周婷婷，姜亞軍

(1.南京中醫(yī)藥大學(xué)，江蘇 南京；2.江蘇省中醫(yī)院，江蘇 南京）

0 引言

中 樞 神 經(jīng) 系 統(tǒng)(central nerve sytem，CNS)主要由神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞組成。少突膠質(zhì)細(xì)胞(oligodendrocytes， OLs)是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中唯一的成髓鞘細(xì)胞，包繞神經(jīng)纖維的軸突而形成髓鞘。OLs膜上不僅分布有大量的興奮性氨基酸受體和轉(zhuǎn)運(yùn)體，同時(shí)OLs還分泌各種神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子。少突膠質(zhì)細(xì)胞與異染性白質(zhì)腦病(MLD)、多發(fā)性硬化(MS)、阿爾茲海默癥(AD)等疾病密切相關(guān)。因此，了解少突膠質(zhì)細(xì)胞的發(fā)育、增殖、分化、信號(hào)傳導(dǎo)及生物學(xué)功能，不僅對(duì)于CNS脫髓鞘疾病機(jī)制的認(rèn)識(shí)而且對(duì)于探索研究神經(jīng)損傷后修復(fù)措施具有重大指導(dǎo)意義。

1 少突膠質(zhì)細(xì)胞的生物學(xué)特征

1.1 少突膠質(zhì)細(xì)胞的分布和來(lái)源

OLs布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)灰質(zhì)區(qū)、白質(zhì)的神經(jīng)纖維束之間以及血管周圍等區(qū)域，成行排列。在胎兒和新生兒時(shí)期含量較多，而在髓鞘形成過(guò)程中迅速減少。從組織發(fā)生學(xué)看，OLs起源于胚胎神經(jīng)管的神經(jīng)上皮細(xì)胞，是由少突膠質(zhì)前體細(xì)胞(oligodendrocyteprecursor cells，OPCs)經(jīng)過(guò)增殖、遷移、分化而形成。從神經(jīng)干分化為OLs要經(jīng)歷復(fù)雜的細(xì)胞變化(圖1)，少突膠質(zhì)祖細(xì)胞(oligodendrocyte preprogenitors，OLP)原又稱為前少突膠質(zhì)-2型星形細(xì)胞前體細(xì)胞即(O-2A)祖細(xì)胞，由神經(jīng)干細(xì)胞發(fā)育而來(lái)，有很強(qiáng)增殖能力和遷移能力[1]。

1.2 OLs發(fā)育過(guò)程中的轉(zhuǎn)錄因子及信號(hào)通路

1.2.1 轉(zhuǎn)錄因子

OLs發(fā)育過(guò)程受一系列轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控，轉(zhuǎn)錄因子對(duì)OLs 的發(fā)育分化及髓鞘再生修復(fù)的調(diào)節(jié)有著非常重要的作用。Olig屬于堿性螺旋-環(huán)-螺旋(bHLH)類轉(zhuǎn)錄因子，有兩個(gè)主要成員Olig1和Olig2，其中Olig1促進(jìn)OLs的分化成熟，Olig2決定OLs的早期定向分化， Olig1與Olig2基因相互作用還可促進(jìn)OPCs的形成及OLs的成熟。研究發(fā)現(xiàn)Olig2的147位絲氨酸殘基磷酸化可促進(jìn)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元形成，該位點(diǎn)的去磷酸化可促進(jìn)離體神經(jīng)干細(xì)胞增殖，并促使NPCs更多地向OPCs發(fā)育[2]。目前認(rèn)為Olig2調(diào)控了Smarca4/Brgl的染色質(zhì)重塑復(fù)合物的功能特異性和活性，以及轉(zhuǎn)錄相關(guān)染色質(zhì)的修飾。這對(duì)于精確地啟動(dòng)和建立轉(zhuǎn)錄程序，促進(jìn)OLs的分化和隨后的髓鞘形成至關(guān)重要[3]。Olig2的另一個(gè)直接作用靶基因是轉(zhuǎn)錄因子Sipl，Sipl能夠與Id2、Id4和Hes5的啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合，拮抗P300/SMAD復(fù)合物，同時(shí)Sipl誘導(dǎo)Smad7的產(chǎn)生。 Sipl還可通過(guò)抑制BMP信號(hào)通路的效應(yīng)分子Id4以及通過(guò)抑制Notch信號(hào)通路的下游分子Hes5等，從而促進(jìn)OL分化、髓鞘形成與再生[4]。在OLs發(fā)育過(guò)程中存在正性協(xié)同作用因子，同時(shí)也存在很多抑制性作用因子，如BMP、ID2、ID4等，這些抑制因子通過(guò)抑制Olig2來(lái)抑制OLs分化的啟動(dòng)、抑制OLs的成熟。另外，大量臨床實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)Nkx6.2、MyTI、Sox8、Sox9、Sox17 等都對(duì)OLs的成熟具有不同的促進(jìn)作用[5]。

