潘召韜 馬宇濤 肖 彪 林蘇揚(yáng) 高君妍 單江暉 儲(chǔ)超揚(yáng)沈 巍 謝 凱** 李麗萍**

（1）寧波大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院康復(fù)科，寧波 315211；2）寧波大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理與藥理學(xué)科，寧波 315211）

根據(jù)世界衛(wèi)生組織的定義，癡呆癥是一種慢性或進(jìn)行性綜合征，通常是認(rèn)知功能出現(xiàn)嚴(yán)重衰退超過正常年老的過程，它影響記憶、思考、定向、理解、計(jì)算、學(xué)習(xí)、語言和判斷能力。認(rèn)知能力損傷通常伴有情感控制能力、社會(huì)行為和動(dòng)機(jī)衰退，或晚于上述幾種狀況出現(xiàn)。目前全世界有5 000 萬人患有癡呆癥，隨著人口老齡化，預(yù)計(jì)到2050 年將增加兩倍多，而阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease，AD）是癡呆的主要類型，占所有癡呆病例的50%～75%，主要發(fā)病人群是60 歲以上老年人，而65歲后老年人發(fā)病率每5年大約翻一番［1］。AD 患者在臨床上表現(xiàn)為記憶力下降、認(rèn)知障礙、語言障礙、學(xué)習(xí)能力下降等特點(diǎn)。AD的主要病理特征是β 淀粉樣蛋白（amyloid β，Aβ）寡聚體在細(xì)胞外沉積形成的老年斑和Tau蛋白被過度磷酸化并在細(xì)胞內(nèi)積累形成的神經(jīng)原纖維纏結(jié)［2］。根據(jù)既往研究，AD 的發(fā)病機(jī)制主要包括突觸丟失［3］、膽堿能神經(jīng)元損傷［4］、Aβ 積累和Tau 蛋白磷酸化［5］、神經(jīng)血管和前庭丟失等假說［6］。目前臨床上針對(duì)AD的藥物治療選擇非常有限，而且藥物干預(yù)僅暫時(shí)性緩解病癥，不能逆轉(zhuǎn)AD的病理，并且對(duì)老年人有很大的副作用［7］。因此，近年來非藥物的物理干預(yù)用于緩解和改善AD的研究越來越受到重視。本文就嗅覺干預(yù)、光療法、聲光刺激、腦電刺激、溫度干預(yù)5個(gè)方面進(jìn)行綜述，為物理干預(yù)作為預(yù)防和延緩AD提供新的思路。

1 嗅覺干預(yù)

嗅覺系統(tǒng)是通往大腦的主要感官通道之一。研究表明，AD患者的嗅覺功能在早期階段就發(fā)生惡化，嗅覺功能異常是最可能預(yù)示AD發(fā)生的早期預(yù)警標(biāo)記［8］。嗅覺功能惡化可能與病理性Aβ 和高度磷酸化Tau 蛋白在嗅覺上皮（olfactory epithelium，OE）和內(nèi)嗅皮層（entorhinal cortex，EC）等區(qū)域積累有關(guān)［9］。嗅覺系統(tǒng)存在神經(jīng)發(fā)生，鼻嗅覺受體神經(jīng)元可終生再生，OE 存在嗅覺感受器表達(dá)、神經(jīng)發(fā)生和神經(jīng)退化，嗅球（olfactory bulb，OB）也存在突觸發(fā)生和神經(jīng)發(fā)生［10］。鼻和OB中的嗅覺神經(jīng)元可能為研究神經(jīng)退行性疾病的發(fā)病機(jī)制提供了一個(gè)窗口。因此，針對(duì)嗅覺系統(tǒng)的康復(fù)治療也可能成為防治AD的有效手段之一。

在嗅覺刺激中，氣味信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)發(fā)生在嗅纖毛中，它始于氣味分子與嗅覺感受器的結(jié)合，引發(fā)了由腺苷酸環(huán)化酶III（adenylate cyclase III，AC3）產(chǎn)生的第二信使cAMP介導(dǎo)的一系列分子事件［11］。氣味誘導(dǎo)的纖毛cAMP 增加，產(chǎn)生了一個(gè)由Na+和Ca2+攜帶的轉(zhuǎn)導(dǎo)電流，正電荷電流通過環(huán)狀核苷酸門控通道進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，隨后負(fù)電荷Cl-通過由Ca2+激活的氯離子通道流出細(xì)胞外，最終細(xì)胞內(nèi)因去極化產(chǎn)生動(dòng)作電位，興奮傳遞到OB，使OB 神經(jīng)元興奮性增強(qiáng)，這種增強(qiáng)是由鈣依賴性電導(dǎo)的降低而導(dǎo)致［10］。同時(shí)，OE中包含的微絨毛支持細(xì)胞在其中也發(fā)揮了一系列作用，它們產(chǎn)生了神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)和神經(jīng)調(diào)節(jié)分子（如內(nèi)源性大麻素、胰島素和ATP），從而參與神經(jīng)保護(hù)和神經(jīng)發(fā)生［12］。一項(xiàng)研究將36 只Sprague-Dawley 大鼠隨機(jī)分為訓(xùn)練組、偽訓(xùn)練組和空白對(duì)照組，在四臂徑向迷宮中訓(xùn)練組的大鼠必須在每次同時(shí)呈現(xiàn)的兩種氣味（分別代表正面和負(fù)面提示）之間進(jìn)行選擇，只有選擇了代表正面提示的氣味后，才能獲得水獎(jiǎng)勵(lì)，進(jìn)行嗅覺辨別訓(xùn)練（20 次/d），持續(xù)3 d，每天持續(xù)到10 次試驗(yàn)后，訓(xùn)練組的大鼠至少有80%選擇了代表正面提示的氣味，結(jié)果表明大部分訓(xùn)練組的大鼠學(xué)會(huì)了對(duì)本次氣味的辨別。研究還發(fā)現(xiàn)，嗅覺辨別訓(xùn)練誘導(dǎo)了內(nèi)源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子尤其是腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）的產(chǎn)生，并激活額葉皮層神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)［13］。同樣的，另一項(xiàng)研究也選用Sprague-Dawley大鼠進(jìn)行了與上述相同的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明嗅覺辨別訓(xùn)練誘導(dǎo)大鼠嗅覺梨狀皮質(zhì)錐體神經(jīng)元興奮性增加和突觸傳遞增加，后超極化和成對(duì)脈沖減少，增強(qiáng)了大鼠的學(xué)習(xí)和記憶能力［14］。嗅覺辨別訓(xùn)練也會(huì)導(dǎo)致大鼠梨狀皮質(zhì)錐體神經(jīng)元頂端樹突棘密度增加［15］。其次，一項(xiàng)研究以C57BL/6J 小鼠為研究對(duì)象進(jìn)行了嗅覺辨別學(xué)習(xí)訓(xùn)練，小鼠隨機(jī)分為訓(xùn)練組、偽訓(xùn)練組和空白對(duì)照組，每組6 只，每天接觸一對(duì)氣味劑，試驗(yàn)200 次/d，持續(xù)14 d，訓(xùn)練組在選中代表獎(jiǎng)勵(lì)的氣味后給予水獎(jiǎng)勵(lì)，偽訓(xùn)練組則隨機(jī)給予水獎(jiǎng)勵(lì)，空白對(duì)照組僅暴露在凈化空氣中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)嗅覺辨別學(xué)習(xí)訓(xùn)練能提高腦部成熟新生顆粒細(xì)胞（granule cells，GCs）的樹突棘密度，利用光遺傳標(biāo)記顯示嗅覺訓(xùn)練加強(qiáng)了嗅覺皮層（olfactory cortex，OC）到海馬區(qū)新生GCs 之間的突觸連接，增強(qiáng)了興奮性信號(hào)的輸入［16］。另一項(xiàng)研究將注射Aβ1-42寡聚體造模的急性AD大鼠暴露在黑松精油蒸汽中，15 min/d，持續(xù)21 d，發(fā)現(xiàn)黑松精油的刺激可降低Aβ對(duì)大腦的毒性作用和氧化應(yīng)激。用徑向臂迷宮和 Y 迷宮進(jìn)行行為測(cè)試后發(fā)現(xiàn)黑松精油刺激減輕了Aβ 誘導(dǎo)的記憶障礙，表明芳香精油療法在治療AD 上具有神經(jīng)保護(hù)和促智作用［17］。此外，臨床試驗(yàn)研究數(shù)據(jù)表明熟悉或特定的氣味可喚起過往的記憶，使AD患者表現(xiàn)出更快的記憶誘導(dǎo)、更短的記憶檢索時(shí)間、更好的心理時(shí)間旅行和更具體的情感體驗(yàn)，提示氣味可以作為AD患者喚起記憶的線索［18］。芳香療法對(duì)AD患者睡眠障礙有積極作用，還能通過抑制乙酰膽堿酯酶的作用和降低海馬區(qū)氧化損傷，從而改善記憶障礙［19］。以非侵入性方式在皮膚表面放置6種潛在的刺激電極，通過產(chǎn)生小的電子脈沖進(jìn)入大腦嗅覺神經(jīng)元區(qū)域，刺激嗅覺神經(jīng)元興奮，可以緩解并阻止AD患者癥狀的進(jìn)一步惡化，表明嗅覺區(qū)域非侵入性電刺激療法也是治療AD策略之一［20］。

