羅 靜，紀瓊瓊，王培軍

（同濟大學附屬同濟醫(yī)院醫(yī)學影像科，上海 200333）

阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease，AD）是一種隱匿起病、進行性發(fā)展的神經(jīng)退行性疾病，臨床上以記憶障礙、失語、失用、失認、視空間技能損害、執(zhí)行功能障礙以及人格和行為改變等全面性癡呆表現(xiàn)為特征，病因迄今未明。由阿爾茨海默病導致的癡呆患者數(shù)量占所有癡呆患者數(shù)量的60%-80%。世界阿爾茨海默病2018年度報告指出全球每3秒鐘就有一例癡呆患者產(chǎn)生，2018年世界范圍的癡呆患者數(shù)量大約有5000萬，2050年這一數(shù)字有望達到1.52億。目前，我們?nèi)圆磺宄嗀D的具體發(fā)病機制，臨床上尚無防治措施，常用藥多奈哌齊、加蘭他敏等僅用于疾病早期延緩AD進展。隨著干細胞技術及細胞移植治療的快速發(fā)展，干細胞的多向分化和增殖能力為阿爾茨海默病患者帶來了新的希望。本文就AD的干細胞治療展開綜述, 報告如下。

1 阿爾茨海默病的病理生理學

細胞外的β淀粉樣蛋白（β-amyloid，Aβ）沉積和細胞內(nèi)的神經(jīng)纖維纏結是AD的病理特征，此外還有突觸功能受損、神經(jīng)炎癥等等。

Aβ蛋白生成與清除的失衡所導致的Aβ蛋白沉積是AD病理過程的中心環(huán)節(jié)[1]。Aβ蛋白由跨膜的淀粉樣前體蛋白（amyloid precursor protein，APP）經(jīng)過β分泌酶和γ分泌酶的剪切形成并釋放到細胞外，而后經(jīng)過結構修飾獲得β折疊結構和相應的π-π堆積，形成多種形式的聚合體，其中可溶性寡聚體具有神經(jīng)毒性，影響突觸功能且降低突觸數(shù)量，并可逐步沉積為不可溶的大纖維。Aβ蛋白沉積引發(fā)其他因子參與完成AD的病理改變，其誘導細胞內(nèi)的微管相關蛋白tau蛋白高度磷酸化，形成神經(jīng)纖維纏結，導致微管失去正常結構，神經(jīng)元細胞骨架瓦解，造成突觸和神經(jīng)元丟失[2]；此外，膠質(zhì)細胞聚集在細胞外Aβ淀粉斑塊周圍，引發(fā)神經(jīng)炎癥，致使吞噬功能失調(diào)；腦啡肽酶、胰島素降解酶和血管緊張素轉(zhuǎn)換酶I等降解Aβ蛋白的酶活性減低，都使Aβ蛋白清除減少，Aβ蛋白持續(xù)沉積，最終造成認知功能下降和記憶缺損[1-3]。

2 阿爾茨海默病的藥物治療

AD的發(fā)病機制目前仍不清楚，目前比較流行的有Aβ淀粉樣肽級聯(lián)假說、膽堿能神經(jīng)元損傷假說、神經(jīng)炎癥假說、基因異常假說。針對不同的假說，已經(jīng)開發(fā)出很多藥物并應用于臨床?？笰D藥物的研發(fā)主要有以下三個目標：①抗氧化；②清除大腦中的Aβ沉積物，延遲認知損傷；③調(diào)節(jié)tau蛋白的磷酸化，減少錯誤折疊和異常聚集[4-6]。乙酰膽堿酯酶（Ach E）抑制劑目前仍是AD治療的一線藥物。美國FDA已經(jīng)批準多奈哌齊、卡巴拉汀和加蘭他敏作為臨床一線用藥。其中多奈哌齊 (Donepezil) 用于治療輕-中度AD（Mild to Moderate AD）, 對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的乙酰膽堿酯酶具有更高的選擇性, 抑制酶的活性，持續(xù)時間長且沒有外周作用, 能顯著提高中樞神經(jīng)系統(tǒng)乙酰膽堿濃度,從而改善認知功能[7]。興奮性氨基酸（NMDA）受體抑制劑鹽酸美金剛于2003年被美國FDA批準用于治療中-重度AD，防止NMDA受體的細胞內(nèi)鈣超載，調(diào)節(jié)谷氨酸等興奮性遞質(zhì)，阻止谷氨酸濃度增加而導致的神經(jīng)元損傷，從而提高患者生活質(zhì)量。此外多種抗氧化劑、中藥、非甾體抗炎藥等也都有用于治療AD，但療效還有待進一步評估。