1.2.2 信號(hào)通道

OLs發(fā)育過(guò)程還受一系列信號(hào)通路的調(diào)控如Notch 通路、Wnt 通路、Sonic Hedgehog( Shh) 通路等。Notch信號(hào)通路由Notch受體、Notch配體、細(xì)胞內(nèi)效應(yīng)器分子三部分組成，OPCs能與Notch受體結(jié)合，激活下游信號(hào)傳導(dǎo)，來(lái)抑制OLs成熟分化，r分泌酶是Notch信號(hào)的抑制酶，它可以阻止Notch信號(hào)的傳導(dǎo)，從而來(lái)促進(jìn)OLs的成熟，適合運(yùn)用于損傷后的修復(fù)[6]。研究表明，經(jīng)典的Wnt信號(hào)通路在髓鞘形成過(guò)程中發(fā)揮雙重的作用。當(dāng)OPC無(wú)法生成時(shí)，Wnt/β-catenin信號(hào)通路激活抑制神經(jīng)祖細(xì)胞向0PC發(fā)育。當(dāng)OPC生成時(shí)，Wnt/β-catenin信號(hào)通路激活可促進(jìn)OL分化和髓鞘形成[7]。Shh信號(hào)分布在CNS不同的區(qū)域，與CNS的生長(zhǎng)發(fā)育有密切的關(guān)系，OLs特化表達(dá)均有Shh參與，Shh信號(hào)通路可誘導(dǎo)OPCs增殖、存活及分化[8]。

圖1

1.3 少突膠質(zhì)細(xì)胞的功能

1.3.1 形成髓鞘

OLs最主要的功能就是形成髓鞘包繞CNS軸突。在這個(gè)階段，細(xì)胞表達(dá)特定的髓鞘蛋白，即髓鞘堿性蛋白、髓磷脂相關(guān)糖蛋白、髓鞘少突膠質(zhì)細(xì)胞糖蛋白、髓鞘堿性蛋白(MBP、MAG，MOG，和PLP)，這些蛋白的參與保證了髓鞘的結(jié)構(gòu)完整性[9]。

1.3.2 營(yíng)養(yǎng)支持神經(jīng)元

OLs可以分泌神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，促進(jìn)神經(jīng)元和膠質(zhì)的存活，并保障神經(jīng)元功能發(fā)揮。Wilkins, Majed[10]等人的研究還發(fā)現(xiàn)來(lái)自O(shè)Ls的條件培養(yǎng)基(CM)可激活神經(jīng)元MAPK/Erk途徑，從而使神經(jīng)元軸突的長(zhǎng)度增加。相關(guān)阻斷試驗(yàn)也得出BDNF、NT-3以及胰島素樣生長(zhǎng)因子-1(IGF-1)等生長(zhǎng)因子能夠促進(jìn)少突膠質(zhì)細(xì)胞生長(zhǎng)。

1.3.3 調(diào)節(jié)神經(jīng)元生長(zhǎng)

OLs可以表達(dá)抑制性蛋白，已分化的OLs通過(guò)接觸抑制，阻止神經(jīng)纖維過(guò)度生長(zhǎng)。星形膠質(zhì)細(xì)胞和OLs均能產(chǎn)生一些具有抑制性作用的蛋白，如硫酸軟骨素蛋白多糖(CSPGs)、硫酸軟骨素蛋白多糖-2(NG-2)。已有研究表明[11],MAG 、Nogo-A 和OMgp 可能通過(guò)與神經(jīng)元上的一個(gè)共同受體Nogo66受體(NgR)結(jié)合并傳導(dǎo)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，抑制神經(jīng)元軸突的生長(zhǎng)。CNS損傷后OPCs迅速聚集在受損傷的部位, OPCs產(chǎn)生多種具有抑制性作用的蛋白，抑制了神經(jīng)的再生。

2 少突膠質(zhì)細(xì)胞相關(guān)病變

與少突膠質(zhì)細(xì)胞有關(guān)的病變可分為兩大類：一類是原發(fā)性髓鞘形成障礙，如異染性白質(zhì)腦病(MLD)、腦白質(zhì)海綿樣變性、腎上腺白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)不良等；一類是繼發(fā)性髓鞘損傷后發(fā)生的髓鞘破壞型脫髓鞘疾病，如多發(fā)性硬化(MS)、阿爾茲海默癥(AD)、創(chuàng)傷性脊髓損傷(SCI)等。

2.1 異染性腦白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)不良(metachromatic leukodystrophy， MLD)