綜上，通過對(duì)嗅覺的氣味辨別訓(xùn)練或?qū)π嵊X區(qū)域進(jìn)行非侵入性電刺激，均可以誘導(dǎo)并增強(qiáng)嗅覺神經(jīng)元的興奮性，從而改善AD 的癥狀（圖1）。因此，對(duì)嗅覺系統(tǒng)的干預(yù)也成為研究治療AD癥狀的重要干預(yù)策略之一。

Fig.1 The mechanism of olfactory intervention in the treatment of Alzheimer’s disease圖1 嗅覺干預(yù)治療阿爾茨海默病的作用機(jī)制

2 光療法

2.1 光生物調(diào)節(jié)

光生物調(diào)節(jié)（photobiomodulation，PBM）主要指利用低能量的光照射組織細(xì)胞，使組織細(xì)胞中線粒體的光受體吸收紅色光至近紅外光（620～1 100 nm）光子，從而產(chǎn)生有益的作用［21］。細(xì)胞色素c 氧化酶（cytochrome c oxidase，CCO）是PBM 發(fā)揮作用的基本分子，CCO 是線粒體呼吸電子傳遞鏈的第4個(gè)酶復(fù)合物，發(fā)揮催化氧氣還原為水的作用，意味著CCO 和所有需氧細(xì)胞中代謝能量的產(chǎn)生密切相關(guān)，且CCO具有兩個(gè)血紅素（a和a3）和兩個(gè)銅中心（CuA 和CuB），具有紅色光（620～680 nm）和紅外光（760～825 nm）的光譜吸收峰［22］。此外，作為細(xì)胞內(nèi)主要的光感受器，CCO 對(duì)光的吸收并不局限于波長(zhǎng)620～680 nm 和760～825 nm，對(duì)更長(zhǎng)的近紅外光如波長(zhǎng)1 064 nm、1 068nm 和1 072nm 也具有吸收峰。而近紅外光對(duì)患神經(jīng)認(rèn)知障礙的大腦產(chǎn)生有益的作用［21］。

腦血流量障礙、神經(jīng)血管功能障礙和腦氧合降低已被認(rèn)為是AD 的一個(gè)重要特征［23］。在PBM 的應(yīng)用中，CCO 吸收光子并發(fā)生光氧化后，誘發(fā)CCO 上調(diào)，增加耗氧量和ATP 產(chǎn)生，從而改善代謝功能，并促進(jìn)一氧化氮釋放和線粒體膜電位增加［24］。同時(shí)，在CCO吸收光子并增加線粒體膜的通透性后，活性氧會(huì)短暫增加，從而激活與神經(jīng)保護(hù)和細(xì)胞存活相關(guān)的線粒體信號(hào)通路［25］。此外，PBM 治療促進(jìn)一氧化氮釋放，導(dǎo)致血管舒張、血液循環(huán)加快和腦血流量增加［26］。相關(guān)研究表明，作為一種非侵入性的腦PBM 形式，經(jīng)顱近紅外激光刺激會(huì)導(dǎo)致人腦中CCO 的光氧化，引起氧化CCO 上調(diào)，并觸發(fā)血流動(dòng)力學(xué)改變，誘導(dǎo)人前額的CCO、氧合血紅蛋白濃度（oxyhemoglobin，HbO2）和總血紅蛋白濃度（total hemoglobin concentration，HbT）等血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)顯著增加［27］。PBM 通過影響人的腦電生理活動(dòng)，增強(qiáng)老年人的神經(jīng)認(rèn)知功能，從而對(duì)抗與衰老或血管疾病相關(guān)的認(rèn)知衰退［28］。PBM 通過激活蛋白激酶B 上Ser9 殘基磷酸化，然后與糖原合酶激酶3β（glycogen synthase kinase-3β，GSK3β）的N端位點(diǎn)結(jié)合，抑制GSK3β 活性，從而保護(hù)細(xì)胞免受損傷和凋亡，發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用［29］。PBM 還通過抑制環(huán)加氧酶2（cyclooxygenase 2，COX-2）和調(diào)節(jié)核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）信號(hào)通路，發(fā)揮抗炎作用［30］。PBM 通過細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）-cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（cyclic AMP response element binding protein，CREB）通路，上調(diào)BDNF 水平，促進(jìn)樹突結(jié)構(gòu)和突觸發(fā)生，改善神經(jīng)元連接和突觸傳遞［31］。一項(xiàng)動(dòng)物研究使用年輕（4月齡）和老年（20 月齡）雄性Wistar 大鼠進(jìn)行激光二極管（波長(zhǎng)為810 nm、功率100 mW）的慢性經(jīng)顱治療，隨機(jī)分為年輕激光組（n=7）、年輕對(duì)照組（n=8）、老年激光組（n=8）和老年對(duì)照組（n=7）四組。年輕/老年激光組連續(xù)58 d接受經(jīng)顱近紅外激光治療，每日激光治療總能量為15 J，照射時(shí)間為150 s，通量為535.7 J/cm2，年輕/老年對(duì)照組則關(guān)閉激光接受安慰劑治療，結(jié)果表明慢性經(jīng)顱PBM 顯著增強(qiáng)了年輕大鼠大腦皮層的代謝途徑，尤其是興奮性神經(jīng)傳遞和氧化代謝，而且老年大鼠代謝途徑可以恢復(fù)至年輕大鼠水平［32］。D-半乳糖（D-galactose，DG）的慢性給藥已被用于誘導(dǎo)大腦氧化應(yīng)激和認(rèn)知功能障礙，以模擬嚙齒類動(dòng)物的自然衰老［33］。因此，一項(xiàng)研究將成年雄性BALB/c小鼠隨機(jī)分為對(duì)照組（注射生理鹽水，n=12）和衰老誘導(dǎo)組（注射500 mg/kg DG，n=60），探索經(jīng)顱低水平激光治療對(duì)DG誘導(dǎo)的小鼠線粒體功能障礙、細(xì)胞凋亡和認(rèn)知障礙的影響。注射DG誘導(dǎo)的衰老小鼠分別給予4 J/cm2或8 J/cm2、2次/d、3 d/周、持續(xù)6周的紅色光（波長(zhǎng)660 nm）和近紅外光（波長(zhǎng)810 nm）激光治療（最大輸出功率200 mW、功率密度 4.75 W/cm2和10 Hz 脈沖波），發(fā)現(xiàn)4 J/cm2和8 J/cm2的紅光和近紅外光治療均可改善衰老引起的線粒體功能障礙和細(xì)胞凋亡，通過巴恩斯迷宮和What-Where-Which 任務(wù)進(jìn)行評(píng)估發(fā)現(xiàn)8 J/cm2紅光和近紅外光治療顯著縮短DG小鼠的潛伏期，而相同波長(zhǎng)4 J/cm2對(duì)DG小鼠的行為無顯著性影響，提示8 J/cm2的紅光和近紅外光治療明顯改善DG小鼠空間記憶和情景記憶［34］。此外，PBM 還具有抗炎作用。為了評(píng)估低水平激光照射（low-level laser irradiation，LLI）對(duì)Aβ 誘導(dǎo)的大鼠海馬神經(jīng)毒性的治療作用，對(duì)Aβ 寡聚體誘導(dǎo)的成年雄性Sprague-Dawley大鼠進(jìn)行LLI治療，使用808 nm連續(xù)波的二極管激光器，大腦皮層組織水平接受劑量為15 J/cm2，海馬水平約為5.0 J/cm2，2 min/d，持續(xù)5 d，結(jié)果顯示LLI治療緩解Aβ誘導(dǎo)的線粒體自噬，降低氧化損傷，抑制反應(yīng)性膠質(zhì)細(xì)胞增生、促炎因子產(chǎn)生和Tau過度磷酸化等神經(jīng)變性，從而減輕了Aβ 誘導(dǎo)的行為缺陷［35］。PBM 還可以治療老年大鼠的空間記憶和神經(jīng)炎癥。年輕（4月齡）和老年（20月齡）雄性Wistar大鼠每天接受激光二極管經(jīng)顱照射治療（波長(zhǎng)810 nm、功率100 mW），顱部照射5 個(gè)點(diǎn)（30 s/點(diǎn)，總計(jì)15 J 能量、時(shí)長(zhǎng)150 s），持續(xù)58 d，結(jié)果顯示老年P(guān)BM組大鼠的空間記憶恢復(fù)至年輕對(duì)照組大鼠水平，同時(shí)PBM 降低了老年大鼠單核細(xì)胞趨化蛋白1（monocyte chemotactic protein-1，MCP-1）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和白介素-5（interleukin-5，IL-5）水平，提示接受PBM治療明顯改善的老年大鼠的空間記憶和神經(jīng)炎癥［36］。

