,具有重大的社会和经济效益。