3 阿爾茨海默病的干細胞治療

干細胞是來自于胚胎、胎兒或成體內(nèi)具有在一定條件下無限制自我更新與增殖分化能力的一類細胞，能夠產(chǎn)生表現(xiàn)型與基因型和自己完全相同的子細胞，也能產(chǎn)生組成機體組織、器官的已特化的細胞，同時還能分化為祖細胞。目前用于移植治療阿爾茨海默病的常見干細胞種類有神經(jīng)干細胞，間充質(zhì)干細胞，誘導性多能干細胞。

表1 不同種類干細胞治療AD的優(yōu)缺點總結

大量的研究已經(jīng)證實，移植的干細胞能夠在腦內(nèi)存活，并與宿主腦神經(jīng)融合，改善阿爾茨海默病模型小鼠的學習記憶能力。Zhang等人將成人外周血液中的單核細胞重編程為iNPCs,隨后將攜帶綠色熒光蛋白的iNPCs立體定位注射到免疫缺陷小鼠的雙側海馬區(qū)，隨后借助激光掃描共聚焦顯微鏡觀察移植細胞的形態(tài)分布，發(fā)現(xiàn)移植入海馬區(qū)的iNPCs會迅速停止增殖，并在宿主海馬中分化為神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細胞，由iNPCs來源的神經(jīng)元在宿主體內(nèi)至少存活了12個月，且形成較長的軸突并與宿主海馬整合。通過電生理和光遺傳學檢測發(fā)現(xiàn)移植細胞和宿主神經(jīng)元之間形成了功能性的突觸連接，Y迷宮和Barnes迷宮發(fā)現(xiàn)小鼠的學習和記憶能力明顯改善[8]。

3.1 胚胎干細胞(ESCs)

胚胎干細胞具有巨大的分化潛力，可以分化為體內(nèi)幾乎所有細胞，加上它的無限的自我更新能力使得胚胎干細胞成為細胞移植治療的優(yōu)選項，但胚胎干細胞只能從胚胎5-6天的囊胚中分離，使得胚胎干細胞的應用具有極大的爭議，倫理學和法律限制了其應用[9]?；浊澳X膽堿能系統(tǒng)在信息處理和認知功能中發(fā)揮關鍵作用。Yue等人將ESCs來源的基底前腦膽堿能神經(jīng)元祖細胞移植到轉(zhuǎn)基因AD小鼠的雙側海馬區(qū)，兩個月后發(fā)現(xiàn)移植的細胞已經(jīng)分化為成熟的膽堿能神經(jīng)元，并且在結構和功能上整合進入AD小鼠的內(nèi)源膽堿能投射系統(tǒng)中，Morris水迷宮顯示細胞移植兩個月后小鼠的認知能力得到改善[10]。