臨床研究發(fā)現(xiàn)，PBM 對(duì)腦血流量（cerebral blood flow，CBF）和CCO 有積極的影響［28，37-38］。對(duì)平均年齡為72 歲健康老年婦女（25 名）進(jìn)行經(jīng)顱發(fā)光二極管（large electronic display，LED）治療（波長(zhǎng)627 nm、功率密度70 mW/cm2、能量密度10 J/cm2），額頂區(qū)4 個(gè)點(diǎn)，30 s/點(diǎn)，每周2 次，連續(xù)4周，結(jié)果顯示，LED治療后試驗(yàn)者左側(cè)大腦中動(dòng)脈收縮期速度增加25%、舒張期速度增加30%、基底動(dòng)脈收縮期速度增加17%、舒張期速度增加25%，三側(cè)大腦動(dòng)脈搏動(dòng)指數(shù)和阻力指數(shù)下降，提示LED 治療改善了健康老年婦女大腦和基底動(dòng)脈的血液流量［37］。另一項(xiàng)對(duì)年齡在49～90 歲患認(rèn)知下降風(fēng)險(xiǎn)和主觀記憶抱怨參與者（21 名）給予顱紅外光刺激（transcranial infrared laser stimulation，TILS）治療（功率3.4 W、功率密度250 mW/cm2、積能量密度60 J/cm2、照射面 積13.6 cm2），4 min/次，1 次/周，持續(xù)5 周，采用持續(xù)注意精神運(yùn)動(dòng)警戒任務(wù)（psychomotor vigilance task，PVT）、工作記憶使用延遲匹配樣本（delayed matching-tosample，DMS）記憶檢索任務(wù)測(cè)量、腦電圖（electroencephalogram，EEG）和功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）評(píng)估TILS對(duì)認(rèn)知的影響，結(jié)果顯示，TILS可增加靜息狀態(tài)腦電圖的α、β和γ功率，并促進(jìn)了前額葉血氧水平依賴性fMRI反應(yīng)，所有參與者的反應(yīng)時(shí)間、正確試驗(yàn)次數(shù)和失誤次數(shù)都有所改善，且老年者在DMS 和PVT 任務(wù)中測(cè)出認(rèn)知改善中的效果比年輕者更明顯，治療期間沒有出現(xiàn)不良反應(yīng)，提示非侵入性TILS 方法可能增強(qiáng)老年人的神經(jīng)認(rèn)知功能［28］。年齡在18～85歲健康的成年參與者（68名）接受近紅外光譜刺激右前額葉皮層激光治療（波長(zhǎng)1 064 nm、功率3.4 W、功率密度250 mW/cm2、能量密度120 J/cm2、面積13.6 cm2）8次，1 min/次，結(jié)果顯示，治療組在激光刺激期間線粒體CCO 顯著增加，刺激后氧合血紅蛋白顯著增加，脫氧血紅蛋白減少，激光誘導(dǎo)的代謝和血液動(dòng)力學(xué)效應(yīng)與年齡呈負(fù)相關(guān)，治療期間沒有不良反應(yīng)，提示TILS 增強(qiáng)年輕和年長(zhǎng)健康成人的線粒體功能和腦血管腦氧合［38］。

總之，PBM可以緩解Aβ 誘導(dǎo)的廣泛病理，包括線粒體功能障礙、氧化應(yīng)激、神經(jīng)炎癥、神經(jīng)元凋亡和Tau 磷酸化等。在動(dòng)物模型中觀察到PBM具有神經(jīng)保護(hù)、神經(jīng)調(diào)節(jié)、增強(qiáng)代謝途徑、調(diào)節(jié)線粒體功能、調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡、增強(qiáng)抗氧化能力、抗炎作用、降低淀粉樣蛋白毒性等作用。臨床研究發(fā)現(xiàn)PBM 可以改善老年人的電生理活動(dòng)和注意力、學(xué)習(xí)記憶等行為功能。動(dòng)物和臨床研究均表明PBM對(duì)大腦的代謝和血流動(dòng)力學(xué)有很積極的影響。此外，目前沒有記錄PBM 治療對(duì)健康老年人和腦損傷患者的大腦活動(dòng)產(chǎn)生不利影響。因此，PBM 在治療衰老引起的認(rèn)知缺陷具有很好的前景。

2.2 光熱療法

在應(yīng)用于AD 的眾多治療方法中，光熱療法（photothermal therapy，PTT）由于其時(shí)間和空間可控性而受到越來越多的青睞。應(yīng)用的光熱材料可以增強(qiáng)對(duì)Aβ 聚集的調(diào)控，從而對(duì)AD 產(chǎn)生治療效果［39］。光熱材料是通過PTT調(diào)節(jié)Aβ聚集的納米材料，吸收光子的能量并將其轉(zhuǎn)化為熱量。研究表明長(zhǎng)波近紅外光（near infrared right，NIR）更適合用于治療深層腦部的Aβ［40］。由于Aβ 的形成高度依賴于溫度，局部溫度的變化會(huì)大大影響Aβ的聚集，因此已經(jīng)探索了各種光熱材料用于AD的治療，比如金納米材料［41］。金納米材料，如金納米顆粒（Au nanoparticles，AuNPs）、金納米 棒（Au nanorods，AuNRs）和金納米層（Au nanospheres，AuNSs），是目前研究最廣泛的用于PTT 的等離子體納米材料［41］。利用AuNPs與短Aβ肽制備的Aβ-AuNPs 偶聯(lián)物可以沉淀析出Aβ 聚集體，再通過高強(qiáng)度飛秒脈沖激光照射可以快速提高AuNPs 的溫度，導(dǎo)致其表面周圍形成蒸氣納米氣泡（vapor nanobubbles，VNBs），并在很短的時(shí)間之內(nèi)VNBs劇烈坍塌并引起高壓沖擊波，從而破壞Aβ 聚集體［42］。而與AuNPs 相比，聚乙二醇化的AuNRs（AuNRs-pegylated，AuNRs-PEG）不僅顯示出較低的細(xì)胞毒性，而且表現(xiàn)出更強(qiáng)的表面離子共振效應(yīng)［43］。在800 nm飛秒激光的照射下，AuNRs-PEG表面產(chǎn)生的瞬態(tài)機(jī)械力可破壞預(yù)先形成的Aβ 原纖維，導(dǎo)致Aβ 原纖維斷裂成只具有較少β 折疊結(jié)構(gòu)的小片段［44］。同時(shí)，帶負(fù)電荷的脂質(zhì)穩(wěn)定的AuNRs 有兩個(gè)作用：一方面可以通過陰離子脂質(zhì)體以靜電相互作用選擇性地與陽離子Aβ序列結(jié)合，從而抑制Aβ 原纖維的形成；另一方面，在應(yīng)用800 nm近紅外光照射2 min后，可以通過吸收近紅外光產(chǎn)生局部熱點(diǎn)促進(jìn)成熟Aβ 原纖維的熱溶解，使其分解成更小的碎片［45］。此外，具有近紅外光吸收特性的AuNSs已被用于調(diào)節(jié)纖維狀A(yù)β的形成以及纖維狀A(yù)β 沉積物的解離。在近外紅光的照射下，釕復(fù)合物修飾的穿甲素（Pen）肽負(fù)載PEG穩(wěn)定的AuNSs（Ru@Pen@PEG-AuNSs）不僅抑制了Aβ的聚集，而且有效地破壞了Aβ原纖維，從而阻止了Aβ 誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，并恢復(fù)神經(jīng)突生長(zhǎng)和分支［46］。此外，等離子體光熱特性的金屬納米材料（如銀三角納米片、Fe3O4納米粒子）也已被應(yīng)用于Aβ 原纖維的快速溶解。相關(guān)研究表明，在近紅外光的照射下，銀三角納米片可以在1 h內(nèi)降解Aβ原纖維［47］。通過將氮化碳（C3N4）納米點(diǎn)錨定在Fe3O4@介孔二氧化硅納米球上，并用苯并噻唑苯胺修飾，開發(fā)了一種具有螯合金屬離子和靶向治療能力的智能納米系統(tǒng)，在近紅外光的照射下可以誘導(dǎo)Aβ聚集和分解成熟的Aβ原纖維［48］。