MLD是一種常染色體隱性遺傳性的神經(jīng)鞘脂沉積病，為髓鞘形成障礙中比較常見(jiàn)的一種疾病。該病是由于22號(hào)染色體上芳基硫酸酯酶A(arylsulphatase A，ARSA)基因缺乏，導(dǎo)致芳基硫酸酯酶A不足，不能催化溶酶體內(nèi)硫腦苷脂水解而在體內(nèi)沉積，引起少突膠質(zhì)細(xì)胞功能障礙、硫酸腦苷脂的聚集、髓鞘脫失和進(jìn)行性神經(jīng)退行性變等一系列的中樞神經(jīng)系統(tǒng)脫髓鞘疾病。

2.2 多發(fā)性硬化(multiple sclerosis，MS)

MS的發(fā)病機(jī)制主要為明顯髓鞘脫失、炎性細(xì)胞浸潤(rùn)、膠質(zhì)細(xì)胞增生及軸索損傷。部分患者可以同時(shí)累及周圍神經(jīng)系統(tǒng)，在脊神經(jīng)根主要發(fā)生脫髓鞘改變，在遠(yuǎn)端軸突可繼發(fā)軸索損害。MS 是Th1 細(xì)胞介導(dǎo)的自身免疫病。免疫發(fā)病環(huán)節(jié)包括：抗原、抗原遞呈細(xì)胞、介導(dǎo)脫髓鞘病變的主要細(xì)胞及其效應(yīng)[12]。在抗原呈遞細(xì)胞(APC)表面，同時(shí)表達(dá)MHC-Ⅱ Ag 、MBP 等抗原的表位, T 細(xì)胞對(duì)其進(jìn)行雙識(shí)別后，分泌IFN-γ、TNF-α、TNF-β, 破壞髓鞘的結(jié)構(gòu)。激活的T細(xì)胞通過(guò)血腦屏障(BBB)后，與APC呈遞的靶抗原結(jié)合后引起炎癥反應(yīng)，直接或通過(guò)損傷OLs而間接造成髓鞘損傷[13]。

2.3 阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease，AD)

AD是一種進(jìn)行性認(rèn)知功能減退為主要特征的中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病。AD除了神經(jīng)炎性斑和神經(jīng)原纖維纏結(jié)外，還具有多種病理改變，其中髓鞘損傷與AD的發(fā)生關(guān)系密切[14]。各個(gè)時(shí)期的AD中均存在明顯的白質(zhì)微結(jié)構(gòu)損傷。白質(zhì)微結(jié)構(gòu)損傷主要包括髓鞘和軸突密度降低、少突膠質(zhì)細(xì)胞丟失等，其中髓鞘損傷尤為明顯。AD中OLs過(guò)早功能失調(diào)可能是髓鞘損傷的主要原因。

3 少突膠質(zhì)細(xì)胞病變的治療

髓鞘慢性脫失會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)的退行性變，最終導(dǎo)致永久、嚴(yán)重的神經(jīng)功能喪失，理論上盡快恢復(fù)髓鞘是治療脫髓鞘疾病的最佳途徑，但效果難以令人滿意。因此脫髓鞘疾病的治療，從基礎(chǔ)研究角度來(lái)看，髓鞘修復(fù)大體分為體外補(bǔ)充和體內(nèi)誘導(dǎo)。體外補(bǔ)充是通過(guò)體外細(xì)胞移植；體內(nèi)誘導(dǎo)則是通過(guò)外源性因素誘導(dǎo)激發(fā)內(nèi)源性生長(zhǎng)。

3.1 體外補(bǔ)充OPCs

OLs細(xì)胞不再具有增殖、遷移能力，并不適合體外移植。1996年Targett[15]等人將人類CNS提取的OLs植入鼠腦內(nèi)脫髓鞘部位，結(jié)果顯示移植的細(xì)胞不能產(chǎn)生髓鞘，后來(lái)人們就將更多的關(guān)注集中在OPCs的移植上。大量基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不論是髓鞘形成障礙還是髓鞘形成后發(fā)生的髓鞘破壞型脫髓鞘疾病，都可以通過(guò)體外OPCs移植來(lái)實(shí)現(xiàn)髓鞘的恢復(fù)，改善患者的癥狀。Shiverer鼠是臨床常用的一種脫髓鞘的動(dòng)物模型，剔除了小鼠的髓鞘堿性蛋白(myelinbasic protein，MBP)基因，小鼠髓鞘缺失預(yù)期壽命僅為20～22周。目前，多能干細(xì)胞的神經(jīng)誘導(dǎo)已經(jīng)相對(duì)成熟和穩(wěn)定，Chambers[16]等人發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)雙重抑制BMP和TGFβ信號(hào)通路可以在7d左右將hESCs穩(wěn)定分化為神經(jīng)上皮細(xì)胞，而進(jìn)一步誘導(dǎo)神經(jīng)上皮細(xì)胞向OPCs分化仍然需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)探索。目前有很多實(shí)驗(yàn)室嘗試通過(guò)改進(jìn)培養(yǎng)方法縮短從hESCs或iPSCs到OPCs的分化時(shí)間，提高分化效率。

