宋宛珊 趙冠華 徐偉 朱金墻,3

(1天津中醫(yī)藥大學第二附屬醫(yī)院，天津 300250；2天津中醫(yī)藥大學；3天津中醫(yī)藥大學中醫(yī)藥研究院組分中藥國家重點實驗室)

阿爾茨海默病(AD)是一種起病隱匿的進行性發(fā)展的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，臨床上表現(xiàn)為記憶障礙、失語、失用、失認、視空間技能損害、執(zhí)行功能障礙及人格和行為改變等全面性癡呆。由于其病理機制極其復雜，至今未能完全闡明，目前對其治療只能緩解癥狀以提高患者生活水平，尚無法阻止神經(jīng)變性，故不能康復〔1〕。上個世紀90年代，Johnasson等〔2〕在胚胎和成年個體的神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了神經(jīng)干細胞(NSCs)，它們具有自我更新、多潛能分化、遷移及良好的組織融合性和低免疫源性等特點，可分化成神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞和少突膠質(zhì)細胞。由于NSCs可修復及補充受損的神經(jīng)細胞，增強神經(jīng)突觸之間的聯(lián)系，建立新的神經(jīng)環(huán)路，改善認知功能，故NSCs療法已成為治療AD的新手段〔3〕。根據(jù)來源不同，可將NSCs分為外源性和內(nèi)源性兩大類，其中外源性NSCs不僅難以找到合適的來源，并存在倫理問題及免疫反應等局限性；而內(nèi)源性NSCs可以少量增殖、遷移，分化成相應組織細胞以修復病變組織及改善機體功能，并可隨著環(huán)境的變化而調(diào)整增殖與分化的速度，不局限于正在進行神經(jīng)組織生成的區(qū)域，且可以避免免疫反應、腫瘤發(fā)生及倫理問題〔4〕。研究表明AD患者本身能夠一定程度誘導內(nèi)源性NSCs活化，以實現(xiàn)機體功能的代償恢復，但還不足以完全修復損傷，且隨著病程的延長及年齡的逐漸增長，內(nèi)源性NSCs的活化亦發(fā)生障礙〔3〕。因此，激活內(nèi)源性NSCs其分化成新的神經(jīng)元以替代死亡的神經(jīng)元是治療AD的有效途徑之一〔5〕。近年來，通過外源性手段激活內(nèi)源性NSCs而治療AD受到醫(yī)學界的廣泛關注〔6〕。部分中藥可通過多種途徑激活內(nèi)源性NSCs，促進其增殖，進行自我更新和定向分化，并遷移至靶區(qū)進一步分化與整合〔7〕，從而有效治療AD。本研究將近年來中藥通過激活內(nèi)源性NSCs治療AD的理論基礎和調(diào)控機制研究進行綜述，為進一步探討中藥治療AD的作用機制提供參考。

1 理論基礎

諸多中醫(yī)古籍中均提出腦與腎具有密切關系，而從現(xiàn)代醫(yī)學角度分析，腎與干細胞又密切相關?！鹅`樞·海論》曰：“腦為髓之?！?，李時珍《本草綱目·辛夷·發(fā)明》云：“腦為元神之府”，而《素問·陰陽應象大論》指出：“腎主骨生髓” ?？梢姡?、氣血為產(chǎn)生神的物質(zhì)基礎，腦賴精髓和氣血的濡養(yǎng)才能進行各種功能活動。故《靈樞·海論》又云：“髓海不足，則腦轉(zhuǎn)耳鳴，脛酸眩冒，目無所見，懈怠安臥。”因而，若精髓、氣血不足，髓海失養(yǎng)，則腦病生焉?！鹅`樞·經(jīng)脈》和《難經(jīng)》亦提到腦與腎通過督脈相聯(lián)系，二者關系緊密，相互影響。中醫(yī)理論認為：“腎藏精，主骨，生髓。” 腎藏有來源于父母的“先天之精”，參與并促進胚胎的形成；胚胎干細胞來自于受精卵囊胚期(尚未著床)的內(nèi)細胞團，內(nèi)細胞團在母體內(nèi)分化形成胎兒?？梢?，二者都是先身而生，來源相同。此外，中醫(yī)理論還指出 “腎受五臟六腑之精而藏之”，認為腎精能夠化生元氣，元氣通過三焦布散全身，內(nèi)至臟腑經(jīng)絡，外達肢節(jié)皮毛，成為維持組織器官正常結(jié)構(gòu)和激發(fā)推動其功能活動的重要動力；存在于成年個體組織的成體干細胞是胚胎發(fā)育過程中胚胎干細胞分化到一定階段停留在組織中，具有維持機體正常組織結(jié)構(gòu)與功能的作用。因而，腎精與干細胞的來源、分布與功能均相似。