綜上所述，光熱材料可以在激光的照射下通過局部溫度的快速升高來解離Aβ原纖維或破壞Aβ聚集體，從而減輕Aβ 誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性，并改善認(rèn)識(shí)障礙。因此，光誘導(dǎo)產(chǎn)生的局部熱量用于靶向分解Aβ聚集體，是利用光熱療治療AD的主要機(jī)制。

3 聲光刺激

伽馬（γ）波是人類大腦中最快的腦電波，由大量神經(jīng)元發(fā)出同步電脈沖產(chǎn)生，形成共振頻率為25～100 Hz，其中研究40 Hz 對(duì)大腦活動(dòng)的影響最為廣泛。有證據(jù)顯示在海馬體中經(jīng)常出現(xiàn)γ 節(jié)律，γ波在人類物體表征、視覺特征綁定以及高級(jí)認(rèn)知功能中發(fā)揮作用，提示γ波段同步參與各種認(rèn)知功能的基本過程［49］。一項(xiàng)研究將輕度至中度AD患者隨機(jī)分配到積極治療組（n=14）和假手術(shù)組（n=8），積極治療組接受了40 Hz視覺和聽覺刺激，1 h/d，為期6個(gè)月，假手術(shù)組則暴露于高頻（90 Hz以上）刺激，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，40 Hz刺激療法可以恢復(fù)皮質(zhì)γ 振蕩，并成功地改善輕度至中度AD 患者睡眠質(zhì)量和日常生活活動(dòng)能力［50］。

利用侵入性光遺傳學(xué)手段將光纖植入5×FAD/PV-Cre 小鼠視覺皮層，再給予不同頻率光刺激，1 h/d，持續(xù)7 d，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，40 Hz光刺激可以使小膠質(zhì)細(xì)胞由靜息態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橥淌蓱B(tài)，并降低了視覺皮層中53.22% Aβ1-40和44.62% Aβ1-42，而以8 Hz 或其他隨機(jī)頻率刺激均不能降低Aβ 水平，提示光刺激治療效果與光刺激的頻率有一定的關(guān)聯(lián)［51］。40 Hz光閃爍刺激使小膠質(zhì)細(xì)胞突起長(zhǎng)度減少，胞體直徑增加，免疫染色顯示細(xì)胞體與Aβ 共定位的小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量比對(duì)照組增加近兩倍，提示40 Hz光刺激誘導(dǎo)的小膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)變化可增強(qiáng)其的吞噬活性［52］。非侵入性40 Hz 頻率光閃爍刺激AD 小鼠，1 h/d，持續(xù)7 d，結(jié)果顯示，40 Hz光閃爍刺激誘導(dǎo)γ 振蕩，并減少淀粉樣斑塊和磷酸化的Tau 蛋白，增強(qiáng)神經(jīng)保護(hù)因子釋放，減少神經(jīng)元損傷和小膠質(zhì)細(xì)胞誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)；40 Hz 光閃爍刺激Tau 模型的P301S 小鼠（8 月齡）和CK-p25 小鼠（6～9 月齡），1 h/d，分別持續(xù)22 d 和42 d，發(fā)現(xiàn)改善突觸功能、增強(qiáng)神經(jīng)保護(hù)因子、減少神經(jīng)元的DNA 損傷和減緩炎癥反應(yīng)，提示40 Hz視覺刺激可以改善神經(jīng)退行性疾病癥狀［53］。線粒體ATP 敏感型鉀離子通道和呼吸鏈活性損傷會(huì)加重AD癥狀。研究發(fā)現(xiàn) 40Hz 閃爍光刺激可改善線粒體ATP 敏感型鉀離子通道結(jié)構(gòu)和功能、線粒體呼吸鏈酶活性（復(fù)合物I和IV）、線粒體膜電位（ΔΨm）并減少線粒體活性氧（reactive oxygen species，ROS）的產(chǎn)生，提示光刺激影響線粒體鉀離子通道和呼吸鏈［54］。40 Hz聽覺刺激可誘40 Hz 聽覺穩(wěn)態(tài)反應(yīng)（auditory steady-state response，ASSR）和γ 振蕩，有助于改善認(rèn)知功能和語言學(xué)習(xí)記憶能力［55］。研究使用5×FAD小鼠進(jìn)行了1 h/d，為期7 d的40 Hz聽覺刺激，發(fā)現(xiàn)40 Hz聽覺刺激可以使小鼠聽覺皮層和海馬中的淀粉樣蛋白（尤其是可溶性和不溶性Aβ1-42）顯著減少，小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量和突起分枝顯著增加，并改善5×FAD 小鼠的識(shí)別能力和空間記憶能力［56］。40 Hz 聽覺刺激顯著增加了APP/PS1 小鼠聽覺皮層和海馬CA1 區(qū)反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞的數(shù)量，提高血管直徑，促進(jìn)大腦聽覺皮層、海馬區(qū)的血液流動(dòng)以及低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白1（lowdensity lipoprotein receptor-related protein 1，LRP1）介 導(dǎo)大腦脈管系統(tǒng)轉(zhuǎn)胞吞作用，從而減少淀粉樣蛋白負(fù)荷，提示40 Hz 聽覺刺激促進(jìn)淀粉樣蛋白的清除［57］。此外，在Tau 病變、5×FAD 和APP/PS1 小鼠模型進(jìn)行40 Hz 聽覺刺激后發(fā)現(xiàn)高度磷酸化的Tau 形成的神經(jīng)纏結(jié)顯著減少，表明40 Hz 聽覺刺激也能一定程度改善Tau蛋白沉積，并且這種有益效應(yīng)并非限于某一種AD動(dòng)物模型［58-59］。在臨床試驗(yàn)中，對(duì)輕中度AD 患者進(jìn)行40 Hz 光閃爍刺激，1 h/d，2 次/d（早、晚各一次），連續(xù)10 d，發(fā)現(xiàn)40 Hz 光療沒有降低AD 患者的皮質(zhì)淀粉樣蛋白負(fù)荷，提示可能短期（10 d）視覺刺激治療效果不顯著［60］。另一項(xiàng)研究對(duì)輕、中、重度AD 患者進(jìn)行40 Hz聽覺刺激干預(yù)，通過圣路易斯大學(xué)心理狀態(tài)（SLUMS）測(cè)試、情緒評(píng)定量表和行為觀察評(píng)估發(fā)現(xiàn)，40 Hz 聽覺刺激治療對(duì)輕至中度AD 患者精神癥狀改善效果最大，并隨著治療時(shí)間延長(zhǎng)可使患者的認(rèn)知能力增強(qiáng)［61］。

