腦小血管病性認(rèn)知障礙患者血漿外泌體的研究進(jìn)展

孫文強(qiáng),賀夢(mèng)菲,劉 平,譚 琳,尹昌浩,趙維納

(1.牡丹江醫(yī)學(xué)院；2.牡丹江醫(yī)學(xué)院附屬紅旗醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科,黑龍江 牡丹江 157011)

我國(guó)正在進(jìn)入人口老齡化社會(huì),認(rèn)知障礙患者將逐年增加。目前,血管因素導(dǎo)致的認(rèn)知功能障礙在老年人中非常多見,成為繼阿爾茨海默病(Alzheimer disease,AD)導(dǎo)致癡呆之后的第二大病因。CSVD是血管性癡呆最常見原因,通常與AD一起發(fā)生,并加重由此引起的認(rèn)知障礙。除了大血管病變的卒中能夠?qū)е抡J(rèn)知水平下降外,越來越多的研究證明,CSVD亦是導(dǎo)致早期認(rèn)知水平下降的重要原因[1]。外泌體( Exosomes) 是一種由體內(nèi)大多數(shù)細(xì)胞主動(dòng)分泌的大小及形態(tài)均一、攜帶多種信號(hào)分子的膜性小囊泡,廣泛存在于人體尿液、血液、腦脊液及乳汁等多種體液中[2]。由于外泌體的運(yùn)輸功能使其與免疫反應(yīng)、病毒致病性、妊娠、心血管疾病、中樞神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)疾病和癌癥進(jìn)展有關(guān)[3]。隨著外泌體分離及鑒定方法的不斷更新,使研究者可以對(duì)更多的外泌體內(nèi)容物進(jìn)行分析。大量研究證實(shí)血漿外泌體的部分內(nèi)容物如特異蛋白、RNA等與認(rèn)知障礙的發(fā)生密切相關(guān)。所以闡明血漿外泌體與CSVD所致認(rèn)知障礙的關(guān)系,對(duì)于CSVD的早期診斷及治療起到很重要的作用。

1 CSVD性認(rèn)知障礙

腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)完整性和網(wǎng)絡(luò)連通性決定了CSVD患者的腦適應(yīng)能力,并且介導(dǎo)了CSVD對(duì)認(rèn)知和發(fā)展為癡呆的影響。有研究顯示與CSVD腦部改變相關(guān)的全腦負(fù)擔(dān)是長(zhǎng)期認(rèn)知下降和功能殘疾的有力預(yù)測(cè)因子,白質(zhì)高信號(hào)、腔隙、灰質(zhì)和海馬體積的聯(lián)合測(cè)量可以作為與血管性認(rèn)知損害相關(guān)的成像標(biāo)志物[2]。有一項(xiàng)薈萃分析顯示,CSVD的各類型可以導(dǎo)致缺血性和出血性卒中的高發(fā)生率,而且各類型與癡呆、抑郁以及更高的全因死亡率相關(guān)[4]。已有研究證實(shí),CSVD尤其是影像學(xué)類型表現(xiàn)為多發(fā)性腔隙灶及白質(zhì)疏松的患者更易并發(fā)認(rèn)知功能障礙,主要表現(xiàn)在執(zhí)行力和注意力功能受損。

1.1 腔隙性腦梗死與認(rèn)知障礙已有大量研究證實(shí)多發(fā)腔隙性腦梗死患者梗死體積及數(shù)量與認(rèn)知功能障礙程度呈正相關(guān),主要集中在顳葉、頂葉及額葉。一項(xiàng)縱向研究發(fā)現(xiàn),腔隙性腦梗死患者在多年后出現(xiàn)認(rèn)知障礙、身體損害和抑郁是常見且相互關(guān)聯(lián)的[5]。有研究顯示不典型腔隙性腦梗死的患者,認(rèn)知障礙主要表現(xiàn)在執(zhí)行功能及主動(dòng)性思維受損[6]。一項(xiàng)在社區(qū)中進(jìn)行的研究通過MRI檢測(cè)將受試者分為腦白質(zhì)高信號(hào)、腔隙性腦梗死等組,對(duì)各組的認(rèn)知功能進(jìn)行評(píng)估,結(jié)果顯示與正常對(duì)照組相比CSVD組各組具有更低的認(rèn)知評(píng)分[7]。因此,腔隙性腦梗死是血管性認(rèn)知障礙的重要預(yù)測(cè)因子[8]。