近年來，醫(yī)藥研究者運用現(xiàn)代科學技術方法對腎精與干細胞的關系進行了深入研究。張進等〔8〕認為全能干細胞蘊藏了全部先天之精，并將已發(fā)現(xiàn)的多種全能成體干細胞的功能與“精”的繁衍生殖、生長發(fā)育、生髓化血等功能相比較，認為“精”與干細胞基本屬性較相似，進而提出新的學術觀點：干細胞具有先天之精的功能，是先天之精在細胞層次的存在形式。沈自尹〔9〕提出，在正常情況下，腎所藏之精是相對靜止的，干細胞也同樣處于休眠狀態(tài)。因此，腎精與胚胎干細胞及其他分化為各組織器官的成體干細胞性能相似，干細胞具有先天之精的屬性。張金生等〔10〕從生命起源、生理功能和衰老機制等方面分析干細胞與中醫(yī)腎精同一性，進一步闡釋了干細胞是“腎精”的重要細胞生物學基礎。本課題組通過實驗研究與文獻分析，認為腎精與干細胞在來源、分布、功能上具有相近之處，腎精的物質(zhì)基礎主要或部分體現(xiàn)為干細胞及其功能，腎精虧虛導致的AD勢必影響到NSCs及其功能，初步闡明了“腎生髓，腦為髓之海”的現(xiàn)代生物學基礎(圖1)〔11〕。

圖1 “腎生髓，腦為髓之?！钡默F(xiàn)代生物學基礎示意圖

2 中藥調(diào)節(jié)NSCs活化的機制

內(nèi)源性NSCs活化的調(diào)控機制非常復雜，各種調(diào)控信號分子相互協(xié)同與依賴，NSCs的內(nèi)在分化程序、所處微環(huán)境中的細胞因子、細胞外基質(zhì)、黏附分子、細胞間相互作用等均與其增殖、分化密切相關〔12〕。這些調(diào)控機制可歸納為直接調(diào)控和間接調(diào)控，后者又可分為“自身轉(zhuǎn)錄因子和蛋白”與“微環(huán)境”兩大類。中藥既可以直接誘導內(nèi)源性NSCs定向分化成神經(jīng)元，又可以調(diào)控其轉(zhuǎn)導基因信號間接促使內(nèi)源性NSCs定向分化成神經(jīng)元，并能通過改變其所處微環(huán)境中的神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)生長因子等物質(zhì)的含量，從而間接激活內(nèi)源性NSCs。

2.1直接調(diào)控 NSCs在一定條件下可以被誘導分化成神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞和少突膠質(zhì)細胞。部分中藥單體、有效成分、中藥復方可直接誘導內(nèi)源性NSCs的分化，抑制腦內(nèi)神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞的凋亡，并促使神經(jīng)元再生，替換壞死的神經(jīng)元，從而有利于治療AD(表1)。

表1 中藥直接誘導內(nèi)源性NSCs增殖與分化

2.2間接調(diào)控

2.2.1自身轉(zhuǎn)錄因子和蛋白 內(nèi)源性NSCs自身的轉(zhuǎn)錄因子及其他功能蛋白可調(diào)控其發(fā)育，這些轉(zhuǎn)錄因子在特定時間通過某一途徑啟動或阻止下游基因表達以決定其分化命運。堿性螺旋-環(huán)-螺旋(bHLH)基因是決定神經(jīng)細胞分化的功能基因，主要調(diào)節(jié)神經(jīng)元及膠質(zhì)細胞的命運選擇，其表達異?？墒股窠?jīng)元分化率減少，但是對膠質(zhì)細胞分化率無影響〔33,34〕。DNA結(jié)合抑制因子(Id)作為bHLH轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄抑制因子，是細胞增殖、分化、死亡等活動的重要調(diào)控因子，IdS家族的重要成員Id2具有抑制分化和促進增殖的雙重作用〔35,36〕。細胞因子的效應又受多種因子的調(diào)節(jié)，包括細胞因子信號抑制因子(SOCS)家族。該家族的SOCS2是一種潛在的神經(jīng)分化調(diào)控因子，可負性調(diào)節(jié)生長激素(GH)信號〔37,38〕，在控制神經(jīng)細胞分化和決定細胞命運方面發(fā)揮重要作用，能促進NSCs向神經(jīng)元而非膠質(zhì)細胞方向分化，并能通過與GH信號無關的通路調(diào)節(jié)表皮生長因子受體(EGFR)磷酸化，促進神經(jīng)突起生長〔39,40〕。因而，SOCS2對神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)和功能均具有重要作用。