相關(guān)研究還探索了40 Hz視覺和聽覺的雙重組合刺激療法。發(fā)現(xiàn)與單一視覺或聽覺刺激相比，視覺和聽覺組合刺激產(chǎn)生的治療效果更好，引發(fā)更激烈的小膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng)、清除更多的淀粉樣斑塊以及更顯著認(rèn)知能力的恢復(fù)［57］。視聽覺組合刺激使P301S 突變Tau 模型小鼠腦皮質(zhì)層小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量顯著增加，內(nèi)側(cè)前額葉皮層和新皮層斑塊數(shù)目和體積均顯著減少，腦萎縮減少，并改善大腦認(rèn)知功能［56］?；诠夂吐曇舻馁が敻杏X刺激療法，Cognito Therapeutics公司推出了一款便攜的頭戴式Cognito 設(shè)備，AD 患者通過該設(shè)備接受40 Hz 視聽覺雙重刺激治療，1 h/d，持續(xù)6個(gè)月，而安慰劑組的AD患者則接受虛假刺激，經(jīng)過兩組間的比較分析發(fā)現(xiàn)治療組的AD 患者大腦白質(zhì)（white matter）萎縮速度明顯減少。鑒于白質(zhì)連接大腦廣闊區(qū)域，預(yù)防或減少大腦白質(zhì)萎縮可能會(huì)減少AD 的進(jìn)展。此外，阿爾茨海默病神經(jīng)影像研究所（Alzheimer’s Disease Neuroimaging Institute，ADNI）數(shù)據(jù)庫收集了200 名AD 患者和400 名被診斷為輕度認(rèn)知障礙患者的定期腦部掃描影像，將接受Cognito 設(shè)備治療的數(shù)據(jù)與ADNI 數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較分析，發(fā)現(xiàn)接受為期6個(gè)月Cognito設(shè)備治療的AD患者白質(zhì)體積增加（0.38±0.82）%，而ADNI 數(shù)據(jù)庫同周期的AD 患者白質(zhì)體積減少（2.45±0.40）%（P<0.004），提示為期6 個(gè)月伽瑪感覺刺激療法可以有效地減少白質(zhì)萎縮［62］。在2022 年阿爾茨海默病協(xié)會(huì)國(guó)際會(huì)議（Alzheimer’s Association International Conference，AAIC）上，Cognito Therapeutics 公司首席科學(xué)官M(fèi)ihaly Hajos 博士也指出，Cognito 設(shè)備是安全的、耐受性良好的，可很好地融入患者的日常生活，且長(zhǎng)期每日伽瑪感覺刺激可以保持認(rèn)知功能、減少腦萎縮和改善睡眠質(zhì)量［62］。視聽覺組合刺激可將伽馬頻率夾帶的有益效果延伸到前額葉皮層等大腦主要感覺區(qū)域之外，使前額葉皮層區(qū)斑塊顯著減少，進(jìn)而產(chǎn)生更深層次、更廣泛的作用，而僅聽覺或視覺的單一刺激無法引發(fā)前額葉皮層區(qū)斑塊的清除反應(yīng)［56］。對(duì)42名輕度AD 患者進(jìn)行40 Hz 聲光刺激，1 h/d、連續(xù)3個(gè)月，發(fā)現(xiàn)40 Hz聲光刺激增加了AD患者默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)、中間視覺網(wǎng)絡(luò)的連接性功能，改善晝夜節(jié)律和睡眠質(zhì)量，提高人臉名稱關(guān)聯(lián)延遲回憶測(cè)試表現(xiàn)，減緩海馬萎縮和心室擴(kuò)張，提示40 Hz聲光刺激可緩解AD 疾病發(fā)展［57］。另一項(xiàng)臨床試驗(yàn)對(duì)10名輕度AD 患者進(jìn)行了40 Hz 視聽覺刺激，1 h/d，連續(xù)2個(gè)月，結(jié)果顯示，刺激后腫瘤壞死因子樣弱凋亡誘導(dǎo)因子（tumor necrosis factor-like weak inducer of apoptosis，TWEAK）、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子α（transforming growth factor-α，TGF-α）、巨噬細(xì)胞炎癥蛋白1β（macrophage inflammatory protein 1 beta，MIP1β）和IL-5 顯著下降，患者的默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)功能連接也有所改善［63］?？傊?，40 Hz視聽覺組合刺激通過誘發(fā)γ 振蕩，改善AD 病理癥狀，并減緩記憶障礙。

綜上所述，40 Hz誘發(fā)γ振蕩改善AD病理癥狀主要是通過增加小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬活性，增強(qiáng)血管舒張和提高跨內(nèi)皮細(xì)胞的胞吞作用，進(jìn)而清除病理性蛋白，減緩AD病理癥狀，并改善記憶障礙。而且40 Hz視聽覺組合刺激治療效果優(yōu)于單一視覺或聽覺干預(yù)的效果。從AD 模型小鼠和AD 患者中獲得的研究數(shù)據(jù)表明，接受40 Hz 視聽覺刺激治療后，表現(xiàn)出神經(jīng)變性和腦萎縮減少、突觸密度增加、晝夜節(jié)律正常化、認(rèn)知功能改善，提示40 Hz視聽覺刺激干預(yù)有望成為改善AD的新療法。

4 腦電刺激

腦電刺激技術(shù)可以調(diào)節(jié)多種神經(jīng)精神疾病的認(rèn)知功能。相關(guān)研究表明，腦電刺激對(duì)AD具有可喜的治療效果［64］。因此，腦電刺激技術(shù)正越來越多地被用于改善AD和相關(guān)癡呆癥狀的研究。腦電刺激可分為侵入性腦刺激（invasive brain stimulation，IBS）和非侵入性腦刺激（non-invasive brain stimulation，NIBS）。IBS 包括深部腦刺激（deep brain stimulation，DBS）和侵入性迷走神經(jīng)刺激（invasive vagus nerve stimulation，iVNS），而NIBS包括重復(fù)經(jīng)顱磁刺激（repetitive transcranial magnetic stimulation，rTMS）、經(jīng)顱直流電刺激（transcranial direct current stimulation，tDCS）、經(jīng)顱交流電刺激（transcranial alternating current stimulation，tACS）等，其中研究得最廣泛的兩種干預(yù)措施是rTMS和tDCS。

4.1 侵入性腦刺激

DBS 是將刺激電極直接植入大腦，再向周圍腦組織施加電流的一種侵入性電刺激。利用DBS治療AD 的常見腦部靶點(diǎn)包括穹窿［65］、內(nèi)嗅皮層［66］、斜角帶垂直部（vertical division of diagonal band，VDB）［67］等。在動(dòng)物研究中發(fā)現(xiàn)，利用DBS 對(duì)Rett 綜合征（Rett syndrome，RTT）小鼠的穹窿進(jìn)行慢性刺激（頻率130 Hz、60 μs 脈沖，1 h/d）后，增加神經(jīng)元數(shù)量和提高神經(jīng)發(fā)生，并減輕神經(jīng)病理的負(fù)擔(dān)，從而提高RTT小鼠在Morris水迷宮中的空間學(xué)習(xí)記憶能力和新物體識(shí)別中的辨別能力［68］。同時(shí)，相關(guān)臨床研究顯示，6名AD患者接受雙側(cè)穹窿慢性DBS刺激治療（頻率130 Hz、電壓3.0～3.5 V），在一年的隨訪中發(fā)現(xiàn)患者內(nèi)嗅區(qū)和海馬區(qū)中記憶回路神經(jīng)活動(dòng)增強(qiáng)，提示DBS 治療有利于提高記憶能力［69］。此外，目前未見對(duì)人類內(nèi)嗅區(qū)進(jìn)行DBS 慢性刺激的研究，但對(duì)嚙齒類的AD 模型動(dòng)物雙側(cè)內(nèi)嗅區(qū)給予長(zhǎng)期（持續(xù)25 d，7 h/d，5 d/周）DBS慢性刺激（頻率130 Hz、電流50 μAmp、脈沖90 μs）后，發(fā)現(xiàn)嚙齒類動(dòng)物神經(jīng)發(fā)生增加，且Aβ斑塊負(fù)荷減少［70］。研究發(fā)現(xiàn)，嗅內(nèi)皮層DBS（EC-DBS）治療可以改善AD小鼠EC層II 至海馬CA1 的突觸連接的缺陷及誘導(dǎo)海馬區(qū)的神經(jīng)發(fā)生，進(jìn)而改善認(rèn)知功能［71］。EC-DBS治療可減少早期（6 月齡）AD 小鼠背側(cè)海馬、前額葉皮層和杏仁核中的Aβ 斑塊負(fù)荷，但對(duì)6 月齡后的AD 小鼠并沒顯著性的治療效果，表明EC-DBS 可能僅對(duì)治療早期AD 發(fā)揮作用［66］。斜角帶垂直部DBS（VDB-DBS）治療也已被證明可以挽救海馬齒狀回（dentate gyrus，DG）中膽堿能神經(jīng)元突觸密度的減少［67］。盡管普遍認(rèn)為DBS 是安全且耐受性良好，但因侵入創(chuàng)傷而存在的無法預(yù)料的風(fēng)險(xiǎn)和可能發(fā)生神經(jīng)或心理副作用，如對(duì)AD患者的丘腦前核進(jìn)行雙側(cè)DBS 治療癲癇時(shí)產(chǎn)生抑郁的副作用［72］，因此應(yīng)謹(jǐn)慎使用DBS，尤其是早期AD 患者不提倡使用。