1.2 白質(zhì)高信號(hào)與認(rèn)知障礙大腦中出現(xiàn)白質(zhì)高信號(hào)的部位血腦屏障的通透性增加,而血腦屏障通透性的增加所致的低灌注、炎性改變和血管淀粉樣變等是血管性認(rèn)知障礙的預(yù)測(cè)因素。研究顯示血腦屏障功能障礙是CSVD和血管性認(rèn)知障礙甚至癡呆的重要原因[9]。白質(zhì)高信號(hào)對(duì)認(rèn)知的影響與皮質(zhì)萎縮有關(guān),CSVD對(duì)臨床狀態(tài)的影響在一定程度上是由腦萎縮和皮質(zhì)形態(tài)的改變介導(dǎo)[10]。有研究者認(rèn)為神經(jīng)血管單位失調(diào)、白質(zhì)變性和執(zhí)行功能障礙是血管性認(rèn)知障礙和AD共同的特征[11]。因此闡明白質(zhì)高信號(hào)的發(fā)病機(jī)制,對(duì)早期認(rèn)知障礙的研究有很大作用。

2 CSVD及其所致認(rèn)知障礙的發(fā)病機(jī)制

2.1 CSVD發(fā)病機(jī)制CSVD的發(fā)病機(jī)制尚未完全明確,Joanna等人[12]認(rèn)為血管神經(jīng)膠質(zhì)神經(jīng)元單元的一些細(xì)胞和功能成分代表了腦小血管疾病的發(fā)病機(jī)制可能的切入點(diǎn),如內(nèi)皮細(xì)胞、周細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞、神經(jīng)元和細(xì)胞外基質(zhì)等,表明內(nèi)皮和血腦屏障的改變可能是CSVD背后的驅(qū)動(dòng)力。

2.2 CSVD性認(rèn)知障礙的發(fā)病機(jī)制CSVD性認(rèn)知功能障礙的機(jī)制目前尚不明確,目前公認(rèn)的是皮質(zhì)-皮質(zhì)下纖維回路受損學(xué)說和長(zhǎng)纖維受損學(xué)說。有研究者通過檢測(cè)輕度認(rèn)知障礙(Mild Cognitive Impairment,MCI)CSVD患者與認(rèn)知正常的CSVD患者在結(jié)構(gòu)連通性方面的潛在差異,結(jié)果顯示認(rèn)知障礙的CSVD患者已經(jīng)存在結(jié)構(gòu)連接中斷,額區(qū)和頂區(qū)連接中斷的程度和強(qiáng)度可能是CSVD認(rèn)知損害機(jī)制的基礎(chǔ)[13]。很多臨床研究表明,在患有卒中、認(rèn)知障礙或腦小血管疾病影像特征的患者中檢測(cè)到血腦屏障功能障礙[12]。CSVD與認(rèn)知障礙的發(fā)生密切相關(guān),但發(fā)病機(jī)制尚不明確,CSVD性認(rèn)知障礙主要的發(fā)病機(jī)制為皮質(zhì)-皮質(zhì)下纖維通路受損,在發(fā)病過程中會(huì)形成特定的病理改變,這些病理改變不僅在腦脊液中可以檢測(cè)到,目前的研究證實(shí)在血液中也可以找到特定的生物標(biāo)志物,比如外泌體及其內(nèi)容物,為我們進(jìn)一步研究提供了依據(jù)。

3 血漿外泌體與CSVD性認(rèn)知障礙

CSVD是導(dǎo)致血管性認(rèn)知障礙的主要原因之一。已有研究提示,腦血管疾病與AD密切相關(guān)[14],且血管性認(rèn)知障礙與AD有著相同的危險(xiǎn)因素和共同的病理改變,比如Aβ、tau纏結(jié)等。外泌體是神經(jīng)變性疾病相關(guān)肽Aβ、tau、朊病毒、α-突觸核蛋白等的載體,造成“毒性”蛋白散布,從而導(dǎo)致神經(jīng)變性疾病。由于神經(jīng)元外泌體能夠自由通過血腦屏障,并穩(wěn)定存在于血液中,不僅容易獲取且攜帶了其來源細(xì)胞內(nèi)的特異性物質(zhì),使得血漿外泌體部分內(nèi)容物在認(rèn)知障礙的發(fā)生與發(fā)展中具有很大的研究?jī)r(jià)值。已有研究者在外泌體中檢測(cè)到Aβ和PrPc兩種膜蛋白,但其他膜蛋白尚未得到證實(shí)[15]。外泌體可促進(jìn)Aβ在細(xì)胞外囊泡中的積聚,從而介導(dǎo)血管性認(rèn)知障礙的腦內(nèi)病理改變。大量的研究證實(shí),血漿外泌體內(nèi)容物如RNA、突觸相關(guān)蛋白等與CSVD性認(rèn)知障礙密切相關(guān)。