中藥可通過調(diào)控轉(zhuǎn)導基因信號，使內(nèi)源性NSC定向分化成神經(jīng)元，從而改善AD患者癥狀或減緩AD的病理進程。銀杏內(nèi)酯B可使 Id2表達下降，從而與E蛋白結(jié)合減少，導致其對bHLH轉(zhuǎn)錄因子抑制作用減弱；還可上調(diào)SOCS2表達，一方面通過抑制JAK/STAT信號轉(zhuǎn)導途徑，阻斷GH信號，促進NSCs向神經(jīng)元分化，另一方面通過與EGFR結(jié)合，導致EGFR持續(xù)磷酸化，促進突起生長，從而發(fā)揮促進神經(jīng)元分化和結(jié)構(gòu)功能成熟的生物學效應〔41〕。這可能是銀杏內(nèi)酯B間接促進NSCs向神經(jīng)元方向分化的作用機制之一。

2.2.2微環(huán)境 NSCs的增殖、分化等行為高度依賴于其生長的環(huán)境，即NSCs微環(huán)境。內(nèi)源性NSCs所處的微環(huán)境亦可調(diào)控其發(fā)育過程。微環(huán)境包括細胞因子〔堿性成纖維細胞生長因子(bFGF)、血管內(nèi)皮細胞生長因子(VEGF)、神經(jīng)營養(yǎng)因子(NF)、腦源性神經(jīng)生長因子(BDNF)、β-轉(zhuǎn)化生長因子 (TGF)超家族〕、神經(jīng)遞質(zhì)〔包括谷氨酸(Glu)、5-羥色胺(HT)、γ-氨基丁酸(GABA)、乙酰膽堿(ACh)、神經(jīng)細胞黏附分子(NCAM)等〕、血小板衍化生長因子(PDGF)及激素等，它們通過調(diào)節(jié)黏著性和遷移能力使神經(jīng)細胞維持存活，促使突觸增長和細胞有絲分裂等，從而影響NSCs的增殖與分化〔42～45〕。內(nèi)源性NSCs處于不同的微環(huán)境，其分化方向也不一樣。

部分中藥有效成分及復方可通過改變內(nèi)源性NSCs所處微環(huán)境中的神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)生長因子等物質(zhì)的含量，從而激活內(nèi)源性NSCs以治療AD(表2)。

表2 中藥通過改變內(nèi)源性NSCs所處的微環(huán)境促進其增殖與分化

綜上，隨著全球人口老齡化的日趨嚴重，AD發(fā)病率居高不下，不僅嚴重危害患者的生命和健康，也給家庭和社會帶來沉重負擔。單一成分、單一靶點的化學藥物研發(fā)已經(jīng)遇到瓶頸，越來越多的醫(yī)藥工作者將目光集中到具有多成分、多靶點、多途徑等作用特點的中藥上。由上文可見，中藥可以通過直接和間接途徑激活內(nèi)源性NSCs，促進其增殖與遷移，并促使其向神經(jīng)元定向分化(圖2)，從而治療AD，發(fā)揮獨特的優(yōu)勢。

圖2 中藥調(diào)節(jié)NSCs活化的機制示意

但是，目前針對中藥激活內(nèi)源性NSCs治療AD的實驗研究較少，并存在以下問題：(1)評價指標不同：實驗者由于目的不同和實驗條件的差異，選擇的評價指標也存在很大差異，故即使研究同一藥物，其可比性也較差；(2)研究不全面：對中醫(yī)藥誘導內(nèi)源性NSCs的增殖、遷移和分化的具體機制尚缺乏系統(tǒng)研究；(3)缺乏臨床驗證：中藥促進NSCs分化成神經(jīng)元后在體內(nèi)是否發(fā)揮作用，對AD患者的療效及安全性尚無明確的臨床證據(jù)進行驗證。因此，在今后實驗研究中，應該統(tǒng)一評價指標，更深入、更系統(tǒng)地研究中藥激活內(nèi)源性NSCs以治療AD的作用及機制，并通過臨床研究確認其有效性及安全性，為臨床治療AD提供新思路和手段。

此外，研究發(fā)現(xiàn)由腦內(nèi)Aβ寡聚物介導的神經(jīng)再生障礙是AD神經(jīng)退化的早期事件〔50〕，且Aβ1-42可通過細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)-絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號通路抑制NSCs遷移〔51〕；Aβ還能不可逆地干擾線粒體氧化狀態(tài)及阻斷線粒體生物發(fā)生和動力學，從而降低NSCs活力，并抑制其增殖與分化〔52〕。反之，NSCs可通過分泌外泌體促進突觸抵抗Aβ的神經(jīng)毒性〔53〕?？梢夾β與NSCs活化之間存在相互制約作用。因此，有必要深入探討中藥通過抑制Aβ產(chǎn)生和清除Aβ而促進NSCs活化的作用及機制，為中醫(yī)藥治療AD尋找新的突破。