iVNS 是將電極連接到大腦左側(cè)迷走神經(jīng)，并與植入左胸區(qū)域的脈沖發(fā)生器連接，通過脈沖發(fā)生器向迷走神經(jīng)提供可編程的電刺激，從而調(diào)節(jié)大腦網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)。研究發(fā)現(xiàn)，iVNS 通過海馬穿刺通路CA3 區(qū)域上的藍(lán)斑（locus coeruleus，LC）和β 腎上腺素受體發(fā)揮作用，以增強(qiáng)突觸傳遞、神經(jīng)可塑性和長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)（long-term potentiation，LTP），從而提高認(rèn)知功能［73］。10名AD患者接受持續(xù)3個(gè)月的iVNS 治療，其中7 名經(jīng)過AD 評(píng)估量表認(rèn)知分量表（Alzheimer’s disease assessment scale cognitive section，ADAS-Cog）評(píng)估有改善效果（中位改善3.0 分），9 名經(jīng)過簡(jiǎn)易精神狀態(tài)檢查（mini-mental state examination，MMSE）評(píng)估有改善效果（中位改善1.5 分），提示iVNS 對(duì)認(rèn)知具有改善作用［74］?；谶@一發(fā)現(xiàn)，研究人員又招募17名AD患者進(jìn)行了1年iVNS治療，其中7名患者的ADAS-Cog 評(píng)分有所提高，12 名患者的MMSE 評(píng)分有所提高，12 名患者在臨床醫(yī)生訪談的變化印象（clinicians’ interview-based impression change，CIBIC）中有所改善［75］，而且iVNS 刺激周期越長(zhǎng)產(chǎn)生療效越理想［75］。不同的iVNS刺激強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生差異的療效。接受iVNS 的AD 大鼠在中等強(qiáng)度的刺激下表現(xiàn)出最大的記憶增強(qiáng)，并隨著刺激強(qiáng)度增加表現(xiàn)出倒U形劑量反應(yīng)曲線，在人類治療中也出現(xiàn)類似的劑量反應(yīng)關(guān)系［73］。

綜上所述，作為腦電刺激的方法，DBS 和iVNS用于治療AD，均可在一定程度上改善AD患者的認(rèn)知障礙和記憶能力，但是二者作為侵入性治療，在長(zhǎng)期應(yīng)用中都存在一定的風(fēng)險(xiǎn)和副作用，應(yīng)謹(jǐn)慎選用。

4.2 非侵入性治療

經(jīng)顱磁刺激（transcranial magnetic stimulation，TMS）是一種非侵入性腦電刺激形式，通過位于頭皮上的線圈傳遞短而強(qiáng)的電流脈沖，產(chǎn)生能穿透皮膚和顱骨的磁場(chǎng)，并在大腦皮層中產(chǎn)生電流，從而刺激或抑制線圈下方的一小塊大腦區(qū)域。rTMS是以特定頻率施加一系列強(qiáng)度相同的多個(gè)脈沖。在運(yùn)動(dòng)皮層中，rTMS 能夠調(diào)節(jié)皮質(zhì)興奮性并誘導(dǎo)持久的神經(jīng)可塑性變化［76］。rTMS 治療可減少Aβ 肽的產(chǎn)生，提高神經(jīng)元可塑性，并減少神經(jīng)元的凋亡，從而有益于AD患者認(rèn)知功能的改善［77］。輕中度AD患者參加一項(xiàng)rTMS治療雙盲隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)，經(jīng)過ADAS-Cog、MMSE、蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估（Montreal cognitive assessment，MoCA）和世界衛(wèi)生組織-加利福尼亞洛杉磯大學(xué)聽覺詞語學(xué)習(xí)測(cè)試（World Health Organization-University of California-Los Angeles Auditory Verbal Learning Test，WHOUCLA AVLT）進(jìn)行評(píng)估后發(fā)現(xiàn)，rTMS治療對(duì)輕度AD患者認(rèn)知、記憶和語言方面改善作用顯著，而對(duì)中度AD患者在認(rèn)知能力等方面的改善很小或不顯著，提示rTMS對(duì)輕度AD患者療效優(yōu)于中度AD患者［78］。不同頻率的rTMS 治療效果不同。低頻rTMS 抑制刺激區(qū)神經(jīng)元的活動(dòng)，而高頻rTMS 則興奮刺激區(qū)神經(jīng)元的活動(dòng)［79］。臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，20 Hz rTMS 比10 Hz 或1Hz rTMS 更好地改善AD患者的認(rèn)知功能和日常生活自理能力，提示高頻rTMS比低頻rTMS產(chǎn)生更有效治療效果［80］。rTMS對(duì)不同腦區(qū)的治療效果不同。經(jīng)過對(duì)94 名輕中度AD 患者進(jìn)行rTMS 治療后，發(fā)現(xiàn)刺激左側(cè)前額葉背外側(cè)皮層（dorsolateral prefrontal cortex，DLPFC）比右側(cè)或雙側(cè)有更明顯的認(rèn)知改善效果［81］。另一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照臨床試驗(yàn)顯示同時(shí)對(duì)大腦多個(gè)區(qū)域高頻rTMS 治療比單一區(qū)域更能改善AD患者的認(rèn)知功能［82］。

經(jīng)顱電刺激（transcranial electric stimulation，tES）是放置在頭皮上的兩個(gè)或多個(gè)電極之間傳遞微弱的刺激電流。tES最常見的形式是tDCS，即施加恒定電流（通常為1～2 mA）以產(chǎn)生電梯度，通過增加陽極附近神經(jīng)元的靜息膜電位（去極化）或降低陰極附近神經(jīng)元的靜息膜電位（超極化）來間接調(diào)節(jié)大腦皮層神經(jīng)元的興奮性［83］。已有研究表明，tDCS 通過改變皮層神經(jīng)元的興奮性，可調(diào)節(jié)大腦中的神經(jīng)元可塑性，減輕神經(jīng)病理癥狀，從而改善AD 患者的認(rèn)知障礙［84］。tDCS 誘導(dǎo)的運(yùn)動(dòng)皮層興奮性變化是由N-甲基-D-天冬氨酸受體（N-methyl-D-aspartate receptor，NMDAR）和膜去極化介導(dǎo)產(chǎn)生［85］。正常人大腦運(yùn)動(dòng)皮層區(qū)經(jīng)過陽極tDCS導(dǎo)致抑制性神經(jīng)遞質(zhì)γ-氨基丁酸（gammaaminobutyric acid，GABA）濃度顯著降低［86］，而陰極tDCS 刺激導(dǎo)致谷氨酸顯著降低，提示正負(fù)極的tDCS可調(diào)控不同神經(jīng)遞質(zhì)釋放［87］。健康老年人經(jīng)過陽極tDCS 治療后，顯著降低GABA 水平和靜息態(tài)大腦網(wǎng)絡(luò)功能耦合，提示接受tDCS 抑制大腦功能效率［88］。此外，tDCS作用產(chǎn)生急性效應(yīng)（刺激期間）和后效應(yīng)（刺激后）依賴于不同的作用機(jī)制，其中急性效應(yīng)依賴于鈉通道和鉀通道，而后效應(yīng)依賴于NMDAR、GABA和鈣通道［87］。BDNF是一種對(duì)大腦中神經(jīng)元的可塑性起著重要作用的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，有研究顯示tDCS可增加AD患者BDNF水平［89］。陽極tDCS 刺激誘導(dǎo)BDNF 啟動(dòng)子I 的表觀遺傳修飾，如增加組蛋白3在賴氨酸9處的乙酰化（H3K9ac），從而增強(qiáng)BDNF 外顯子I 和IX 的mRNA 及BDNF 蛋白質(zhì)表達(dá)［90］。BDNF 啟動(dòng)子I 處的組蛋白乙酰化已被證明影響LTP和長(zhǎng)期記憶［91］。此外，tDCS 與重復(fù)的低頻突觸激活（low frequency synaptic，LFS）結(jié)合會(huì)觸發(fā)BDNF 前體（proBDNF）和蛋白酶的共同釋放，蛋白酶可能會(huì)促進(jìn)proBDNF裂解為成熟的BDNF，成熟的BDNF誘導(dǎo)的酪氨酸激酶受體B（tyrosine kinase receptor B，TrkB）激活，促進(jìn)初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層LTP，從而通過增強(qiáng)突觸可塑性，提高認(rèn)知和記憶功能［92］。突觸NMDAR 在海馬CA1 區(qū)域的LTP 中起關(guān)鍵作用，有研究顯示tDCS 誘導(dǎo)的LTP 還依賴于NMDAR激活［93］。