3.1 血漿外泌體RNA與CSVD性認(rèn)知障礙外泌體RNA在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中的作用已經(jīng)取得了大量的研究進(jìn)展,在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的作用也得到了廣泛關(guān)注。已有研究者提出循環(huán)微 RNA(miRNA)可作為各種疾病的診斷生物標(biāo)志物。MiRNA-134被稱為腦特異性miRNA,與樹突和突觸功能障礙的進(jìn)展有關(guān)。有研究將成年大鼠按照缺血性卒中、CSVD進(jìn)行分組,與健康大鼠相比,miRNA-17-5p、-20b-5p和-93-5p(miRNA-17家族成員)和miRNA-27b-3p的水平在實(shí)驗(yàn)組大鼠中顯著增加,小血管病變大鼠miRNA水平始終最高,證實(shí)了miRNA-17家族成員循環(huán)細(xì)胞外囊泡水平的改變可能反映了SVD的慢性后遺癥[16]。有研究表明血漿miR-409-3p、miR-502-3p、miR-486-5p和miR-451a可用于區(qū)分小血管性血管性癡呆與健康對(duì)照[17]。micRNA的部分亞型可以用來區(qū)分血管性認(rèn)知障礙和AD[18]。并且CSVD患者血清miRNA155水平的變化可能是其自我保護(hù)機(jī)制之一[19]?？梢钥闯鲅獫{外泌體RNA在CSVD性認(rèn)知障礙發(fā)生中起到重要作用。

3.2 血漿外泌體突觸蛋白與CSVD性認(rèn)知障礙血管性認(rèn)知障礙的發(fā)生與突觸功能的改變有著密切的聯(lián)系。外泌體中的特異性突觸蛋白的改變與血管性認(rèn)知障礙和AD患者認(rèn)知功能減退有關(guān)。由于NPTX2和NRXNSα、AMPA4和NLGN1等蛋白與興奮性突觸活動(dòng)相關(guān),研究者通過對(duì)于這兩對(duì)專門的突觸蛋白的血漿外泌體水平進(jìn)行定量檢測(cè)以評(píng)估其生物標(biāo)志物特征,結(jié)果顯示這些特異性興奮性突觸蛋白的血漿外泌體水平的降低可以指示認(rèn)知喪失的程度[20],故血漿外泌體中的特定的突觸蛋白水平隨著AD的進(jìn)展而下降,可以作為臨床前AD認(rèn)知障礙的生物標(biāo)志物。而先前關(guān)于血管性認(rèn)知障礙的研究多集中在腦內(nèi)神經(jīng)元丟失,由于軸突和髓鞘的破壞影響認(rèn)知功能,近期的研究顯示血管性認(rèn)知障礙與突觸功能受損有關(guān)。輕度認(rèn)知障礙患者的血漿外泌體中的Aβ1-42濃度顯著增加,而神經(jīng)顆粒素(Ng)、突觸素、突觸結(jié)合蛋白濃度顯著降低[21]。腦脊液Ng含量增高與輕度認(rèn)知障礙(MCI)患者的記憶和執(zhí)行功能下降相關(guān),所以腦脊液Ng可作為認(rèn)知的生物標(biāo)志物[22]。研究發(fā)現(xiàn)正常老年人血漿外泌體中淀粉樣蛋白、tau蛋白和組織蛋白酶在3至11年隨訪逐漸升高,而Ng逐漸下降,但降低的水平尚未達(dá)到血管性癡呆[23]。血漿中NDEs中神經(jīng)顆粒素在血管性癡呆患者中有所降低,并且在血管性癡呆數(shù)年前就可以出現(xiàn)下降。當(dāng)前對(duì)于外泌體突觸蛋白的研究主要集中在腦脊液中,對(duì)于血液的研究較少,但由于血液標(biāo)本的易獲得性和費(fèi)用便宜等優(yōu)點(diǎn),使得尋找血液中的生物標(biāo)志物成為研究熱點(diǎn)。

4 總結(jié)

CSVD性認(rèn)知障礙的發(fā)病率逐年增高,給社會(huì)、家庭及個(gè)人帶來了很大的負(fù)擔(dān),尋找CSVD的生物標(biāo)志物成為了當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。由于外泌體獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和功能,使其能夠自由通過血腦屏障,并穩(wěn)定存在于血液中,結(jié)合血液標(biāo)本的易獲得性等優(yōu)點(diǎn),具有多種不同的潛在應(yīng)用前景。血漿外泌體在CSVD中起到很重要的作用,它不僅作為細(xì)胞代謝廢物排泄過程的運(yùn)載體,還參與致病物質(zhì)在細(xì)胞間的傳遞與播散,在神經(jīng)元保護(hù)、變性以及死亡多個(gè)過程發(fā)揮作用,使得檢測(cè)血漿外泌體內(nèi)容物在CSVD性認(rèn)知障礙中的改變有了理論依據(jù)。對(duì)血漿外泌體更深入的研究,尋找CSVD性認(rèn)知障礙新的生物標(biāo)志物,有利于尋找藥物作用的新靶點(diǎn),給治療CSVD及控制其進(jìn)展帶來新的方向。