3.2 神經(jīng)干細胞（NSCs）

神經(jīng)干細胞主要存在于海馬齒狀回（DG）及側腦室下層（SVZ），因其能夠分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞、少突膠質(zhì)細胞等神經(jīng)細胞，因此是治療神經(jīng)退行性疾病的理想細胞。Lee等將人源的神經(jīng)干細胞（hNSCs）移植入NSE/APP轉(zhuǎn)基因AD模型鼠雙側腦室，在移植后第5周、第6周、第12周利用水迷宮檢測小鼠穿越站臺次數(shù)以及在站臺停留時間，結果顯示，hNSCs移植改善了模型小鼠的空間記憶障礙，但不能預防轉(zhuǎn)基因小鼠的長期進行性認知缺陷。通過免疫組化、蛋白印跡實驗、ELISA等證實了移植神經(jīng)干細胞能夠減少模型小鼠中Aβ斑塊和磷酸化的Tau。hNSCs能使小膠質(zhì)細胞失活而減少炎癥介質(zhì)表達，同時自身分泌抗炎因子減輕AD的神經(jīng)炎癥。hNSCs還通過營養(yǎng)供給促進了突觸可塑性和抗凋亡功能[11]。

3.3 間充質(zhì)干細胞（MSCs）

間充質(zhì)干細胞是一類可以從多種器官中分離出來的多能干細胞，例如骨髓（BM-MSC），臍帶（UCB-MSC），脂肪組織（AD-MSC），外周血，羊水等等[12]。間充質(zhì)干細胞易于獲取，具有高度增殖能力且可以穿過血腦屏障使得其在臨床和科研中應用非常廣泛。類似于其它干細胞類型，MSCs移植可以降低淀粉樣蛋白沉積和Tau的磷酸化，改善學習記憶能力，通過上調(diào)抗炎因子，下調(diào)促炎因子來調(diào)節(jié)神經(jīng)炎癥。

3.4 誘導性多能干細胞（iPSCs）

誘導性多能干細胞最早由日本京都大學Shinya Yamanaka教授提出，他的團隊將攜帶Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4四種轉(zhuǎn)錄因子的基因克隆入病毒載體，然后引入小鼠成纖維細胞（MEF），發(fā)現(xiàn)MEF可以轉(zhuǎn)分化為干細胞，產(chǎn)生的iPS細胞在形態(tài)、基因、和蛋白表達等方面與胚胎干細胞相似，我們將這類細胞稱為誘導性多能干細胞[13]。iPSCs成功避免了倫理問題，可以利用自體來源的細胞重編程來獲得干細胞，避免了移植后的免疫反應。但誘導性多能干細胞誘導率低下，轉(zhuǎn)分化周期長限制了其應用，目前僅停留在研究階段。

4 干細胞治療的機遇與挑戰(zhàn)

4.1 治療標準尚未建立

目前對于干細胞治療，行業(yè)內(nèi)未形成統(tǒng)一的行業(yè)規(guī)范，對于AD模型鼠、移植干細胞種類，移植細胞數(shù)量，注射部位及相應腦區(qū)，注射方法，評價手段都未形成可靠的參考標準，這樣造成數(shù)據(jù)的推廣受限，臨床應用受限。

4.2 干細胞治療的具體機制仍有待研究

大量的研究已經(jīng)表明干細胞移植后能夠明顯改善小鼠的學習記憶能力，移植后的干細胞能夠在腦內(nèi)分化，形成新的神經(jīng)元，并與宿主腦神經(jīng)形成功能網(wǎng)絡，與宿主的神經(jīng)元形成功能性的突觸連接，但對于AD病理標志物影響的報道并不多見，且通過何種機制改善宿主的學習記憶能力，目前僅有行為學測試Morris 水迷宮并不能很清晰地解釋這一機制。

4.3 干細胞治療具有廣闊的前景

目前造血干細胞在血液系統(tǒng)疾病已經(jīng)取得了巨大的成功，干細胞移植后增加多巴胺釋放從而治療帕金森病也已經(jīng)被證實，干細胞的成功應用說明了其巨大的應用前景，在探索的過程中我們需要不斷的細化深入研究，闡明干細胞移植具體機理，從而為干細胞的臨床應用打下理論基礎。