tACS 是以特定的頻率在給定的刺激強(qiáng)度（即峰-峰幅度）下，將以正弦波在電極之間交替的電流傳遞到腦部區(qū)域，從而調(diào)節(jié)大腦皮層區(qū)域的活動(dòng)，并將目標(biāo)區(qū)域大量潛在神經(jīng)元的放電活動(dòng)引入到施加的外源性頻率，通過施加的電流改變神經(jīng)元的跨膜電位，從而提高神經(jīng)夾帶活性［94］。與tDCS通過調(diào)節(jié)神經(jīng)元興奮性從而發(fā)揮作用不同，tACS在認(rèn)知或感覺-運(yùn)動(dòng)過程中直接與正在進(jìn)行的神經(jīng)元活動(dòng)相互作用，進(jìn)而引起大腦網(wǎng)絡(luò)振蕩的夾帶同步，誘導(dǎo)突觸可塑性，從而調(diào)節(jié)認(rèn)知過程［95］。對(duì)AD 模型大鼠進(jìn)行tACS 刺激，結(jié)果顯示tACS 改善AD大鼠腦內(nèi)Aβ誘導(dǎo)的記憶損傷和辨別能力下降，表明tACS 可以對(duì)抗Aβ 誘導(dǎo)的記憶障礙［96］。對(duì)5×FAD 小鼠進(jìn)行了tACS 刺激，發(fā)現(xiàn)刺激導(dǎo)致興奮性突觸后電位顯著增加［97］。tACS 會(huì)影響AD 小鼠模型突觸傳遞的持久增強(qiáng)［97］。臨床研究對(duì)輕中度AD患者進(jìn)行靶向刺激雙側(cè)顳葉（尤其是內(nèi)嗅皮質(zhì)）的tACS 療法，1 h/d、為期4 周，發(fā)現(xiàn)治療后患者的磷酸化Tau蛋白和小膠質(zhì)細(xì)胞活化顯著降低，但腦內(nèi)Aβ負(fù)荷無顯著性改變，提示tACS療法僅可以改善部分AD 病理［98］。另一項(xiàng)在內(nèi)側(cè)頂葉皮層和楔前葉區(qū)域上施加tACS 治療，結(jié)果顯示，治療組的瑞氏聽覺性語言學(xué)習(xí)測(cè)驗(yàn)（Rey auditory verbal learning test，RAVLT）總回憶、長(zhǎng)時(shí)間延遲回憶分?jǐn)?shù)和人臉名稱關(guān)聯(lián)得分均提高，且皮質(zhì)內(nèi)膽堿能神經(jīng)傳遞的網(wǎng)絡(luò)連接增強(qiáng)，提示tACS 顯著改善AD患者記憶能力［99］。

綜上所述，rTMS和tDCS都是通過調(diào)節(jié)大腦中神經(jīng)元活動(dòng)和興奮性來減輕神經(jīng)病理癥狀，從而達(dá)到治療AD 的目的。tACS 不是改變神經(jīng)元的興奮性，而是通過夾帶和共振效果將大量的神經(jīng)元群體納入局部振蕩網(wǎng)絡(luò)，改變區(qū)域執(zhí)行的內(nèi)部計(jì)算和更廣泛的大腦網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)，從而調(diào)節(jié)認(rèn)知功能。雖然rTMS和tDCS都是對(duì)大腦連接和活動(dòng)產(chǎn)生影響，但兩種技術(shù)在作用機(jī)制上有所區(qū)別，即rTMS可以直接誘導(dǎo)動(dòng)作電位，而tDCS 只能增加皮層神經(jīng)元的靜息膜電位；不過兩種技術(shù)的局限性都是電流無法到達(dá)大腦深部區(qū)域，只能在大腦皮層中發(fā)揮作用。

5 溫度干預(yù)

體溫是已知的最古老的代謝讀數(shù)，健康老化與核心體溫變化有關(guān)。體溫調(diào)節(jié)障礙常常出現(xiàn)在老年人，隨著年齡的增長(zhǎng)，平均體溫逐漸降低，產(chǎn)生的熱量越來越少，身體維持其核心溫度的能力開始下降，即體溫調(diào)節(jié)機(jī)制效率逐漸減弱。老年人體溫調(diào)節(jié)能力的喪失可能部分歸因于棕色脂肪組織（brown adipose tissue，BAT）的活性隨著年齡的增長(zhǎng)而逐漸降低［100］。有研究證據(jù)表明，老年人中逐漸發(fā)展的關(guān)鍵代謝障礙可能導(dǎo)致AD 發(fā)?。?01］。體溫調(diào)節(jié)障礙與AD發(fā)病率呈指數(shù)的增長(zhǎng)，提示通過對(duì)體溫干預(yù)調(diào)節(jié)可能改善AD。

熱中性是指動(dòng)物在環(huán)境溫度的某一范圍內(nèi)，除了基礎(chǔ)代謝產(chǎn)生的能量外，不需要通過生熱作用產(chǎn)生額外的熱量來維持其核心溫度（如小鼠核心溫度約為28°C；人體的核心溫度大約在36.5～37.5℃，人直腸測(cè)量體溫最接近此范圍）。在熱中性區(qū)，在不進(jìn)行任何體力活動(dòng)的情況下，哺乳動(dòng)物通過新陳代謝產(chǎn)生足夠的熱量對(duì)抗體溫調(diào)節(jié)失效造成的體溫下降，從而維持預(yù)定的體溫。通過維持熱中性環(huán)境干預(yù)，可能改善AD小鼠或患者的認(rèn)知體征和神經(jīng)病理學(xué)。當(dāng)將3×Tg-AD 小鼠暴露在28℃（小鼠的熱中性區(qū)在26～34℃左右）的溫暖環(huán)境中7 d 后，小鼠直腸的平均溫度升高了0.95℃，通過執(zhí)行對(duì)象識(shí)別任務(wù)試驗(yàn)和明暗箱實(shí)驗(yàn)（light-dark transtition test）評(píng)估發(fā)現(xiàn)熱中性環(huán)境干預(yù)可恢復(fù)3×Tg-AD 小鼠的識(shí)別記憶功能［102］。為探索溫度對(duì)Tau 磷酸化的作用，將26 周齡2 型糖尿病db/db 小鼠置于34～35°C的通風(fēng)培養(yǎng)箱中1 h，db/db小鼠的直腸溫度恢復(fù)到對(duì)照組溫度，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)表位AT8、CP13、PHF1 和AT180 的Tau 磷酸化位點(diǎn)被完全消除［103］。老年人骨骼肌功能減退，通過熱療法使骨骼肌功能增強(qiáng)和線粒體能量代謝。一項(xiàng)臨床研究將23 名志愿者進(jìn)行脈沖短波透熱療法（800 脈沖/s，脈沖持續(xù)400 μs），2 h/d，持續(xù)10 d，使肌內(nèi)溫度升高了(4.2±0.29)°C，結(jié)果顯示熱處理可減輕人體骨骼肌的萎縮，并防止線粒體功能喪失［104］。AD 腦部血流量減少和血腦屏障功能障礙，通過被動(dòng)加熱可改善腦血流量。在一項(xiàng)研究中，18 名志愿者被分入熱療組（熱水浸泡以保持直腸溫度≥38.5°C，60 min/次，1 次/d，持續(xù)8周，n=9）和對(duì)照組（假手術(shù)，n=9），結(jié)果顯示，熱療改善了皮膚微血管功能，改善血流介導(dǎo)的擴(kuò)張、增加脈搏波速度、減少頸動(dòng)脈內(nèi)膜厚度，有利于維持腦血流和血腦屏障功能［105］。此外，根據(jù)體溫測(cè)量，15～20 min 的桑拿浴足以將人體核心溫度從原先的37°C 升高到大約 38～40°C［106］。一項(xiàng)針對(duì)2 000 多名健康男性的前瞻性研究表明，高頻率的桑拿浴（4～7次/周）可以降低AD 以及其他癡呆的風(fēng)險(xiǎn)［107］。神經(jīng)元樹突標(biāo)志物Drebrin 蛋白急劇減少是AD 和相關(guān)認(rèn)知障礙主要病理特征之一，熱中性環(huán)境引起的體溫升高導(dǎo)致Drebrin 表達(dá)升高［102］。Drebrin 是一種與絲狀-肌動(dòng)蛋白結(jié)合的成束蛋白，對(duì)突觸可塑性、樹突棘形成發(fā)揮作用［108］。Drebrin 通過絲狀-肌動(dòng)蛋白與神經(jīng)微管之間結(jié)合或解聚，調(diào)節(jié)記憶功能［109］。在突觸可塑性中，DrebrinA通過調(diào)節(jié)肌動(dòng)蛋白的骨架結(jié)構(gòu)，從而影響樹突棘的形態(tài)［110］。Drebrin與肌動(dòng)蛋白構(gòu)成的Drebrin-肌動(dòng)蛋白復(fù)合物，促進(jìn)樹突棘形成，利于維持突觸的正常功能［111］。Drebrin通過抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞的活化，從而有效抑制炎癥因子和補(bǔ)體的分泌，使Drebrin 在抑制Aβ 生成或加速Aβ 降解的過程中發(fā)揮重要的作用。此外，在熱中性環(huán)境下，核心體溫的升高引起血腦屏障（blood brain barrier，BBB）有關(guān)的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白——LRP1 的大量增加，進(jìn)而大幅度下調(diào)大腦皮質(zhì)中不溶性Aβ42水平［102］。LRP1還介導(dǎo)BBB外腔側(cè)的可溶性Aβ的內(nèi)化降解［112］，通過與磷脂酰肌醇結(jié)合網(wǎng)格蛋白組裝蛋白（phosphatidylinositol-binding clathrin assembly，PICALM）、Rab5 和Rab11 小GTP 酶共同調(diào)節(jié)的跨BBB 的Aβ 胞吐作用，使Aβ 透過BBB的腔側(cè)進(jìn)入血液中，被BBB 相關(guān)周細(xì)胞（pericytes）清除［113］。