3.2 體內(nèi)誘導(dǎo)OPCs

3.2.1 誘導(dǎo)機(jī)制

通過(guò)在體調(diào)節(jié)OLs相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子、分子、膜受體等靶點(diǎn)，或通過(guò)特定的手段來(lái)調(diào)控機(jī)體的OPCs，促進(jìn)內(nèi)源性髓鞘再生成為另一條重要的治療CNS脫髓鞘疾病的方向和思路。Brinkmann[17]等人發(fā)現(xiàn)NRG1-ErbB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)參與CNS髓鞘的形成，通過(guò)基因工程過(guò)度表達(dá)Ⅰ型和Ⅲ 型NRG1 之后，髓鞘形成顯著。在2013年張壯等人發(fā)現(xiàn)GPRl7對(duì)OPCs早期分化起正向調(diào)節(jié)作用，對(duì)OLs后期發(fā)育及成熟呈負(fù)向調(diào)節(jié)作用。因此GPRl7可能是脫髓鞘性疾病治療的潛在靶點(diǎn)[18]。

3.2.2 中藥誘導(dǎo)

大量研究結(jié)果表明，中醫(yī)藥能促進(jìn)神經(jīng)損傷后神經(jīng)元再生。劉楊[19]等人的實(shí)驗(yàn)顯示大鼠脊髓損傷(spinal cordinjury，SCI) 后給予丹參注射液治療，不僅可以有效促進(jìn)脊髓神經(jīng)功能的恢復(fù)，而且會(huì)引起大量神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的增生，這主要和升高磷脂酰肌醇3-激酶( PI3K) /蛋白激酶B ( Akt) /mTOR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路活性有關(guān)。張力[20]等人研究發(fā)現(xiàn)黃芪可促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞增殖及定向分化，從中提取的單體或有效成分對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)再生與修復(fù)具有保護(hù)作用，形成功能性神經(jīng)元。人參皂苷Rg1和Rb1能顯著提高SVZ和NSCs存活率，增加STAT3表達(dá)，對(duì)NSC及神經(jīng)元均有不同程度的保護(hù)作用[21]。鄭衍芳[22]等人發(fā)現(xiàn)冬蟲(chóng)夏草中含有多種氨基酸，參與NPCs的分化調(diào)節(jié)，還可以和各種生長(zhǎng)因子結(jié)合，促進(jìn)NSCs增殖及分化。張一帆[23]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，從淫羊藿中提取出的有效單體成分淫羊藿苷可以增加神經(jīng)生長(zhǎng)因子在額葉皮層神經(jīng)元中的表達(dá)，促進(jìn)髓鞘再生及軸突修復(fù)，可作為治療神經(jīng)退行性疾病的潛在藥物。樓小亮[24]等人發(fā)現(xiàn)養(yǎng)血清腦顆粒(主要成分川芎、當(dāng)歸、細(xì)辛、熟地等)在NPCs的增殖期，能夠促進(jìn)nestin的表達(dá)，從而促進(jìn)神經(jīng)再生。楊娜[25]等人通過(guò)大鼠局灶性腦缺血再灌注實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)三七總皂苷可通過(guò)上調(diào)Bcl-2、Nestin、BDNF、EGF蛋白的表達(dá)，同時(shí)抑制凋亡基因的表達(dá)，從而促進(jìn)NPCs增殖分化?？傊?，大量基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)中藥對(duì)神經(jīng)再生有促進(jìn)作用，為神經(jīng)系統(tǒng)損傷后的治療提供治療新方法。

4 小結(jié)

髓鞘是保證CNS結(jié)構(gòu)及功能完整的重要結(jié)構(gòu)，OLs是CNS唯一的成髓鞘神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。通過(guò)OPCs移植或體內(nèi)誘導(dǎo)治療脫髓鞘疾病也成為了可能，大量研究數(shù)據(jù)表明中藥可以調(diào)控與神經(jīng)再生修復(fù)相關(guān)的內(nèi)源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，促進(jìn)軸突的再生與修復(fù)，同時(shí)促進(jìn)OLs分化及髓鞘的形成。但是相關(guān)研究近幾年卻很少，中醫(yī)藥對(duì)于神經(jīng)再生的促進(jìn)十分值得去探討，相信在不久的將來(lái)隨著研究的深入，中西醫(yī)結(jié)合修復(fù)將為髓鞘病變的治療提供更多可靠的方法。