此外，核心體溫降低會(huì)導(dǎo)致Tau 過度磷酸化［102］。BAT是哺乳動(dòng)物的主要產(chǎn)熱組織，通過刺激BAT 產(chǎn)熱維持體溫，可以糾正體溫調(diào)節(jié)和代謝缺陷，進(jìn)而阻斷低溫誘導(dǎo)的Tau 過度磷酸化［114］。老年C57BL6/129SvJ小鼠放置于4°C冷暴露，持續(xù)24 h，結(jié)果顯示老年小鼠大腦皮質(zhì)中的Tau 磷酸化明顯增加（其可溶性Tau pThr181 和pThr231 顯著升高）［101］。將3×Tg-AD 小鼠放置于4°C 冷暴露，持續(xù)24 h，結(jié)果發(fā)現(xiàn)增加小鼠大腦皮質(zhì)Tau 磷酸化、可溶性Aβ 蛋白濃度和造成突觸蛋白丟失［115］。老年（15 月齡）3×Tg-AD 小鼠進(jìn)行4°C 冷暴露，4 h/d，5次/周，持續(xù)4周，發(fā)現(xiàn)反復(fù)短期冷暴露可以增強(qiáng)BAT 產(chǎn)熱和改善葡萄糖耐量，還可以保護(hù)小鼠免受低溫誘導(dǎo)的Tau過度磷酸化。反復(fù)短期冷暴露的小鼠BAT 中沉默調(diào)節(jié)蛋白3（silencing regulatory protein 3，SIRT3）增加。SIRT3 是一種在禁食或冷暴露條件下在BAT 線粒體中表達(dá)的蛋白質(zhì)，短期反復(fù)冷暴露有效地刺激了BAT 產(chǎn)熱［116］。AD小鼠進(jìn)行4°C冷暴露，3 h/d、持續(xù)3 d，發(fā)現(xiàn)冷暴露可以對(duì)抗AD誘導(dǎo)的脂質(zhì)代謝變化，提示短暫冷暴露干預(yù)對(duì)AD的潛在保護(hù)作用［117］。

溫度干預(yù)對(duì)不同模型AD小鼠的作用效果總結(jié)于表1。熱中性環(huán)境主要通過增加Drebrin含量，減少大腦皮質(zhì)中的不溶性Aβ，而反復(fù)短期4°C 冷暴露誘導(dǎo)BAT 產(chǎn)熱，改善體溫調(diào)節(jié)和代謝缺陷，阻斷低溫誘導(dǎo)的Tau過度磷酸化，提示糾正體溫調(diào)節(jié)缺陷對(duì)AD可能有一定的治療作用。

Table 1 Effects of temporary in mouse models of Alzheimer’s disease表1 溫度對(duì)阿爾茨海默病模型小鼠干預(yù)的作用效果

6 展 望

雖然在藥物治療方面已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究，但目前針對(duì) AD 的藥物治療只能在一定程度上減輕臨床癥狀，無法阻止或逆轉(zhuǎn)病理進(jìn)程。目前臨床上AD治療藥物主要包括乙酰膽堿酯酶抑制劑和N-甲基-D-天冬氨酸受體拮抗劑等，這些藥物對(duì)輕中度認(rèn)知障礙患者有一定緩解效果，但不同個(gè)體的藥物治療效果也參差不齊。根據(jù)《2019 阿爾茨海默病患者家庭生存狀況調(diào)研報(bào)告》顯示，63.71%的患者因?yàn)榀熜Р幻黠@而停藥。此外，藥物治療可能帶來腹瀉、肌肉痙攣、乏力、惡心、嘔吐和失眠等副作用，會(huì)大大降低患者用藥的依從性。2018年4月首都醫(yī)科大學(xué)發(fā)布的《阿爾茲海默癥在中國(guó)以及世界范圍內(nèi)疾病負(fù)擔(dān)的重新評(píng)估》顯示，中國(guó)約有1 000 萬AD 患者，平均每人治療花費(fèi)13 萬元/年，這意味著巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)可能會(huì)讓許多患者主動(dòng)放棄藥物治療［120］。因此相對(duì)安全、負(fù)擔(dān)成本小、副作用少的物理干預(yù)可能會(huì)更加受到大部分患者的青睞。目前研究發(fā)現(xiàn)，嗅覺干預(yù)可以誘導(dǎo)并增強(qiáng)嗅覺神經(jīng)元的興奮性，光療法可以促進(jìn)腦血流量和能量代謝、降低炎癥和氧化應(yīng)激水平、抑制細(xì)胞凋亡等，聲光刺激可以激活小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬活性、增強(qiáng)血管舒張和跨內(nèi)皮細(xì)胞的胞吞作用，腦電刺激可以調(diào)節(jié)大腦中的神經(jīng)元活動(dòng)和興奮性，溫度干預(yù)可以改善體溫調(diào)節(jié)和代謝缺陷等（圖2），因此這些物理干預(yù)有望改善腦能量代謝、增強(qiáng)神經(jīng)元可塑性、抗炎癥和氧化作用等，進(jìn)而預(yù)防和減緩AD 的發(fā)生，改善認(rèn)知能力。國(guó)家衛(wèi)健委發(fā)布的《阿爾茨海默病的診療規(guī)范（2020 年版）》指出及早治療和延緩疾病特別是早期疾病的進(jìn)展是AD治療的重要原則［121］。而物理干預(yù)很可能是預(yù)防和治療AD 早期階段以及預(yù)防早期癡呆的有效方法。此外，單一因素物理干預(yù)作用治療效果有限，如何使物理干預(yù)刺激效果最大化，如探索多個(gè)物理干預(yù)聯(lián)合作用的效果，其療效可能不止是單一物理干預(yù)簡(jiǎn)單疊加的效果，可能產(chǎn)生出協(xié)同的效應(yīng)。同時(shí)，各個(gè)物理干預(yù)之間參數(shù)，刺激方式選擇（同時(shí)疊加、依次疊加或間歇性疊加）等還需進(jìn)行系統(tǒng)的研究論證。目前仍無一個(gè)公認(rèn)且廣泛的治療AD體系，非藥物治療在臨床上應(yīng)用已發(fā)揮出其獨(dú)具的優(yōu)勢(shì)，但仍需不斷的進(jìn)一步完善才能迎接已經(jīng)來臨的老齡化社會(huì)的挑戰(zhàn)。

Fig.2 The mechanism of chemical and physical intervention in the treatment of Alzheimer’s disease圖2 化學(xué)和物理干預(yù)治療阿爾茨海默病的作用機(jī)制